Академия Гитарной Электроники: Виртуальная земля - Академия Гитарной Электроники

Перейти к содержимому

  • 2 Страниц +
  • 1
  • 2
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

Виртуальная земля Особенности построения

#1 Пользователь офлайн   VediVini 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 18 April 2021 - 12:24

В принципе, особых вопросов питание схем от от однополярных источников питания не вызывает. Если для питания операционных усилителей схемы нужен суррогат двухполярного, используется обычно делитель напряжения из двух резисторов, образующих 1/2 напряжения питания.

Вопросы, которые хотелось бы дополнительно прояснить:

1. Возможно ли и насколько оправданно будет формирование "полпитания" с использованим коллекторного (эмиттерного) напряжения транзисторов? Например, непосредственная гальваническая связь с неинвертирующим входом ОУ даст какую-нибудь выгоду (навскидку вроде б видны два зайца: создание необходимого режима смещения для работы ОУ и одновременная передача полного сигнала на его вход)?

2. В некоторых схемах полпитания, образованные резисторным делителем, дополнительно подают на буферный повторитель из неинвертирующего ОУ. Что это даёт: лучшую стабильность питания (по току, напряжению?), лучшую фильтрацию и защиту от проникновения помех по цепи питания? И как это соотносится с необходимостью в некоторых случаях "догнать" небольшим перекосом делителя симметричность ограничения?
Даёт ли нестабильная плывучесть рабочего смещения на входе ОУ заметный звуковой эффект например в дисторшнах?

3. В хайгеновых схемах или где-то ещё встречались варианты с двумя отдельно собранными виртуальными землями. Насколько это оправданно?

4. Виртуальная земля считается для переменного тока эквивалентом земли настоящей, имея по постоянному току потенциал +4,5V, по переменному предполагается ~0V. Но на форуме где-то мелькало, что подключение к разным "землям" имело разный эффект - в каком-то из вариантов возникал возбуд.

5. Чем в конечном счёте определяется выбор значений сопротивления резисторов делителя? Током потребления схемы? Есть ли схемы, где ОУ специально вгоняются в "токовый голод"?
0

Добрый день.
Для поддержания guitar-gear необходимо пара килорублей. Всем небезразличным просьба воспользоваться формой Я.Деньги
Проверь свой e-mail на валидность!!
В редактор добавлена кнопка "Спойлер" для выкладки больших изображений, всех игнорирующих эту возможность ждет наказание.

#2 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 18 April 2021 - 17:28

1. Не забывайте, что ОУ с заданным Кус будет усиливать не только переменное, но и постоянное напряжение, поэтому нужен разделительный конденсатор (кроме случаев с Кус=1)
2.Повторитель обеспечивает лучший импеданс и бОльшую нагрузочную способность при низком токе через делитель. Изменение смещения влияет на асимметричность ограничения (зависит величины изменения и от конкретной схемы).
3.Иногда бывает необходимость в развязке земель, в хайгейнах - запросто.
4.По переменному возвратному току импеданс не на всех частотах будет пренебрежимо мал, и не всегда намного меньше нагрузки, поэтому ищется лучшая земля с меньшим импедансом, что устраняет нежелательные процессы.
5.Потребляемым током, тепловым шумом, частотным диапазоном.

Просмотр сообщенияVediVini (18 April 2021 - 12:24) писал:

ОУ специально вгоняются в "токовый голод"?

Что за зверь?
0

#3 Пользователь офлайн   VediVini 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 18 April 2021 - 19:37

Просмотр сообщенияZAQ (18 April 2021 - 17:28) писал:

Что за зверь?

Electro Harmonix Muff Fuzz, да и много где ещё встречались схемы, где сопротивления делителей относительно высоки: от 100 кОм до 1 мОм.
"Токовый голод" - лишь моё предположение из наблюдения типично встречающихся значений в десятках килоом.
0

#4 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 18 April 2021 - 20:01

Я бы ещё понял, если бы речь шла про разряженный аккумулятор - тогда да, токовый голод)))
Ток смещения входных биполярных дифференциальных каскадов среднестатистических ОУ составляет десятки-сотни наноАмпер, а с входами на полевых транзисторах - ещё в тысячи раз меньше, так что, ни один из ОУ в Muff Fuzz не голодал)
0

#5 Пользователь офлайн   VediVini 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 18 April 2021 - 20:42

ZAQ, спасибо!
Значит определяющее значение имеет ток потребления, который зависит и от типа используемых в схемах ОУ, вот откуда такая разница в номиналах делителя.
Ну и, наверное, точность подбора резисторов делителя имеет большее значение для питания от батареи (компромисс между экономией заряда и гарантированной стабильностью работы ОУ).
0

#6 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 01:04

Вообще, чем меньше сопротивления в делителе - тем лучше, но компромисс, да, есть. Понятно, что с питанием от батареи низкоомный делитель будет её быстро разряжать. С другой стороны, с низкоомным делителем требуется включать и бОльшую ёмкость, но конденсаторы большой ёмкости на ВЧ плохо справляются, поэтому к ним параллельно подключают дополнительно неполярные конденсаторы. Также резисторно-конденсаторный источник смещения для входа ОУ работает как ВЧ-фильтр, это нужно тоже учитывать при выборе номиналов, чтобы соблюсти рабочий частотный диапазон. Повторитель на ОУ с его малым выходным сопротивлением имеет ряд преимуществ. Также доступны микросхемы, параметры которых заточены под это дело, я иногда применяю TLE2426, например. Если двухполярное питание - вообще шикарно, но, в этом случае, нужно уделять не меньшее внимание топологии земляных участков сигнально-питающих цепей.
0

#7 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 07:49

Я бы обратил ваше внимание на "двуполярность" питания ОУ. Сколько не смотри, а третьего вывода питания у ОУ нет. Поэтому называть суррогатным питанием использование делителя немного неверно. Если вы посмотрите, например, и почитаете, в темах схемы трувала, то увидете, что и делители порой бывают несимметричными.
0

#8 Пользователь онлайн   KSG 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 10:23

Некоторые ОУ для симметричного ограничения rail-to-rail требуют небольшой асимметрии виртуального нуля. С этой целью и применяются делители с небольшой асимметрией, типа 20 кОм + 22 кОм и тому подобные.
Практика - критерий истины
0

#9 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 11:12

Просмотр сообщенияruru (19 April 2021 - 07:49) писал:

Я бы обратил ваше внимание на "двуполярность" питания ОУ. Сколько не смотри, а третьего вывода питания у ОУ нет. Поэтому называть суррогатным питанием использование делителя немного неверно.

Это только на первый взгляд. От выхода ОУ через нагрузку идёт ток не меньший, чем от шин питания +Vcc и -Vee. Ну и где проходит этот ток? По тому же проводнику, по которому протекает ток от источника сигнала. Если импеданс земли недостаточный (неидеальный RC, на ВЧ особенно), то этот ток вызовет на этом участке падение напряжения, то есть, кроме сигнала, на входе появится ещё неучтённое напряжение, и тоже благополучно усилится. Если питание полноценное двухполярное, то, в сравнении, сопротивление любого делителя вряд ли будет таким малым, как сопротивление обмотки трансформатора. Что касается асимметричного смещения, то не везде и не для всех ОУ это требуется. Но и с двухполярным питанием такое смещение, если нужно, то реализуемо. Ещё, так уж повелось, в двухполярной схеме взаимокомпенсируются пульсации и некоторые помехи.
0

#10 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 11:36

Уважаемый ZAQ, вы не горячитесь, а обдумайте, что я написал. То что среднюю точку делают землей, еще не делает питание ОУ полноценным двуполярным. ОУ не обязано усиливать только "симметричные" аудиосигналы. Например в паяльных станциях они усиливают сигнал с термопары. И выводов питания только 2 - плюс и минус. Как вы организуете смещение ваше дело. Вот в схеме KMG есть земля, плюс, и минус смещения. Но это скорей вопрос терминологий.
0

#11 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 12:37

ruru, я не горячусь, спокойно пояснил) Среднюю точку смещения не делают землёй, ею в этой схеме, обычно, служит минусовая шина, но иногда для удобства в разводке, землю ведут через эту точку (она замыкается через конденсаторы фильтра этой точки на ту же минусовую шину). ОУ - да, без разницы, какое напряжение усиливать, лишь бы его величина лежала в рабочем диапазоне. Термопара выдаёт постоянное напряжение... В отличие от переменного, здесь не нужна средняя точка, однополярная (возможно дифференциальная) схема, но всё равно, это трёхполюсник, потому как с выхода через нагрузку от её второго вывода току по-любому нужно куда-то идти. А вот в разводке земли такой подход, что есть только два вывода питания (+) и (-), не достаточно корректен. Я об этом.
0

#12 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 13:00

Ну вот, и я о том, что называть организацию усилительного каскада с использованием средней точки питания суррогатным некорректно. Я рад, что мы друг друга поняли.
1

#13 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 13:12

Нет конечно) Это не взаимозаменяемые понятия)
0

#14 Пользователь офлайн   Torbjorn 

  • Редактор
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 16:52

Чего вы чубитесь? Ясень красень, что ОУ общего применения, типа типа TL0x2 клиппят сигнал асимметрично, не зависимо от нагрузки.

И использовать термины, типа "суррогат" - тоже дурной тон. В радиоэлектронике решения бывают рациональными, рабочими, или компромиссными. Но никак не суррогатными. Ибо само понятиие "суррогат" подразумевает подделку, объект, изготовленный с целью мошеннических операций.
"...следующее свойство ума — это стремление научной мысли к простоте. Простота и ясность — это идеал познания. Вы знаете, что в технике самое простое решение задачи — это и самое ценное. Сложное достижение ничего не стоит..." И.П. Павлов
1

#15 Пользователь офлайн   VediVini 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 19 April 2021 - 18:23

Суррогат - не гад, снегири не гири! :secret: !
Продукт, предмет, лишь отчасти, по некоторому сходству являющийся заменой другому, обычно неполноценный.

З.Ы. Совсем не хотел, и в мыслях не держал, обижать виртуальную землю! ))

Сообщение отредактировал VediVini: 19 April 2021 - 18:24

0

#16 Пользователь офлайн   qwer009 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 07:22

Какая "виртуальная земля" это что такое? :) Я так понимаю это некая точка для общих измерений принятая за "0". Из этого нужно и исходить. То есть в ОУ реализовано некоторое напряжение на выходе при отсутствии сигнала на входе. (положение равновесия) вот это напряжение нам нужно получить и относительно него отслеживать изменения на выходе ОУ. Основная масса ОУ являются дифференциальными то есть изменение напряжения на выходе зависит от разности потенциалов на входе. А если в схеме изначально заложена разница между входами? На выходе будет напряжение отличное от половины питания, но условно именно его нам нужно считать нулевым потенциалом? .... Не морочте себе голову :) ВСЕ ОТНОСИТЕЛЬНО :) (не я сказал)
Так було добре там і колись. Там, де без поту і там де без сліз.
Тільки не було в тому мети – Я так не можу, а як зможеш ти?
0

#17 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 08:22

qwer009, https://www.google.c...chrome&ie=UTF-8
0

#18 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 10:06

Просмотр сообщенияqwer009 (20 April 2021 - 07:22) писал:

Какая "виртуальная земля" это что такое?

Если использовать среднюю точку питания в качестве опорного( нулевого) потенциала это и будет виртуальная земля. Опорный потенциал при питании ОУ может быть и минусом питания, при этом средняя точка задает смещение - полпитания. И то и другое является полноценным использованием схем питания ОУ потому, что у ОУ нет вывода земли(нулевого потенциала), а есть только + и -.

Вот пример.

Прикрепленные изображения

  • Прикрепленное изображение: cmoy.jpg

0

#19 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 13:39

Плохая схема... Вот именно так делать не надо...
0

#20 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 14:58

Хорошая, рабочая схеиа. Вот R5 ставить точно нужно.
Так делать можно.
Делал инвертирующий микшер-ушник для хотлайн2. Работает у знакомого до сих пор(выкупил у меня когда я перешел на импульсы). Сейчас на LM4880.

Товарищ так разволновался, что скинул фотку, чтоб народ не сомневался.
Забавно смотреть на творение рук своих много лет спустя!

Прикрепленные изображения

  • Прикрепленное изображение: ушник.jpg

0

#21 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 16:13

Внутреннее сопротивление источника питания должно быть много меньше сопротивления нагрузки постоянному току. Делитель 2х4.7к не обеспечивает этого даже с открытым выходом для нагрузки в ООС R3+R4, не говоря ещё о наушниках... Это означает, что, в зависимости от сигнала, будет перекос смещения в ту или другую сторону. Но и это ещё не всё! Инвертирующие входы без разделительных конденсаторов, то есть, ОУ этот перекос ещё и усилит в 11 раз (или больше, если R5>0). Величины питающего напряжения может не хватить (на схеме не указано, сколько), и ВК ОУ начнёт жёстко клипить в уши из-за насыщения. Мало того, на наушниках постоянка будет присутствовать, что ограничит ДД мембраны. Чтобы этот ОУ сильно не искажал, при стандартном напряжении питания 30V сопротивление R5 должно быть не менее 2кОм. Тогда Кус будет 13, то есть, если переделать делитель и разделить вход от постоянки (устранить предыдущие косяки), то линейный 1V ОУ усилит, но выходное напряжение разделится теперь делителем R5 и сопротивлением низкоомных наушников, и что там за мощность будет... антиусилитель получится.
Для ушника нужны более мощные микросхемы.
0

#22 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 16:56

https://www.electros...-headphone-amp/
https://www.instruct...hone-Amplifier/
Ну и вот наконец
https://guitar-gear.ru/2016/hotline2/
с переводом на питание как у CMOY.
Право слово, столько коробочек сделано, а оно вон как, работать не должно!
А мы и не знали.....

Прикрепленные изображения

  • Прикрепленное изображение: ушник2.gif

0

#23 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 17:38

ruru, теперь будете знать... Может соберёте когда-нибудь одну очень хорошую коробочку)
0

#24 Пользователь офлайн   qwer009 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 17:42

ruru, Вот об этом я и говорил :), кстати опорной точкой можно сделать и плюс питания :) просто смешения в таком случае будут отрицательными, а по сути ничего не изменится. Все относительно :).

ZAQ, Я хорошо знаю, что такое "виртуальная земля" но только она никакого отношения к тому огороду который вы тут перекапываете не имеет. :)
Так було добре там і колись. Там, де без поту і там де без сліз.
Тільки не було в тому мети – Я так не можу, а як зможеш ти?
0

#25 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 17:47

qwer009, можно сделать как угодно, лишь бы было грамотно.

Просмотр сообщенияqwer009 (20 April 2021 - 17:42) писал:

ZAQ, Я хорошо знаю, что такое "виртуальная земля" но только она никакого отношения к тому огороду который вы тут перекапываете не имеет. :)

Если знали, зачем задали вопрос?
0

#26 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 18:11

ZAQ, я не стал педалировать вопрос о том, какое отношение имеет сопротивление делителя к внутренниму сопротивлению источнмка. Это не значит, что другие не обратят внимание на этот оксюморон, так как дальнейшие выкладки теряют смысл. Постоянки на "ушах" не будет по определению. 5532 и 4580 тянут до 30мА, а первые по даташиту до 60 гдето в максимуме. R5 нужен от козы, береженого... Батарея да, живет недолго, грубо 60мА на 2 канала.....без заметных на слух искажений до 7-7,5В, но это от опера уже зависит.

Просмотр сообщенияqwer009 (20 April 2021 - 17:42) писал:

..... она никакого отношения к тому огороду который вы тут перекапываете не имеет. :)

Тут я виноват, сделал ТС замечание, что однополярное питание с делителем вовсе не суррогат, но он давно все понял...
0

#27 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 18:38

ruru, нужно было педалировать, раз не понимаете. В приведённой схеме делитель и является источником для Rн, и его внутреннее сопротивление определяется как RP1||RP2. Возьмём один канал, допустим, на вход пришла положительная полуволна. Так, как усилитель не инвертирующий, то на выходе будем иметь такой же потенциал. Пусть это будет +2В относительно средней точки. Рассмотрим контур по постоянному току на нагрузке ООС 10к+1к=11к (пока без наушников). Ток с выхода через нагрузку поступает на шину GND и через RP2 замыкается на минусовой шине источника V-. Этот ток составляет 2В/(11к+4.7к)= 0.13мА. Следовательно, падение напряжения на RP2 будет 0.32мА*4.7к= 0.6В. То есть, получим уход смещения относительно GND на 0.6В. Поскольку схема усиливает по постоянному току (инвертирующий вход без разделительного конденсатора), то схема усилит это напряжение в 11 раз, что составит 6.6В. Если в плече батарейка 9В, то для усиленного сигнала, с учётом того, что ОУ не rail-to-rail, то остаётся совсем мало напряжения до клиппинга. Вот поэтому сопротивление делителя должно быть, по возможности, меньше, много меньше Rн. А что теперь будет, если подключить наушники 32Ом? Через делитель будет протекать ещё больший ток, и будет ещё больший уплыв смещения.
По какому определению постоянки не будет на "ушах" - не понятно... Через обмотки наушников постоянка бежит аж бегом...
Вот стараешься объяснить, а из тебя за это ещё дураком выставляют... Вот как это называется? Если схема плохая, лучше она от этого не станет.
ЗЫ
Кстати, в камментах по схеме этого CMOY было одно нормальное замечание: почему бы не взять ноль между батарейками, а не от делителя? Было бы получше. Но, всё равно, плохо.
0

#28 Пользователь офлайн   qwer009 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 18:50

ZAQ, согласен не самая удачная схема, но в принципе может работать. В данном случае низкоомным делителем для переменки могут работать конденсаторы по 200мк
Так було добре там і колись. Там, де без поту і там де без сліз.
Тільки не було в тому мети – Я так не можу, а як зможеш ти?
0

#29 Пользователь офлайн   ruru 

  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 19:27

Просмотр сообщенияZAQ (20 April 2021 - 18:38) писал:

ruru, нужно было педалировать, раз не понимаете. В приведённой схеме делитель и является источником для Rн, и его внутреннее сопротивление определяется как RP1||RP2. Возьмём один канал, допустим, на вход пришла положительная полуволна. Так, как усилитель не инвертирующий, то на выходе будем иметь такой же потенциал. Пусть это будет +2В относительно средней точки. Рассмотрим контур по постоянному току на нагрузке ООС 10к+1к=11к (пока без наушников). Ток с выхода через нагрузку поступает на шину GND и через RP2 замыкается на минусовой шине источника V-. Этот ток составляет 2В/(11к+4.7к)= 0.13мА. Следовательно, падение напряжения на RP2 будет 0.32мА*4.7к= 0.6В. То есть, получим уход смещения относительно GND на 0.6В. Поскольку схема усиливает по постоянному току (инвертирующий вход без разделительного конденсатора), то схема усилит это напряжение в 11 раз, что составит 6.6В. Если в плече батарейка 9В, то для усиленного сигнала, с учётом того, что ОУ не rail-to-rail, то остаётся совсем мало напряжения до клиппинга. Вот поэтому сопротивление делителя должно быть, по возможности, меньше, много меньше Rн. А что теперь будет, если подключить наушники 32Ом? Через делитель будет протекать ещё больший ток, и будет ещё больший уплыв смещения.
По какому определению постоянки не будет на "ушах" - не понятно... Через обмотки наушников постоянка бежит аж бегом...
Вот стараешься объяснить, а из тебя за это ещё дураком выставляют... Вот как это называется? Если схема плохая, лучше она от этого не станет.
ЗЫ
Кстати, в камментах по схеме этого CMOY было одно нормальное замечание: почему бы не взять ноль между батарейками, а не от делителя? Было бы получше. Но, всё равно, плохо.

На всю эту кашу один вопрос, где здесь реальное внутреннее сопротивление батареи или обмотки трансформатора питания?
0

#30 Пользователь офлайн   ZAQ 

  • Человек
  • Вставить ник
  • Цитировать
  • Раскрыть информацию

Отправлено 20 April 2021 - 19:35

ruru, к чему этот вопрос? Закон Ома для участка цепи.
0

Поделиться темой:


  • 2 Страниц +
  • 1
  • 2
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

2 человек читают эту тему
0 пользователей, 2 гостей, 0 скрытых пользователей