Hareketli raylar (raylarda voltaj kayması) bir opampa ne yapar?

Kariyerimin büyük bir bölümünü opamp'ın raylarını amaçlanan voltajda olabildiğince sabit tutmaya çalıştığım için, raylar sabit bir değerden uzaklaşıyorsa ne olacağını düşünmek için gerçekten zaman harcamadım. Op amperlerin iç işleyişini sadece kısaca incelediğim için, kesin bir cevap bulabileceğimden emin değilim.

Peki, raylar hareket ederse sinyale ne olur? (sadece 5Hz'den daha az gibi, yavaş yavaş hareket ettiğini söyleyebiliriz, belki zaman zaman 1V kayması) Farklı seviyelerde kırpmaktan daha fazlası mı?

Teoride, arz ne olursa olsun OpAmp iyi performans göstermelidir.

Bir OpAmp'ın teorik modelinden ayrıldığımızdan (temel sembolde, sadece IN +, IN- ve OUT'da pimler olmadığını unutmayın), gerçek devrenin getirdiği daha fazla ayrıntıyı düşünmeliyiz.

Birçoğu elbette sizin için açık olacak, ama bana güvenin - sonunda bir cevap alacağız.

İlk olarak, çıkış asla Ampere beslenen voltajı aşamaz.

Ardından, çıkış voltajı raylara yakın itmeye veya çekmeye çalışırken performans daha da kötüleşir. Bu, elbette, büyük ölçüde OpAmp'ın tasarımına bağlı olacaktır - ve Demiryolundan Demiryoluna amplifikatörler size çıkıştaki tüm mevcut voltajı vermeyi vaat eder.

DC tarafından sağlanan bir OpAmp'a baktığımız sürece, maksimum çıkış salınımının spesifikasyonu dahilindeki herhangi bir sinyal iyi çalışır ve OpAmp'a veri sayfasının izin verdiği herhangi bir pozitif ve negatif voltajı (birbirine ve ancak OpAmp'ın zeminin gerçekte nerede olduğunu bilmesinin bir yolu olmadığını unutmayın; +3 V ve -7 V sağlamak hiç sorun değil - ve amplifikatörünüz bu 10 V aralığında çalışmaya devam edecektir).

Dahili akım kaynakları, diferansiyel kademeleri ve çıkış sürücüleri, OpAmp'ın besleme raylarındaki değişiklikleri olabildiğince çabuk iptal edebileceği şekilde tasarlanmıştır.

Sadece besleme raylarındaki varyasyonlar yeterince hızlı değişirse, bir etki fark etmeye başlayacaksınız. Genellikle, bu 100 Hz ile 10 kHz arasında bir yerde bulunur.

Ve en iyi yanı: Veri sayfasında belirtilmiştir; PSRR (Güç Kaynağı Reddi Oranı) konusuna bakın.

Değer genellikle DC ila düşük frekanslar (60 ... 120 dB) için çok yüksektir ve belirli bir noktanın üzerinde basit bir düşük geçiş karakteristiğine benzeyen şeyle bozulmaya başlar. Reddetmekten bahsettiğimizi unutmayın , bu nedenle eğim şemada aşağı inmesine rağmen aslında bir yüksek geçiş:

Resimdeki metnin şöyle dediğine dikkat edin: ± 15 V - Peki OpAmp'ın besleme pimlerine gerçekte ne yapılır?

Herhangi bir iyi veri sayfası spesifikasyonunda olduğu gibi, nasıl ölçüldüğünü anlatan bir test devresi de vardır:

Bu aynı zamanda diyagramda neden iki satır olduğunu açıklar (-PSR ve + PSR). Örneğin, OpAmp'ın dahili akım kaynakları bazen yüklerini pozitif beslemeden, bazen negatif beslemeye besler ve iç tasarım kesinlikle simetrik değildir.

Örnek olarak iyi ol '741'i ele alalım:

Sadece en sağdaki çıkış aşaması simetriktir, diğer her şey değildir. Daha gelişmiş parçalar bu temel prensibi belirli bir dereceye kadar takip edecektir.

Özetle: DC ve düşük frekanslar için DC spesifikasyonlarına bakın (kazanç ve bozulma için hangi sınırlamalarla raydan raya?). Daha yüksek frekanslar için PSRR'ye bakın. Besleme dalgalanmasına bir adım uygularsanız, bir karışımınız vardır, çünkü bir adım, bir DC seviyesinden başka bir DC seviyesine belirgin atlamanın yanı sıra yüksek frekanslı bir kısımdan oluşur ve daha yüksek olanların neden olduğu çıkışta bir rahatsızlığa neden olur. -Adımın OpAmp tarafından reddedilemeyen frekans kısmı.

Burada ele almadığım şey Analog Devices'ın MT-043 öğreticisinde cevaplanabilir . Burası aynı zamanda görüntüleri aldığım yer (741 devresi hariç).

Evet, AC etkileri var. Op-amp veri sayfası, güç kaynağındaki bir değişikliğin çıktı üzerinde olabileceği maksimum etkiyi veren bir Güç Kaynağı Reddi Oranı belirtmelidir. Oldukça yüksek bir rakam - eski 741 bile 90dB aralığında tipik bir figüre sahip - ancak çıkıştaki değişikliğin güç kaynağı voltajında ​​daha fazla değişiklik üretmesi ve dolayısıyla salınımlara yol açabilecek bir geri besleme döngüsü oluşturması önemli olabilir.

Açıkçası, bildiğiniz gibi, bu, girişlerin ve çıkışların raydan raya kullanımı gibi doğrudan etkilere ek olarak.

Kabul edilmiş bir cevap var, ancak belirli bir örnekten bahsetmek istedim: ses güç amplifikatörleri.

Bunlar genellikle düzensiz raylardan beslenir. Rektifiye AC şebeke frekansında birkaç volt dalgalanması, genellikle mevcut taleplere bağlı olarak daha fazla bekleyin. Doğrultucu diyotlar iletken olmadığında, çoğu zaman, besleme voltajı çıkış akımına göre büyük besleme kapasitörünün değerine bölünür.

Ayrıca, ray voltajı sinyalin genliğine bağlı olarak değişecektir. Dinlerken, daha yüksek parçalar daha fazla akım çeker ve ray voltajını düşürür. Sessiz parçalar olmayacak. Böylece ray gerilimi, düzeltilen şebeke frekansına ek olarak 0.1-2 Hz bölgesinde dalgalanır.

Bu amfiler genellikle PSRR'yi arttırmak için birkaç hile sağlayan ayrı opamps olarak uygulanır. Ayrı bir opamp bir GND terminaline sahiptir, bu nedenle güç kaynağına en duyarlı dahili düğümler ucuz bir kapasitör aracılığıyla toprağa atlanabilir. Telafi kondansatörü, kaynaklardan birine referans verilmesi gerektiğinden, opamperlerde önemli bir kötü PSRR kaynağıdır. Ayrık bir opampta bu hafifletilebilir.

Sonuç olarak, raylar üzerinde herhangi bir sorun yaşamadan büyük dalgalanmalar elde edebilirsiniz. Aslında, düzenlenmiş raylı güç amplifikatörleri çok egzotik, sadece megabuck audiophile viteste ve gerçekçi olarak para kaybı.

İşte gerçek hayat örneği;)

raylar hareket ederse sinyale ne olur? (sadece 5Hz'den daha az gibi, yavaş yavaş hareket ettiğini söyleyebiliriz, belki zaman zaman 1V kayması) Farklı seviyelerde kırpmaktan daha fazlası mı?

LF PSRR çok büyük, bu yüzden hiçbir şey olmuyor.

Opamp'ler düşük HF PSRR'ye sahiptir ve bu nedenle sarf malzemelerinde HF zil sesi veya kötü filtrelenmiş anahtarlama regülatörleri gibi diğer HF gürültüsü kaynakları oluşturan kötü ayrışmayı sevmezler. LF besleme voltajı değişimi hiç önemli değil. Belki ofset voltajı termal etkilerden dolayı kayabilir, ancak bu küçük olmalıdır.