Základní pravidla pro návrhy DPS s OZ

[Washu]

Gavin Milarrr: Predpokladam ze zo zaciatocnikov sa nikto nespyta tak sa spytam zanich. Kde ma ten operacny zosilnovac vlastne "zem" voci comu je referencovany vstupny a voci comu vystupny signal?
Hinsi: Pocitanie sumov je latka pre pokrocilejsich. Dnesne operacne zosilnovace sa pomaly vyrovnaju aj rieseniam s diskretnym J-FETom na vstupe.
PS: Nezabudaj na vstupny prudovy sum (sumovu hustotu) ta je castokrat podstatnejsia nez sum napatovy. Hlavne ked uz si nacal rozne predzosilnovace.

[Hinsi]

To byla jen taková návnada, vim že neni sranda to počítat. Ono nic neni sranda, jakmile se to začne brát vážně (dělat pořádně). Samozřejmě máme různé lownoise PGA v jednom futrálu, ale i z obyč TLka za 5 kaček se dá udělat slušný zesilovač, i nesymetrický, když se trochu zapřemýšlí, co mu přidat na vstup. Ale už mlčím, nechci tu z toho dělat Gavinovi kůlničku na dříví, když si tu s tím dává celkem práci.

[rudo7117]

Pardon za OT.
Hinsi: Čo to je za fajnový modul na fotke. Môžeš to trochu popísať?

[Hinsi]

To není fajnový modul, ale prasáreň, kterou jsem kdysi uplácal, abych si cosi vyzkoušel. Jen to blokování odpovídá přesně tomu, co popisuje Gavin. Podrobnosti kdyžtak do SS.

[Gavin Milarrr]

OK, takže teď trocha teorie ohledně zemnění OZ. Pojem "zem" bývá většinou považován za ekvivalent termínu "nula" ve smyslu "nulový potenciál, nula voltů". Potíž je v tom, že vlastně každá zem je jen referenční, vztažná, nebo chcete-li relativní. Co se silových rozvodů týče, napětí každého vodiče je definováno proti zemi, proto dostanete ránu, když na něj sáhnete. Tzv. bezpečnostní rozvody, které můžete potkat například ve školních dílnách, jsou od vlastního rozvodu odděleny transformátorem s dělicím poměrem 1:1. Napěťové poměry za oddělením zůstávají stejné, proudové se odvozují od maximálního dovoleného zatížení transformátoru. Ovšem pokud se zapojeného vodiče v bezpečnostním rozvodu dotknete, nestane se nic -- jeho potenciál není definovaný proti zemi, ale pouze proti druhému konci sekundáru oddělovacího transformátoru. Takový rozvod žádnou "zem" nemá.

V případě signálového vedení je to vlastně totéž, jen s tím rozdílem, že se bavíme o napětí v řádu nejvýše jednotek voltů. Je obvyklé, že signál je definován proti nějakému jinému vodiči, který hraje úlohu země. Ovšem může nastat situace, kdy je signál definován proti jinému signálu, který je vůči němu v protifázi, tj. pokud napětí na jednom vodiči dosahuje maxima, na druhém v tom samém okamžiku dosahuje minima. Asi jako když se dva stejně silní přetahují o lano. Výhoda tohoto "plovoucího" napětí je v tom, že nepotřebuje žádnou zem. Zemní, nebo nulový vodič bývá významným zdrojem rušení, protože je velmi problematické zařídit jeho maximální vodivost a na každý rozdíl potenciálů, který touto nenulovou vodivostí vznikne, se naindukuje rušivé napětí. Proto ono neustálé zdůrazňování nutnosti eliminace zemních smyček (jsou vlastně jedním závitem cívky) a tahání země na DPS výkonových zesilovačů do keříku nebo do stromečku. Podstatné je, aby mezi libovolnými dvěma body na zemniči nebylo pokud možno žádné napětí -- nepochopením tohoto principu vznikají highendistické zhovadilosti typu "stíněná zem" a podobně.

V obvodech s operačními zesilovači se implicitně počítá se symetrickým napájením, tj. že existuje vyvedený střed napájecího napětí, který hraje úlohu země. Tento střed je obvykle středem sekundárního vinutí transformátoru zdroje. Většina operačních zesilovačů ve většině zařízení nevyžaduje příliš přesnou polovinu napájecího napětí na "zemniči", ostatně žádný ze signálových pólů OZ (invertující vstup, neinvertující vstup, výstup) nemusí být přímo se "zemí" spojen a napájení OZ je dvoubodové. Je ale nutné, aby se při změně proudových poměrů v obvodu nejen neměnilo napětí mezi napájecími piny, ale aby se ani vůči nim zem nepohybovala. Každý pohyb země je přičten k signálu a na výstupu se projeví třeba jako brum.

Pokud nemáme k dispozici napájení s vyvedeným středem, například v automobilu, musíme si střed vyrobit jinak. Většina běžných aplikací používá odporový dělič, ovšem takové dělení je měkké a má tendenci při větším nerovnoměrném zatížení uhýbat podle zátěže. Je dobré, pokud napájíte více pouzder, vytvořit umělý střed dostatečně tvrdý, například pomocí Zenerových diod nebo děliče s OZ, který dokáže pracovat i při značné napěťové nesymetrii -- bude-li zájem, přiložím schéma. Podstatné je, aby tento umělý střed, který bude spojen se signálovou zemí, byl společný pro celé zařízení.

Závěr: tzv. "zem" představuje v lineárních aplikacích OZ především signálovou referenci, rozhodně to není "nula" napájení, a už vůbec ne implicitní stínění. V amatérských i profesionálních zařízeních s kovovou kostrou bývá tato "nula" automaticky s kostrou spojována, aniž by si autor zařízení uvědomil, že tím připojuje do signálové cesty významný zdroj rušení, totiž ochranný vodič elektrického rozvodu. Ve výstupu se potom objevují všelijaké pravidelné či nepravidelné ruchy, nemluvě o možném zničení celého zařízení nebo úrazu obsluhy po připojení do vadného rozvodu. Nejčastějším důsledkem je uzavření zemní smyčky přes ochranný vodič a zanesení výrazného a obtížně odstranitelného brumu do signálu.

[Washu]

Gavin Milarrr: Uplne obecne a uplne onicom
Podme k veci, majme schemu:
http://www.electronics-radio.com/articl ... pinput.gif
Treba si uvedomit ze operacny zosilnovac (idealny) je vlastne zosilnovac ktory s obrovskym (idealne nekonecnym) ziskom zosilnuje ROZDIEL medzi neinvertujucim a invertujucim vstupom. A teraz co to znamena v praxi.
Mame tu neinvertujuci vstup na ktory privadzame vstupny signal cez C1. Tento sluzi na oddelenie DC zlozky.
DC offset a vstupny odpor nam urcuje R3. Zosilnenie je dane rezistorovym delicom R1 a R2 teda Av = 1+(R2 / R1)
A teraz podme hladat "zem"
Ked sa pozrorne pozrieme na zapojenie mali by sme si uvedomit ze idealny operacny zosilnovac v bude danom zapojeni vdaka zapornej spatnej vazbe neustale udrzovat NULOVY rozdiel medzi neinvertujucim a invertujucim vstupom. A teraz invertujuceho vstupu privadzame cez R2 vystupny signal a kadial pribadzame druhy signal aby mal zosilnovac nejaky zisk?
Cez R1 a prave uzol naznaceny na pripojenie na 0V je tymto referencnym bodom voci ktoremu meriame napatia.
A prave do tohto bodu by mala viest aj R3 aby sme si ceznu neprivadzali ralsie rusenie do vstupu.
Zapojenie http://svetelektro.com/modules/Forums/d ... &mode=view je trochu komplikovanejsie kedze zosilnovac zosilnuje len AC zlozku a pre DC ma zosilnenie Av = 1. Ale co bolo povedane plati aj pren.
Snazil som sa to maximalne ziednodusit a povedat co najjednoduchsim sposobom.

[Gavin Milarrr]

Nojo, ale to co říkáš, není didaktické. Jednak je to od věci (jde o pravidla, ne jejich výklad), jednak je třeba stanovit nějakou fundamentální hranici, jinak budeme rozebírat, definovat a rozporovat každý pojem a nikam se nedostaneme. Ty píšeš o teorii OZ a o ideálním OZ, což je jen abstrakce, já o metodice návrhu DPS. Zjevně máš problém rozlišit podstatné od nepodstatného (vzhledem k danému problému).

BTW z té teorie, pojem "referenční nula" se vztahuje ke konkrétnímu bodu, totiž k invertujícímu vstupu OZ se zavedenou zpětnou vazbou. Ale to ty určitě víš. EDIT: jo ty to tam píšeš, sorry...

Osobní otázka: ty někde učíš? Jestli jo, musíš bejt hrozně nenáviděnej...

[pin]

Washu napísal:

Gavin Milarrr: Uplne obecne a uplne onicom...

Vidí sa mi, že Gavin Milarrr zámerne zvolil obecnú rovinu, a vôbec to nie je "oničom". Obidva vaše príspevky sú "o niečom", aj keď trochu o niečom inom.

[Washu]

Ale prave ten bod je dolezity kde na doske bude a ako bude viest vodice knemu aby pripadne ubytky nanich nezavadzali neziaduce "sumy" do uzitocneho signalu. Vec co som uplne vynechal je kadial vlastne tecie vstupny prud a kadial sa uzatvara prud z vystupu operacneho zosilnovaca. To je pri layoute extremne dolezite ale presahuje to zaklady ktore tu zatial boli uvedene. A to este nespominame drifty, sumy a CMRR, pomer potlacenia napajacieho napatia, zosilnenie otvorenej slucky a ...

Inak mas pravdu je to trochu mimo temy a ak sa k spominanemu planujes dostat tak potom nemam nemietok.
Ak ale nie, tak to nikdy nikomu pri layoute nepomoze.

PS: nie neucim, nemam ten dar ucit.

[Gavin Milarrr]

Jestli sis všimnul, tak moje návrhy právě tohle respektujou. Ale já nemůžu metodickou příručku zatěžovat teoretickým výkladem, protože metodika neodpovídá na otázku "proč", ale "jak". Výklad může být součástí materiálu, ale nějak vizuálně oddělenou -- viz například The TeXbook od Knutha (tam je to nápadnější o to, že většina Knuthových epigonů jsou typičtí vysokoškoští pracovníci bez pedagogických schopností).

EDIT: to je fajn, že neučíš. Nic proti tobě, ale tvůj způsob uvažování plodí docenty a profesory, kteří jsou schopni vyházet od třetích pokusů celý ročník. Ale ty máš evidentně dost sebereflexe, což je správně.

Co se pokračování týče, já to budu směřovat k realizacím DPS pro OZ ve spínacím režimu -- komparátory, SKO apod., potom lehce o stejnosměrných aplikacích a ten fundament bych ukončil u výkonových zesilovačů s OZ. Potom bych celou věc úplně rozdrobil na případové studie, třeba "jak správně natahat konkrétní zařízení", čímž bych celou věc vrátil zase k čisté metodice.

[Washu]

Didaktikou som sa nikdy nezapodieval takze v tej oblasti naozaj prakticky nic neviem.
Chcel som len jedno, aby si sa v tom vyklade dostal do hlbky a neskor az k vyssie spominanym vlastnostiam realnych operacnych zosilnovacov. Tychto uvodov k uvodu je totiz plny internet ale toho dalej uz tolko nebyva a prave tam vyskakuju na navrhara rozny diabli a diablici z parazitnych parametrov prvkov.

[Gavin Milarrr]

Jenže já se do hloubky dostávat nehodlám, pokud se někdo z neznalého obecenstva neozve. A nemyslím si, že toho, co jsem napsal, byl plný Internet. Leda jako různé střípky, ale souborně rozhodně ne.

[Washu]

Tak nieco pre pokrocilejsich:
http://www.analog.com/static/imported-f ... AN-202.pdf
Tu je polopate to co sa v priruckach pre zaciatocnikov nikdy nedocitate.

[Hinsi]

Washu, díky, dobré žrádlo, to si rád počtu

//EDIT: I když koukámn, že moc nového tam není, ale aspoń něco.

[Thales]

Osobní otázka: ty někde učíš? Jestli jo, musíš bejt hrozně nenáviděnej...

to je fajn, že neučíš. Nic proti tobě, ale tvůj způsob uvažování plodí docenty a profesory, kteří jsou schopni vyházet od třetích pokusů celý ročník. Ale ty máš evidentně dost sebereflexe, což je správně.

Z mého pohledu se to, co oba říkáte bezvadně doplňuje. Ani jedno není od věci, spíše je každý jiným pohledem na stejnou problematiku. Když se obojí sejde tak je dobrá šance že ten, kdo o tom zatím nic neví uzří záblesk pochopení "proč" a začne do toho pronikat. Nevidím důvod proč by měl být výklad podaný Washu špatný, mě se to líbí.

[Duro]

Iste ste uz poculi aj o SMT technologii, tak len pridavam ako to moze vyzerat s SMD suciastkami. Da sa to pekne krasne ulozit ak sa pouzije SOIC puzdro a 0603 odpory.

[Gavin Milarrr]

Jenže průměrně nešikovnej bastlíř s trafopájkou to prostě neosadí.

[Duro]

dostatocne nesikovny "zvladne" pokazit aj to DIP puzdro s tymi rezistormi co su vacsie ako cely OZ.

[Gavin Milarrr]

No to je jasný, ale součástky do děr jsou přece jen odolnější než SMD.

[clarion]

dostatocne nesikovny "zvladne" pokazit aj to DIP puzdro s tymi rezistormi co su vacsie ako cely OZ.

lenže na tomto webe, môj milý, je takých 98%...