Що роблять рухомі рейки (зміщення напруги на рейках) до підсилювача?

Оскільки я провів добру частину своєї кар’єри, намагаючись якомога стійкіше домогтися рейок ОПАМа за їх наміченого напруги, я насправді не витрачав часу на роздуми про те, що буде, якщо рейки відійдуть від фіксованого значення. Оскільки я лише коротко вивчив внутрішню роботу операційних підсилювачів, я не настільки впевнений, що міг би знайти однозначну відповідь.

Отже, що відбувається з сигналом, якщо рейки рухаються? (дозвольмо просто сказати, що там рухаються повільно, як, наприклад, менше 5 Гц, можливо, 1В зміщення час від часу) Це більше, ніж просто відсікання на різних рівнях?

Теоретично OpAmp повинен працювати добре незалежно від того, чим займається постачання.

Оскільки ми залишаємо теоретичну модель OpAmp (пам’ятайте, що немає основних штифтів для основного символу, лише IN +, IN- та OUT), ми повинні враховувати все більше й більше деталей, внесених реальною схемою.

Багато хто, звичайно, буде вам очевидним, але повірте - ми врешті-решт дістанемось відповіді.

По-перше, вихід ніколи не може перевищувати напругу, що подається на Ампер.

Тоді перформація погіршується, коли вихід намагається натиснути або підтягнути напругу близько до рейок. Це, звичайно, буде сильно залежати від конструкції OpAmp - і підсилювачі Rail-to-Rail обіцяють надати вам всю наявну напругу на виході.

Поки ми дивимось на OpAmp, що постачається постійним струмом, будь-який сигнал, що знаходиться в межах специфікації максимального виходу, буде працювати, і ви зможете подавати OpAmp будь-які позитивні та негативні напруги, дозволені інформаційним листом (з урахуванням один одного і заземлити, але зауважте, що OpAmp не має можливості знати, де насправді знаходиться земля; подача +3 V та -7 V взагалі не проблема - і ваш підсилювач намагатиметься продовжувати працювати в межах 10 В).

Внутрішні джерела струму, диференційні етапи та вихідні драйвери розроблені таким чином, що OpAmp скасовує будь-які зміни на рейках живлення так швидко, наскільки це можливо.

Тільки якщо зміни на рейках подачі зміняться досить швидко, ви почнете помічати ефект. Зазвичай це встановлюється десь від 100 Гц до приблизно 10 кГц.

І найкраща частина: це вказано в аркуші даних; шукайте PSRR (коефіцієнт відхилення живлення).

Значення, як правило, дуже високе для постійного струму до низьких частот (60 ... 120 дБ) і починає погіршуватися з того, що схоже на просту характеристику низьких частот вище певної точки. Зауважте, що ми говоримо про відхилення , тому це насправді високий прохід, навіть якщо нахил знижується на схемі:

Зауважте, що в тексті на зображенні написано: ± 15 В - що ж насправді робиться з штифтами живлення OpAmp?

Як і будь-яка хороша специфікація опису даних, також існує тестова схема, яка повідомляє, як її вимірювати:

Це також пояснює, чому на діаграмі є два рядки (-PSR і + PSR). Наприклад, внутрішні джерела струму OpAmp, наприклад, іноді подають свої навантаження від позитивної подачі, іноді до негативної, і внутрішня конструкція не є абсолютно симетричною.

Візьмемо приклад добрий ol '741:

Тільки вихідний етап у самому правій частині симетричний, все інше - ні. Більш досконалі частини все ще певною мірою будуть слідувати цьому основним принципом.

Коротше кажучи: для постійних та низьких частот подивіться специфікації постійного струму (залізниця-рейка з якими обмеженнями для посилення та спотворення?). Що стосується більш високих частот, подивіться на PSRR. Якщо ви застосуєте крок до волату живлення, у вас є суміш, тому що крок складається з деякої високочастотної частини, окрім очевидного переходу з одного рівня постійного струму на інший рівень постійного струму, що призводить до порушення на виході, викликаного будь-яким вище -частота частина кроку, яку OpAmp не може відхилити.

На що я тут не звертався, можна відповісти в навчальному посібнику MT-043 аналогових пристроїв . Тут також я взяв знімки (за винятком схеми 741).

Так, є ефекти змінного струму. Лист даних підсилювача повинен визначати коефіцієнт відхилення джерела живлення, який дає максимальний ефект від зміни джерела живлення на вихід. Це досить висока цифра - навіть стародавній 741 має типову цифру в діапазоні 90 дБ - але це може бути суттєво, якщо зміна виходу призведе до подальших змін напруги живлення і, отже, створює цикл зворотного зв'язку, який може призвести до коливань.

Очевидно, як ви розумієте, це додатково до будь-яких прямих наслідків, таких як покладання на експлуатацію входів і виходів залізничним транспортом.

Є прийнята відповідь, але я хотів би зазначити конкретний приклад: звукові підсилювачі.

Зазвичай вони живляться від нерегульованих рейок. Очікуйте пульсації декількох вольт на випрямленій мережі змінного струму, часто більше, залежно від поточних потреб. Коли випрямні діоди не проводяться, що відбувається більшу частину часу, напруга живлення зменшується відповідно до вихідного струму, поділеного на велику велику потужність конденсатора.

Також напруга в рейці буде змінюватися в залежності від амплітуди сигналу. Під час прослуховування голосніші частини будуть притягувати більше струму, знижуючи напругу рейки. Тихих частин не буде. Таким чином, напруга рейкової маніпуляції в області 0,1-2 Гц на додаток до випрямленої частоти мережі.

Ці підсилювачі зазвичай реалізуються у вигляді дискретних операційних підсилювачів, що дає змогу декількома трюками збільшити PSRR. Дискретний операційний підсилювач має термінал GND, тому внутрішні вузли, найбільш чутливі до джерела живлення, можна обійти землею за допомогою дешевого конденсатора. Компенсаційний конденсатор є основним джерелом поганої PSRR в операційних підсилювачах, оскільки він повинен бути посилається на одне з джерел живлення. У дискретному підсилювачі це може бути пом’якшене.

Результат полягає в тому, що ви можете отримати величезні пульсації на рейках без жодних проблем. Насправді силові підсилювачі з регульованими рейками дуже екзотичні, вони зустрічаються лише у мегабукшн-аудіофільських передачах, і реально це марнотрата грошей.

Тож ось приклад із реального життя;)

що відбувається з сигналом, якщо рейки рухаються? (дозвольмо просто сказати, що там рухаються повільно, як, наприклад, менше 5 Гц, можливо, 1В зміщення час від часу) Це більше, ніж просто відсікання на різних рівнях?

LF PSRR величезний, тому нічого не відбувається.

Opamps мають низький коефіцієнт випромінювання (HF) PSRR, і, таким чином, не люблять погану розв'язку, що створює HF дзвінок на джерелах живлення або інші джерела HF шуму, як погано відфільтровані регулятори комутації. Зміна напруги живлення НЧ взагалі не має значення. Можливо, напруга зміщення може відхилитися через теплові ефекти, але це має бути крихітним.