Композитный усилитель, на примере LT1210 Опции

[Atlantis-]

Добрый день!
Подскажите пожалуйста где можно почитать подробно про схему композитного усилителя? Конкретно интересует схема из даташита LT1210. Какие преимущества такой схемы перед классическими инвертирующими/неинвертирующими усилителями? Какая должна быть зависимость между коэффициентами усиления общей обратной связи и обратной связи второго операционника? Нашел в одной статье, что разница должна быть в два раза, но без особых разъяснений причин. Можно ли настроить единичный коэффициент усиления? Для чего и чем определяется номинал конденсатора 500 pF?

[ViKo]

Первый ОУ - прецизионный, второй - мощный. Схема объединяет (лучшие) свойства обоих. Общее усиление определяется общей цепью ОС. Как задавать усиление каждому - не знаю. В показанной схеме в обеих петлях ОС усиление одинаковое. Т.е., первый ОУ только повторяет входной сигнал.
500 pF помогает не загудеть усилителю при работе на емкостную нагрузку. Как выбирается, тоже не знаю. :-) Типа, 1k, 9k и 500pF ограничивают полосу. Можно в симуляторе посмотреть.

[Atlantis-]

Первый ОУ - прецизионный, второй - мощный. Схема объединяет (лучшие) свойства обоих.

Вот везде это пишут, а подробней? Как считается шум для такой схемы? Смещение нуля задается первым операционником?

В показанной схеме в обеих петлях ОС усиление одинаковое. Т.е., первый ОУ только повторяет входной сигнал.

А что будет если сделать неодинаковое? И если оно одинаковое, то почему бы не поставить одинаковые резисторы? В общей ОС поставить 3к и 330, это же уменьшит шум в итоге и зачем номиналы плодить?

500 pF помогает не загудеть усилителю при работе на емкостную нагрузку. Как выбирается, тоже не знаю. :-) Типа, 1k, 9k и 500pF ограничивают полосу. Можно в симуляторе посмотреть.

Да, это очень похоже, спасибо, попробую смоделировать

[ViKo]

Смещение нуля определяется первым ОУ. Он же сравнивает выходной сигнал со входным. Шум определяется спектральной плотностью шума, полосой частот, коэффициентами усиления. Опять же, можно в спайсе посчитать. Конкретно, рекомендую LTspice.
Если усиление неодинаковое, первый ОУ должен будет это компенсировать своим усилением. В любом случае, напряжения на входах первого ОУ будут одинаковыми. Так же и на входах второго ОУ, но они будут уже другие по величине.
3к и 330 можно поставить, не вижу ничего плохого. Кроме того, что выходной ОУ будет нагружаться на 3к3. А шума 9к тоже даст не много, для такой полосы.

[Atlantis-]

Конкретно, рекомендую LTspice

Установил, построил ЛАЧХ всего композитного усилителя. Подскажите как по ней (ЛАЧХ усилителя с замкнутой ОС) определить устойчивость и запас устойчивости? Искал, везде пишут только как определить устойчивость по ЛАЧХ с разомкнутой ОС, а у LT1210 нет ее в даташите.

[Alexashka]

И если оно одинаковое, то почему бы не поставить одинаковые резисторы? В общей ОС поставить 3к и 330, это же уменьшит шум в итоге и зачем номиналы плодить?
...
Искал, везде пишут только как определить устойчивость по ЛАЧХ с разомкнутой ОС, а у LT1210 нет ее в даташите.

Можно было заметить, что LT1210 это усилитель с ТОС, для него номиналы резисторов в ОС определяют полосу усиления и устойчивость. Также устойчивость повышается с ростом усиления. Более того LT1210 быстродействующий, поэтому основное усиление обеспечивает именно он (LT1097 просто не способен обеспечить заявленную скорость нарастания выходного сигнала, её тоже обеспечивает LT1210). Первый ОУ это усилитель ошибки, он устраняет смещение и дрейф нуля LT1210, при этом его усиление примерно равно единице.

И да, у ТОС усилителя указывается не усиление, а Transresistance (типа сопротивление передачи dUout/dIin)

[ViKo]

Установил, построил ЛАЧХ всего композитного усилителя. Подскажите как по ней (ЛАЧХ усилителя с замкнутой ОС) определить устойчивость и запас устойчивости? Искал, везде пишут только как определить устойчивость по ЛАЧХ с разомкнутой ОС, а у LT1210 нет ее в даташите.

Дык, по фазе же.

[Atlantis-]

Дык, по фазе же.

Что по фазе? Обычно считают коэффициент усиления, смотрят ЛАЧХ ОУ с разомкнутой ОС и если фаза меньше 180 градусов в этой точке - значит ОУ будет устойчив. А тут откуда взять ЛАЧХ с разомкнутой ОС?

[ViKo]

АЧХ усилителя (с замкнутыми ОС, ага!) - в студию. LTspice показывает и к-т передачи и фазу.

[Atlantis-]

АЧХ усилителя (с замкнутыми ОС, ага!) - в студию. LTspice показывает и к-т передачи и фазу.

[ViKo]

На инв. входе первого ОУ такой же сдвиг по фазе (почти, я так думаю). Там, где ваша АЧХ падает в 0 дБ, сдвиг по фазе подбирается к -180°. Еще чуть-чуть, и загудит. ООС превратится в ПОС.
Это если 1 В на вход подали в симуляторе, и дБ соответствуют к-ту усиления.

[Atlantis-]

На инв. входе первого ОУ такой же сдвиг по фазе (почти, я так думаю). Там, где ваша АЧХ падает в 0 дБ, сдвиг по фазе подбирается к -180°. Еще чуть-чуть, и загудит. ООС превратится в ПОС.
Это если 1 В на вход подали в симуляторе, и дБ соответствуют к-ту усиления.

А по переходной вроде бы и не скажешь, что загудит

[ViKo]

Повесьте конденсатор на инв. вход первого ОУ, так загудит.

[Atlantis-]

Повесьте конденсатор на инв. вход первого ОУ, так загудит.

Повесил 1000 pF, на 2000 pF - гудит. А какую примерно емкость дает реальная печатная плата?


Сообщение отредактировал Atlantis- - Nov 30 2017, 13:45

[Herz]

На порядки меньше, если специально не постараться. Несколько пик.

[ViKo]

ФЧХ покажите, и на инв. входе ОУ.

[Atlantis-]

ФЧХ покажите, и на инв. входе ОУ.

Синий - на инв. входе. Все же я не понимаю, как Вы это определяете? Во всех книжках написано, что надо смотреть по АЧХ с разомкнутой ОС.

[ViKo]

Я не уверен, что прав. Сейчас нет времени для разговора. Помню, у Хоровица с Хиллом описано, как проверять устойчивость ОУ. Что-то там с наклонами АЧХ...

[Alexashka]

Смотреть ЛАЧХ нужно действительно с разомкнутой петлёй ОС. В принципе можно и посмотреть, если подобрать смещение на входе ОУ так, чтобы выход не улетал в насыщение, но это муторно. Проще оценить по косвенным признакам без разрыва ОС, например по величине перерегулирования. Как например тут в табл.4.2 (в самом конце).

Хотя по правде сказать результат моделирования (АЧХ) и реальный иногда расходятся, понятно что зачастую в моделируемой схеме мы просто не учитываем все паразитные элементы, которые есть в реальности, ну и модель самого ОУ бывает кривенькая.

По поводу того метода оценки устойчивости с наклоном АЧХ. Если известна АЧХ усилителя с разорванной ОС, то просто проводите горизонтальную линию на том уровне усиления, который планируете получить и смотрите где она пересекает кривую АЧХ: если кривая в этом месте имеет наклон 20дБ/дек., то всё ОК, а если там наклон более 20, то значит жди беды
Вот поэтому в ОУ как правило делают внутреннюю частотную коррекцию, которая (первая точка излома АЧХ или 20дБ/дек) начинается на довольно низких частотах, в результате чего вторая точка излома уходит вверх по частоте (что очень хорошо для нас), и одновременно получается, что при всех возможных уровнях усиления наклон АЧХ будет = 20дБ/дек.