Làm gì đường ray di chuyển (điện áp thay đổi trên đường ray) làm gì cho một opamp?

Vì tôi đã dành phần lớn sự nghiệp của mình để cố gắng có được đường ray ổn định nhất có thể ở điện áp dự định của họ, tôi thực sự không dành thời gian để suy nghĩ về những gì sẽ xảy ra nếu đường ray di chuyển khỏi một giá trị cố định. Vì tôi chỉ nghiên cứu ngắn gọn về hoạt động nội bộ của op amps, tôi không chắc rằng tôi có thể đưa ra một câu trả lời chắc chắn.

Vì vậy, những gì xảy ra với tín hiệu nếu đường ray đang di chuyển? (chỉ cần nói rằng di chuyển chậm, như dưới 5Hz, có thể thay đổi 1V theo thời gian) Có nhiều hơn chỉ là cắt ở các cấp độ khác nhau không?

Về lý thuyết, OpAmp nên hoạt động tốt cho dù nguồn cung đang làm gì.

Khi chúng ta rời khỏi mô hình lý thuyết của OpAmp (hãy nhớ rằng thậm chí không có chân cung cấp trên ký hiệu cơ bản, chỉ IN +, IN- và OUT), chúng ta phải xem xét ngày càng nhiều chi tiết được cung cấp bởi mạch thực.

Tất nhiên nhiều người sẽ rõ ràng với bạn, nhưng hãy tin tôi - cuối cùng chúng ta sẽ có câu trả lời.

Đầu tiên, đầu ra không bao giờ có thể vượt quá điện áp được cung cấp cho Ampe.

Sau đó, hiệu suất trở nên tồi tệ hơn khi đầu ra đang cố gắng đẩy hoặc kéo điện áp gần với đường ray. Tất nhiên, điều này sẽ phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế của OpAmp - và ampe Rail-to-Rail hứa hẹn sẽ cung cấp cho bạn tất cả điện áp có sẵn ở đầu ra.

Miễn là chúng ta xem xét OpAmp do DC cung cấp, mọi tín hiệu trong phạm vi thông số của xoay đầu ra tối đa sẽ hoạt động và bạn có thể cung cấp cho OpAmp bất kỳ điện áp dương và âm nào được cho phép bởi bảng dữ liệu (liên quan đến nhau và đối với mặt đất, nhưng lưu ý rằng OpAmp không có cách nào biết được mặt đất thực sự ở đâu, việc cung cấp +3 V và -7 V hoàn toàn không có vấn đề gì - và amp của bạn sẽ cố gắng duy trì hoạt động trong phạm vi 10 V này).

Các nguồn hiện tại nội bộ, các giai đoạn khác biệt và trình điều khiển đầu ra được thiết kế sao cho OpAmp hủy bỏ mọi biến thể trên đường ray cung cấp nhanh nhất có thể.

Chỉ khi các biến thể trên đường ray cung cấp thay đổi đủ nhanh, bạn sẽ bắt đầu nhận thấy hiệu ứng. Thông thường, bộ này đặt ở đâu đó trong khoảng từ 100 Hz đến khoảng 10 kHz.

Và phần tốt nhất: Nó được chỉ định trong bảng dữ liệu; tìm kiếm PSRR (Tỷ lệ từ chối cung cấp điện).

Giá trị thường rất cao đối với DC đến tần số thấp (60 ... 120 dB) và bắt đầu suy giảm với đặc tính trông giống như một đặc tính thông thấp đơn giản trên một điểm nhất định. Lưu ý rằng chúng ta đang nói về sự từ chối , vì vậy nó thực sự là một đường chuyền cao mặc dù độ dốc đi xuống trên sơ đồ:

Lưu ý rằng văn bản trong hình ảnh cho biết: ± 15 V - vậy thực tế những gì được thực hiện cho các chân cung cấp của OpAmp?

Như với bất kỳ đặc điểm kỹ thuật nào của bảng dữ liệu tốt, cũng có một mạch kiểm tra cho bạn biết cách đo:

Điều này cũng giải thích tại sao có hai dòng trong sơ đồ (-PSR và + PSR). Chẳng hạn, các nguồn hiện tại của OpAmp, đôi khi, cung cấp cho tải của họ từ nguồn cung tích cực, đôi khi vào nguồn cung cấp âm và thiết kế bên trong không hoàn toàn đối xứng.

Lấy ví dụ về ol '741 tốt làm ví dụ:

Chỉ có giai đoạn đầu ra ở bên phải là đối xứng, mọi thứ khác là không. Các bộ phận nâng cao hơn vẫn sẽ tuân theo nguyên tắc cơ bản này ở một mức độ nhất định.

Tóm lại: Đối với DC và tần số thấp, hãy xem các thông số kỹ thuật của DC (rail-to-rail với những hạn chế nào để đạt được và biến dạng?). Đối với tần số cao hơn, hãy nhìn vào PSRR. Nếu bạn áp dụng một bước cho biến động cung cấp, bạn có một hỗn hợp, bởi vì một bước bao gồm một phần tần số cao bên cạnh bước nhảy rõ ràng từ cấp DC này sang cấp DC khác, dẫn đến nhiễu ở đầu ra gây ra bởi bất kỳ mức nào cao hơn -frequency một phần của bước không thể bị OpAmp từ chối.

Những gì tôi chưa đề cập ở đây có thể được trả lời trong hướng dẫn MT-043 của Thiết bị analog . Đây cũng là nơi tôi đã chụp ảnh từ (ngoại trừ mạch 741).

Vâng, có hiệu ứng AC. Bảng dữ liệu op-amp nên chỉ định Tỷ lệ loại bỏ nguồn cung cấp cho bạn hiệu quả tối đa mà sự thay đổi trong nguồn cung cấp sẽ có trên đầu ra. Đó là một con số khá cao - ngay cả 741 cổ đại cũng có một con số điển hình trong phạm vi 90dB - nhưng có thể là đáng kể nếu sự thay đổi đầu ra sau đó tạo ra những thay đổi hơn nữa về điện áp cung cấp điện và do đó tạo ra một vòng phản hồi có thể dẫn đến dao động.

Rõ ràng, như bạn nhận ra, điều này ngoài bất kỳ tác động trực tiếp nào như dựa vào hoạt động của đường sắt đến đường ray của đầu vào và đầu ra.

Có một câu trả lời được chấp nhận, nhưng tôi muốn đề cập đến một ví dụ cụ thể: ampe công suất âm thanh.

Chúng thường được cung cấp từ đường ray không được kiểm soát. Mong đợi một vài gợn sóng ở tần số nguồn AC được chỉnh lưu, thường là nhiều hơn tùy thuộc vào nhu cầu hiện tại. Khi các điốt chỉnh lưu không được tiến hành, đó là phần lớn thời gian, điện áp cung cấp đang giảm theo dòng điện đầu ra chia cho giá trị của tụ điện cung cấp lớn.

Ngoài ra, điện áp đường sắt sẽ thay đổi tùy thuộc vào biên độ của tín hiệu. Khi nghe, các phần to hơn sẽ rút ra nhiều dòng điện hơn, hạ thấp điện áp đường sắt. Phần yên tĩnh sẽ không. Do đó, điện áp đường sắt lắc lư trong vùng 0,1-2 Hz ngoài tần số chính được chỉnh lưu.

Các ampe này thường được thực hiện dưới dạng các opamp rời rạc, cho phép một số thủ thuật để tăng PSRR. Một opamp rời rạc có một thiết bị đầu cuối GND, vì vậy các nút bên trong nhạy cảm nhất với nguồn cung cấp có thể được bỏ qua mặt đất bằng một tụ điện giá rẻ. Các tụ bù là một nguồn chính của PSRR xấu trong opamp, vì nó phải được tham chiếu đến một trong những nguồn cung cấp. Trong một opamp rời rạc, điều này có thể được giảm nhẹ.

Kết quả là bạn có thể nhận được gợn khổng lồ trên đường ray mà không có vấn đề gì. Trên thực tế, các ampe điện có đường ray quy định rất kỳ lạ, chỉ gặp trong thiết bị audiophile megabuck, và thực tế, một sự lãng phí tiền bạc.

Vì vậy, đây là một ví dụ thực tế cuộc sống;)

Điều gì xảy ra với tín hiệu nếu đường ray đang di chuyển? (chỉ cần nói rằng di chuyển chậm, như dưới 5Hz, có thể thay đổi 1V theo thời gian) Có nhiều hơn chỉ là cắt ở các cấp độ khác nhau không?

LF PSRR là rất lớn, vì vậy không có gì xảy ra.

Opamp có HF PSRR thấp, và do đó không thích phân tách xấu tạo ra tiếng chuông HF trên nguồn cung cấp hoặc các nguồn tiếng ồn HF khác như bộ điều chỉnh chuyển mạch được lọc kém. Biến đổi điện áp cung cấp không nên quan trọng ở tất cả. Có lẽ điện áp bù có thể bị trôi do hiệu ứng nhiệt, nhưng điều này sẽ rất nhỏ.