Frågor kring OP-förstärkare och återkoppling

[mr.olle.norell]

Säg att man har ett mycket enkelt diskret uppbyggt inverterande förstärkarsteg med ett spänningsförstärkande element. En transistor tex.
Kretsens linjäritet kommer att bero på bland annat hur pass linjär transistorn är.

Ett sätt att öka linjäriteten är att införa negativ återkoppling.
Man kopplar utsignalen från kretsen genom ett motstånd tillbaka på ingången.

Ju mindre värde man väljer på motståndet desto mer återkoppling och kopplingen uppför sig mer linjärt!
(Men man kan inte gå hur långt som helst, problem kan uppkomma)
Ökar man motkopplingen minskar dessutom gain.

Det tror jag mig ha förstått!

Men en OP-amp är ju en färdig förstärkarkrets inbakad i en kapsel.
Eftersom att OP:n ska passa i många applikationer så kan man ställa gain själv genom externa motstånd!
Ra och Rb i figuren:

För ickeinverterad koppling blir gain 1+(Rb/Ra)
Är Rb 9k och Ra 1k blir gain 10ggr.
1V in blir 10V ut.

Vad blir skillnaden om jag väljer Rb 90k och Ra 10k?
Det blir ju fortfarande 10ggr förstärkning!

Vad skiljer?

Rb påverkar väl återkopplingen. Stort Rb ger svag återkoppling?
Sänker man Rb ökar man linjäriteten?
Hur hittar man optimalt värde för bra prestanda?

[Mindmapper]

Det som påverkas av värdena, förutom förstärkningen är ingångsimpedansen.
Ingångsimpedansen är i ett inverterat steg = Ra

Linjäriteten ska väl ej påverkas. Däremot ändras bandbredden av förstärkningen.
Ifall linjäriteten påverkas är det som du anget, dvs mer motkoppling ger bättre linjäritet.
Ja, så är det naturligtvis, linjäriteten påverkas.

[psynoise]

Ju mindre värde man väljer på motståndet desto mer återkoppling...

Skilj mellan ström- och spänningsåterkoppling, det finns några kända operationsförstärkare för audio från National som använder strömåterkoppling.

Bygger man diskret med transistorer måste kopplingen har något summaelement innan ingången eller om man konstruerar en differentialförstärkare precis som en operationsförstärkare.

[jesse]

Jag hade ju valt 90k och 10k hellre, eftersom det förbättrar inimpedansen och strömförbrukningen. Linjäriteten påverkas knappast av de värdena. Vet inte var gränsen går, om man kan återkoppla med 900k och 100k och bibehålla funktionen.

[mr.olle.norell]

Jag börjar tro att att det man pratar om op-ampar så är återkoppling något som man använder sig av för att styra förstärkningen.

Denna återkoppling har ingenting att göra med den återkoppling jag först tänkte på: NFB, alltså den typen som ökar linjäriteten hos en förstärkare.
Det är två skiljda saker!

Har jag fattat rätt nu?

[psynoise]

Det är inte två skilda saker, det hänger ihop, t.ex genom att minska förstärkningen ökar du bandbredden. Står en hel del på wikipedia:

Negative feedback amplifier

[Nerre]

Precis, en ideell (teoretiskt) OP-stärkare har ju oändlig förstärkning, normalt ligger den väl på 20 000-100 000 eller nåt sånt.

Så där "måste" man använda återkopplingen för att dämpa förstärkningen.

[GFEF]

>Jag börjar tro att att det man pratar om op-ampar så är återkoppling något >som man använder sig av för att styra förstärkningen.

En op-amp har så hög förstärkningen (i teorin oändlig hög),
den är utan återkoppling helt oanvänbar.

Från början avseda att utföra matematisk oprationer,
i analog-maskiner därav namet oprationsförstärkare.

Alla aktiva elektroniska kompneter har MYCKET stor onogranhet.
Med i teorin oändlig hög förstärkningen ger återkoppling,
med motstånd att resuterande förstärkningen nogranhet ,
bestäms av förhållandet mellan motstånd i stort set.

Grovt STAFEL ändrat nogranhet till RÄTT onogranhet !!!!

[mr.olle.norell]

Ja, opampar har ju ofta mycket högt gain om man kör dem som open loop.
Kan ju vara bra att begränsa till lagom förstärkning

Men, det borde finnas en viss grad återkoppling som ger optimal prestanda för varje opamp?

OPA134 är en opamp som är utformad för audiosignaler:
Datablad

AUDIO PERFORMANCE
Total Harmonic Distortion + Noise 0.00008 %
G = 1, f = 1kHz, VO = 3Vrms RL = 2kΩ

De har alltså specat distorsionen vid gain 1. Man kör alltså opampen som buffert!
Antagligen för att den presterar allra bäst då eller hur?
Och sen är ju 1kHz favvo-frekvensen

Om man lägger på förstärkning så ökar även distorsionen antar jag?
Alltså är disten högst om man kör opampen i öppen loop!

[prototypen]

Jag vänder mig mot uttrycket återkoppling, jag använder motkoppling, kopplingen motverkar förstärkningen.

Protte

[Mindmapper]

Ja, man bör använda ordet motkoppling, om man menar negativ återkoppling.

mr.olle.norell>Denna återkoppling har ingenting att göra med den återkoppling jag först tänkte på: NFB, alltså den typen som ökar linjäriteten hos en förstärkare.
Det är två skiljda saker!

Det finns bara negativ (NFB) och positiv återkoppling. Positiv används för att få oscillering eller hysteres, och benämns medkoppling.

mr.olle.norell>Men, det borde finnas en viss grad återkoppling som ger optimal prestanda för varje opamp?
Det blir svårt det, vad som är optimalt i ett fall är inte optimalt i ett annat!
Istället väljer man en op med de egenskaper man eftersträvar.

[Raketost]

En sak till att ta med i beräkningen när man väljer storlek på sina motstånd är det egengenererade bruset i resistorn som är propotionellt mot resistansen och temperaturen.

För mera info se tex:
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/ ... _noise.htm

[TomasL]

Som alltid en balansgång.
Storleken på motstånden bestäms av den ingångsimpedans du vill ha.
I audiosammanhang är 47k ett vanligt värde på ingångsimpedansen, har jag för mig, och då blir återkopplingsmotståndet multiplar av detta.
I mätsammanhang vill man ha en ingångsimpedans som är upp mot 100x givarens utgångsimpedans.
Men, ju större motstånd man har desto större blir riskerna för självsvängning, pga parasistiska kapacitancer börjar gälla, samt att bruset ökar.

Samtidigt gäller att ju fler komponenter man har, dvs fler förstärkare i serie, desto mer brus och mer distorosion.

De flesta OP-Ampar är specade med en last på utgången om minst 10k.

SÅ, för att bestämma storleken måste du bestämma ingångsimpedansen först.

[psynoise]

National Semiconductor har ett intressant webbseminarium, USE, ABUSE, AND MISUSE OF AMPLIFIERS, där Bob Pease nämner många bra saker om operationsförstärkare. Främst en timme in i seminariumet pratar han lite kort om val av värden i återkoppling för motstånd och kondensatorer för bättre brusegenskaper och självklart valet om en operationsförstärkare med lågt spänningsbrus eller lågt strömbrus.