Всё про операционный усилитель.

[Wladimir_TS]

Какова зависимость выходного U3 напряжения от входных U1, U2 для такого включения ОУ ?

[mickbell]

Если тут ничего не напутано с нумерацией элементов (две штуки R2), то получается, что все резисторы одинаковы. Тогда: U3 = 3*U2-U1

PS. Ага, в ходе ответа оказалось, что условие поменялось, или это я невнимательно глянул на схему. Ща уже некогда пересчитывать, пора с работы валить. Может быть, позже отпишу.

[Wladimir_TS]

Уже не две поправлено

[lumped.net]

Какова зависимость выходного U3 напряжения от входных U1, U2 для такого включения ОУ ?

2*U2 - U1 + (U2*R1/R3)

Спойлер

Код:

# https://lumped.network
V_1 1 0
V_2 2 0
R_1 1 3
R_1 3 4
R_3 3 0
X 2 3 0 4 0

Это вычислено с учётом того, что внутреннее сопротивление U1 равно нулю. Иначе коэффициент усиления с неинвертирующего входа изменится. Впрочем, и с инвертирующего тоже.

Почему усилители на ОУ делают с отрицательной обратной связью если с положительной обратной связью усилители на ОУ тоже прекрасно работают?

Прямо тут, несколькими сообщениями выше, шла критика: зачем вникать что такое нулятор и норатор, типа про ОУ теоретизировать не надо, а нужно ими пользоваться. Вот этот вопрос - отличная иллюстрация к дискуссии.

Если посмотреть на внутреннее устройства модели идеального ОУ, то выясняется, что она состоит всего из двух частей:
1. Уравнение [V+] - [V-] = 0. Задает нулевую разность потенциалов между входами. Это нулятор.
2. Новое неизвестное Iout - выходной ток ОУ. Это норатор.
И всё. Разницы между входами нет никакой. В такой модели обратная связь всегда получается отрицательной. Даже если она положительная.

Но если что-то работает в симуляторе, то совершенно не факт, что оно заработает в реальной жизни.

[mickbell]

lumped.net писал(а):

Это вычислено с учётом того, что внутреннее сопротивление U1 равно нулю. Иначе коэффициент усиления с неинвертирующего входа изменится. Впрочем, и с инвертирующего тоже.

Ну правильно, это всегда предполагается, пока не оговорено обратное.

lumped.net писал(а):

Прямо тут, несколькими сообщениями выше, шла критика: зачем вникать что такое нулятор и норатор, типа про ОУ теоретизировать не надо, а нужно ими пользоваться. Вот этот вопрос - отличная иллюстрация к дискуссии.

Хмм. А расписать это же без применения нуляторов и нуряторов? Например, заменив R1 и R3 на R13 = R1||R3, а U1 на U11 = U1R3/(R1+R3). И всё, схема превращается... схема превращааается... превращааается схееема... ну вы поняли.

[parovoZZ]

и с небольшим усилением, поэтому у меня получалось. Не помню где взял её. Разновидность дифференциального усилителя наверное. Часть напряжения питания подаётся на вход.

То, что получится на AD549, не получится на любом другом ОУ.

[lumped.net]

koeltrad,
вот в этой статье написано, что если определенным образом сформировать входной сигнал во время перехода ОУ с ПОС (т.е. триггера Шмитта) из одного стабильного состояния в другое, то он может работать усилителем. Но при этом будет стремиться перейти обратно в одно из двух стабильных состояний.

Специально скопипастил оттуда картинку. На правом рисунке изображена петля гистерезиса, а поперек неё (по диагонали) линия, соответствующая усилительной характеристике ОУ с ПОС. Эта линия предсказывается линейной моделью ОУ, но не является стабильной. Попав туда, рано или поздно усилитель с неё уйдёт, если его не продолжать удерживать там специально входным сигналом в определенных пределах (насколько я понял).

[koeltrad]

Гистерезис с ПОС ненадёжный и может переключаться туда сюда если Управляющий сигнал сформировать определённым образом?
В статье используют я так понял обычные ОУ, а не компараторы. Может в этом дело что у них так получается.

Последний раз редактировалось koeltrad Ср янв 20, 2021 10:00:23, всего редактировалось 7 раз(а).

[Wladimir_TS]

lumped.net писал(а):

Какова зависимость выходного U3 напряжения от входных U1, U2 для такого включения ОУ ?

2*U2 - U1 + (U2*R1/R3)

А можно чуть объяснить как это выводится ?

У меня получилось Uвых = U2*R1/R3-U1

[Deoptim]

Здравствуйте.
Я не опытен в ОУ, но есть задача для Arduino.
В обычных условиях я бы обошелся обычным цифровым потенциометром типа X9C104, но в нем ограничение на ноги VL Vh +-5V.
Задача следующая:
Необходимо с помощью ОУ LM358 и ШИМ(от Arduino) имитировать потенциометр с напряжением от...до 1.2V...32V
Вроде бы подошла бы эта известная схема:

Но увы нет, мне нужно чтобы ОУ изменял напряжение пропорционально напряжению питания самого ОУ.
Питание ОУ плавает от 4V...32V а вот ШИМ ножки микроконтроллера стабильно 3.3V.
Например таблица соответствия:
Питание ОУ 4V | Скважность 50% | На выходе ОУ 2V
Питание ОУ 4V | Скважность 100% | На выходе ОУ +-4V
Питание ОУ 16V | Скважность 50% | На выходе ОУ 8V
Питание ОУ 32V | Скважность 50% | На выходе ОУ 16V
Питание ОУ 32V | Скважность 100% | На выходе ОУ +-32V

Буду благодарен за помощь.

[Ivanoff-iv]

Сначала нарезаем ШИМом питание, потом фильтруем...

Вложения

2021-01-20_15-17-04.png

(5.17 KiB) Скачиваний: 529

[Deoptim]

Ivanoff-iv, Спасибо, я проверил в протеусе - работает.
А возможно что-бы минимальное падение напряжение было на выходе?
В протеусе на выходе падает 1V относительно питания.
Или это нужно ОУ менять?

[Ivanoff-iv]

Да, это надо брать ОУ рейл-ту рейл.... (на полевых транзисторах на выходе)

[lumped.net]

А возможно что-бы минимальное падение напряжение было на выходе?

Можно пропустить ШИМ через какой-нибудь драйвер для мосфетов. По типу TC4420, но он только до 18 вольт. Дальше уже зафильтровать.

Гистерезис с ПОС ненадёжный и может переключаться туда сюда если Управляющий сигнал сформировать определённым образом

Авторы утверждают, что в окрестности пороговых уровней входной сигнал должен монотонно спадать или нарастать. Иначе всегда существует вероятность, что триггер Шмитта застрянет на какое-то время в промежуточном состоянии или будет давать ложные переключения. Перечень ссылок там есть, надо будет в это явление поподробнее вникнуть на досуге.

А можно чуть объяснить как это выводится ?

С помощью ЭВМ, netlist там дан.

Ну если хочется вручную, то тоже можно. С помощью принципа суперпозиции, отключаем попеременно входные источники и считаем напряжения на выходах и суммируем их (Uвых=Uвых1+Uвых2).

С неинвертирующего входа Uвых2=U2*(1+R2/[R1||R3])=2*U2+U2*R1/R3
C инвертирующего входа Uвых1=-U1*R2/R1=-U1
Для сигнала U1 резистор R3 в формуле не участвует из-за виртуального нуля. Гуглите термин Noise gain manipulation.

mickbell писал(а):

lumped.net писал(а):

Это вычислено с учётом того, что внутреннее сопротивление U1 равно нулю. Иначе коэффициент усиления с неинвертирующего входа изменится. Впрочем, и с инвертирующего тоже.

Ну правильно, это всегда предполагается, пока не оговорено обратное.

Раз идеальный источник напряжения не нарисован, то никогда нельзя быть полностью уверенным.

[Wladimir_TS]

lumped.net писал(а):

[

А можно чуть объяснить как это выводится ?

С помощью ЭВМ, netlist там дан.

Ну если хочется вручную, то тоже можно. С помощью принципа суперпозиции, отключаем попеременно входные источники и считаем напряжения на выходах и суммируем их (Uвых=Uвых1+Uвых2).

С неинвертирующего входа Uвых2=U2*(1+R2/[R1||R3])=2*U2+U2*R1/R3
C инвертирующего входа Uвых1=-U1*R2/R1=-U1
Для сигнала U1 резистор R3 в формуле не участвует из-за виртуального нуля. Гуглите термин Noise gain manipulation.

Раз идеальный источник напряжения не нарисован, то никогда нельзя быть полностью уверенным.

Выходное сопротивление предстоящего каскада для U1 примерно на 2 порядка меньше, чем R1 но неизвестно Думаю около 300 Ом при резисторах в сотни килоом. Выходное сопротивление предстоящего каскада для U2 очень высокое - порядка 50 кОм.

Напряжение на R3 должно быть равно U2 Ведь ОУ сводит к нулю разность между входными напряжениями.

[koeltrad]

parovoZZ писал(а):

То, что получится на AD549, не получится на любом другом ОУ.

9.png

(57.31 KiB) Скачиваний: 114

Напряжение на Нагрузке с ПОС не должно превышать примерно половину напряжения питания ОУ. Тогда ОУ усиливает сигнал с ПОС.
Пишут что это неправильно. Но усиливает ведь.

[bravissimo]

Deoptim писал(а):

Здравствуйте.

Но увы нет, мне нужно чтобы ОУ изменял напряжение пропорционально напряжению питания самого ОУ.
Питание ОУ плавает от 4V...32V...
Буду благодарен за помощь.

Самое разумное, обоприте один вход операционника на что нить. На любой опорник где нить в районе 2в, половины минимального напряжения. И относительно его уже меряйте.

[parovoZZ]

Напряжение на Нагрузке с ПОС не должно превышать примерно половину напряжения питания ОУ. Тогда ОУ усиливает сигнал с ПОС.
Пишут что это неправильно. Но усиливает ведь.

В схеме полностью отсутствуют шумы. Потому вроде как и работает.

Добавлено after 23 minutes 41 second:
Правильный симулятор с правильными моделями и результат даёт правильный

Синяя линия - вход 1 мВ, 50 Гц, зелёная линия - выход с ОУ.

Вложения

POS.png

(20.32 KiB) Скачиваний: 357

[lumped.net]

koeltrad, скорее всего это такая модель ОУ в этом симуляторе (кстати, что это? Electronic Workbench вроде?). В MicroCap это воспроизвести не удается, усилитель, как и положено, уходит в насыщение.

Wladimir_TS писал(а):

Выходное сопротивление предстоящего каскада для U1 примерно на 2 порядка меньше, чем R1 но неизвестно Думаю около 300 Ом при резисторах в сотни килоом. Выходное сопротивление предстоящего каскада для U2 очень высокое - порядка 50 кОм.

Напряжение на R3 должно быть равно U2 Ведь ОУ сводит к нулю разность между входными напряжениями.

Ну тогда всё нормально должно быть. Напряжение на R3 равно U2.

[koeltrad]

В Ltspice немного по другому, да. У меня нет MCP6001 в Ltspice, скачивал библиотеки с интернета, там тоже не было. Мало видов ОУ сейчас в моём Ltspice.
В Ltspice примерно так же всё происходит но намного менее заметно это. Смотрите, у вас V(n002) почти равно напряжению питания. А должно быть меньше 1.5 Вольт, тогда получилось бы усиление. Для этого надо регулировать R2.
Multisim мой симулятор.
Получилось только немного такой же эффект вызвать.

12.png

(29.56 KiB) Скачиваний: 99

Нужны другие ОУ для теста.