對OP奇怪的想法

DIY 電子電路技術相關討論專區。

版主: Jeff, Korping_Chang

文章ijaywu 發表於 週日 2月 29, 2004 7:10 pm

TJJ 寫:回覆ijaywu兄:

你所提到的公式怎麼導出由來, 我在前面以貼圖來做解釋過, 但是wensan兄看不到圖, 其他網兄是否也一樣只見到藏鏡人, 我也為此在傷腦筋, 說實在沒圖真的很難解釋, 要讓各位憑空想像又說不過去, 再者要在這上面打算式, 我又找不到方法, 若ijaywu兄有較好的建議, 我會採用, 幫個忙吧! 謝謝!

我目前用過覺得比較好用的免付費空間還是pchome的網頁空間。是網頁空間,不是相簿空間。

第一步,login或申請
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第二步,個人網頁的首頁,下面有個「檔案總管」,按下去。
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第三步,有個「瀏覽器上傳」,按下去。
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第四步,剩下的就和相簿很像了。
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第五步,上傳完畢以後「複製捷徑」,這就是你貼圖語法中的那個連結。
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ijaywu
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文章小倫倫 發表於 週日 2月 29, 2004 7:36 pm

還有別種的也很方便。
不過圖片只能保存六個月。

隨便在奇摩拍賣開一個頁面,
標題打一些怪怪的詞(像什麼"三不五時"之類不太會被搜尋到的)
上傳圖片後,再按回自己的拍賣
右鍵點選自己圖片的內容,就會有位址。
完成!

不然就弄好後再結束拍賣也行~~
回到未賣出的那欄位點選,
圖片依然保存六個月!
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小倫倫
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文章David Lin 發表於 週日 2月 29, 2004 8:32 pm

那一位好心把講OP的書單貼一貼吧~ :haha:
我的書都沒帶在身上... :P
不然這個gain=1的誤解恐會撐到年底~
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David Lin
山寨寨主
山寨寨主
 
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文章Mica 發表於 週日 2月 29, 2004 11:08 pm

David Lin 寫:那一位好心把講OP的書單貼一貼吧~ :haha:
我的書都沒帶在身上... :P
不然這個gain=1的誤解恐會撐到年底~


呵呵呵~~~ :ho: :ho: :ho:
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Mica
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文章TJJ 發表於 週日 2月 29, 2004 11:31 pm

由小弟來貼吧! 教科書我有找到了, 給我一天的時間吧!
TJJ
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文章ijaywu 發表於 週一 3月 01, 2004 12:02 am

David Lin 寫:那一位好心把講OP的書單貼一貼吧~ :haha:
我的書都沒帶在身上... :P
不然這個gain=1的誤解恐會撐到年底~


呵呵,DL看不下去了。我來貼一下吧,sidra/smith的microelectronic circuits第四版第82、83、84頁。我沒有scanner,所以就先用數位相機照起來、大家也將就著看吧。

圖檔
這是後面講的內容會提到的線路,就是 op同相放大的線路圖。而所謂的follower組態就是R1開路(無限大),R2=0

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把「R1開路(無限大),R2=0」代進2.11式中就可以看出,分母=1,分子=1+(1/A),這是一個怎麼樣都會小於1的值。


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這段就是這節的結尾,描述這個線路在怎麼樣的狀況下會驅近於理想。基本上,和wensan兄的推導是符合的。
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ijaywu
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文章: 496
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文章wensan 發表於 週一 3月 01, 2004 3:32 am

ijaywu 寫:
TJJ 寫:回覆wensan兄:

以OPA做電壓隨耦器是屬於同相放大器其中的應用, 也採用同樣的公式, 其增益是等於1, 是一個特殊情況, 與CC放大器( 射極電壓隨耦器 )增益小於1不同, 但特性相似, 有極高輸入阻抗及極低輸出阻抗

關於OPA開迴路增益及閉迴路增益我另舉例說明:

比如說我身上有100元( 開迴路增益 ), 但需要花10元( 閉迴路增益 ) , 當然是夠用, 若要花101元時, 則會拿不出來, 同理OPA若只能提供100倍的電壓增益, 要做1倍或10倍的放大是沒問題的, 但要放大101倍, 就變成不可能, 所以並不是開迴路增益要無限大時, 電壓隨耦器增益才能等於1

wensan兄,他並沒有迴授和極限的觀念,建議你和他解釋一下,不然他不會知道你在講什麼的。
TJJ兄,還是老話一句,請你推導一下你的「增益為1」是怎麼來的,還有你同相放大的公式是怎麼來的。wensan兄這樣推導、那樣推導,唯獨不見你推導。


先從「回授」講起,

前面說過運算放大器本身可視為一個增益很大的減法器,
「回授」指的是把輸出訊號取出一定的比例來跟輸入訊號相減,
其差額也就是「誤差訊號」經放大器依其「開迴路增益」加以放大,
又成為輸出訊號。
所以說運算放大器接成回授放大電路時,
運算放大器本身真正放大的是「誤差訊號」!

下圖為同相回授放大的電路:
圖檔
圖中推導出同相放大電路的閉迴路增益為A/(1+A(R/(R+Rf)))。

若R/(R+Rf)=0.1,
則閉迴路增益為A/(1+0.1A),
此時若A=10,則閉迴路增益為10/2=5,
若A=100,則閉迴路增益為100/11=9.0909…,
若A=1000,則閉迴路增益為1000/101=9.90099…,
若A=10000,則閉迴路增益為10000/1001=9.99000999…,
若A=100000,則閉迴路增益為100000/10001=9.99900009999…,
當開迴路增益A越大,閉迴路增益就越大,
但不管開迴路增益多大,閉迴路增益就是小於(R+Rf)/R=10!
開迴路增益越大,閉迴路增益就越接近10,
也就是說開迴路增益為無限大時,閉迴路增益的「極限值」為(R+Rf)/R=10。
比較A=1000與A=10000的情況,
開迴路增益相差了10倍,閉迴路增益卻只變化不到1%!
這就是負回授可以降低失真的原因。

同樣的,若Rf=0,
則R/(R+Rf)=1,
則閉迴路增益為A/(1+A),
此時若A=10,則閉迴路增益為10/11=0.90909…,
若A=100,則閉迴路增益為100/101=0.990099…,
若A=1000,則閉迴路增益為1000/1001=0.999000999…,
若A=10000,則閉迴路增益為10000/10001=0.999900009999…,
若A=100000,則閉迴路增益為100000/100001=0.999990000099999…,
當開迴路增益A越大,閉迴路增益就越大,
但不管開迴路增益多大,閉迴路增益就是小於(R+Rf)/R=1!
而且開迴路增益越大,閉迴路增益就越接近1,
也就是說開迴路增益為無限大時,閉迴路增益的「極限值」為(R+Rf)/R=1。


從TJJ兄的回應看來,
如果把運算放大器本身視為一個減法器,
以上的推導應該是沒問題的。
關鍵似乎變成運算放大器本身是不是一個減法器?
而我感興趣的是如果TJJ兄認為運算放大器本身不是一個減法器,
那麼運算放大器的「元件模型」在TJJ兄的心中不曉得是什麼樣子?
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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wensan
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文章Peleus 發表於 週一 3月 01, 2004 8:02 am

呵呵,DL看不下去了。我來貼一下吧,sidra/smith的microelectronic circuits第四版第82、83、84頁。我沒有scanner,所以就先用數位相機照起來、大家也將就著看吧。



呵!你這樣很像古時候的〞間諜〞哦! :D

把文件拍起來,再把影像送出來,有趣!

希望能消除一些煙硝味! :eeh:
追求極緻,絕不妥協!
如果錢夠的話....呵
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Peleus
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文章TJJ 發表於 週二 3月 02, 2004 10:02 am

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以上是教科書運算放大器的章節, 若相片看不到請告知, 謝謝!
TJJ
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文章Jeff 發表於 週二 3月 02, 2004 10:18 am

還是看不到.......
貼圖語法請用

[img]詳細網址[
Do It Yourself~
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Jeff
AA 的老闆
AA 的老闆
 
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文章wensan 發表於 週二 3月 02, 2004 10:42 am

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由其相簿中找到,
代貼。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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wensan
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文章ijaywu 發表於 週二 3月 02, 2004 11:27 am

答案已經很清楚吧?

增益等於1是「理想op」的結果…
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ijaywu
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文章wensan 發表於 週二 3月 02, 2004 11:56 am

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電壓隨耦器應該是輸入電壓V1「減」同相與反相輸入端的電位差Vi等於輸出電壓Vo,
Vo=V1-Vi
才對!
他的書中把Vi的相位弄反了,
誤寫成Vo=V1+Vi。
請注意Vi的相位標示。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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wensan
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文章TJJ 發表於 週二 3月 02, 2004 10:14 pm

我想二位和小弟當年犯了一樣的錯誤, 會忽略虛接地, 而直接考慮回授接到"-"端, 是相減而非相加, 進而認定教科書寫錯, 當時我向老師求教過, 老師只告訴我虛接地存在很大的意義, 後來仔細推論了之後, 才知真正的原因, 所以wensan兄你再想想吧!
TJJ
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文章ijaywu 發表於 週二 3月 02, 2004 10:20 pm

TJJ 寫:我想二位和小弟當年犯了一樣的錯誤, 會忽略虛接地, 而直接考慮回授接到"-"端, 是相減而非相加, 進而認定教科書寫錯, 當時我向老師求教過, 老師只告訴我虛接地存在很大的意義, 後來仔細推論了之後, 才知真正的原因, 所以wensan兄你再想想吧!

TJJ兄,請您再看看課本裡19-3-1裡最後四行,或者這段長長的文字也請您看清楚。這段很清楚的說了所謂的「虛接地」只是「理想op的開路增益是無限大」這個假設的結果。
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ijaywu
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文章TJJ 發表於 週二 3月 02, 2004 10:58 pm

回覆ijaywu兄:

世上無理想的OPA是事實, 但我前面已講過" 從事設計總是在可以被接受及可以被忽略的情況下而得到結果 ", 同樣的情形也發生在所有市面上的元件(電阻,電容.電晶體. IC等等), 公式是由模型做實驗所導出, 難道市面上這麼多音響是在這不可靠的情況下被製造出來的嗎?

在DATA上AV. Rin這二個數據是找不到, 若照你所說 wensan兄在公式上所導的"A"就變成莫名其妙, 是吧!
TJJ
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文章ijaywu 發表於 週三 3月 03, 2004 1:08 am

TJJ 寫:回覆ijaywu兄:

世上無理想的OPA是事實, 但我前面已講過" 從事設計總是在可以被接受及可以被忽略的情況下而得到結果 ", 同樣的情形也發生在所有市面上的元件(電阻,電容.電晶體. IC等等), 公式是由模型做實驗所導出, 難道市面上這麼多音響是在這不可靠的情況下被製造出來的嗎?

在DATA上AV. Rin這二個數據是找不到, 若照你所說 wensan兄在公式上所導的"A"就變成莫名其妙, 是吧!


TJJ兄,
Av是開路增益,Rin則是輸入阻抗,這兩個都是op的datasheet上很基本的規格,不是什麼奇怪的、無法量化的參數。wensan兄推導的A是closed loop voltage gain,不管是理想狀況或者把op的有限開路增益考慮進來的狀況都有包含在他的推導中;一點也沒有莫名其妙。請問你看懂他的推導了嗎?你弄清楚這些參數是什麼了嗎?

我們從來都沒有說過不應該用理想化的模型來逼近現實的電路。wensan原本的回文都是用理想電阻、理想op來解釋電路的behavior;他先用op反相放大線路反駁你「以OPA做同相或反向其增益均不可能為0最小為1」的說法,然後你的兩篇回文如下:
TJJ 寫:增益為0是理想上, 但實際上是近似於0
電子學所教的模型為第一近似值, 但實際設計必須加入參數如h參數. z參數等為第二近似值, 如等效電路上所標示的就屬於第二近似值, 所以為了教學方便經常以第一近似值來做樣本教學, 這大概就是你常提起的理想值

TJJ 寫:為何一直說理想變壓器. 理想電容. 理想運算放大器等這些事實上不存在的東西, 這是DIY的討論, 是實做的東西

舉例來講: 以導體銅為例, 它還是存在著內阻, 所以才會去研究超導體, 大家玩訊號線是為什麼, 又為什麼網路通訊會捨棄導體改用光纖, 這種種的理由不是為了達到理想, 難道為了好玩

所以這是現實問題, 請正視它的存在


你反駁了wensan的用理想導線推導的結果,卻聲稱你用「理想OP」推導(事實上你根本沒有推導吧)的結果是絕對正確的,這就是你的矛盾所在。



你看懂 wensan兄一開始說的「您的說法前後有點自相矛盾!」指的是什麼了嗎?
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ijaywu
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文章wensan 發表於 週三 3月 03, 2004 1:14 am

TJJ 寫:回覆ijaywu兄:

世上無理想的OPA是事實, 但我前面已講過" 從事設計總是在可以被接受及可以被忽略的情況下而得到結果 ", 同樣的情形也發生在所有市面上的元件(電阻,電容.電晶體. IC等等), 公式是由模型做實驗所導出, 難道市面上這麼多音響是在這不可靠的情況下被製造出來的嗎?

您所說的是電路精密度要求的問題,
也就是說所有的元件都有誤差,
只是誤差大小有別,
設計電路時,必須依電路的誤差要求去選擇元件,
而兩台電路一模一樣的產品,
也會因元件的誤差而有差異。
至於什麼程度的誤差可以被忽略也因人而異,
譬如有人要求音響放大器的失真要低於0.01%,
卻也有人喜歡失真5%的真空管機!

TJJ 寫:在DATA上AV. Rin這二個數據是找不到, 若照你所說 wensan兄在公式上所導的"A"就變成莫名其妙, 是吧!


圖檔
上圖為OPA134的規格表,
其中有標示出INPUT IMPEDANCE與OPEN-LOOP GAIN的規格,
http://www-s.ti.com/sc/ds/opa134.pdf

有些沒有把開迴路增益以數字標示,
則是以頻率響應圖,列在資料的後面,
您可以上各個OP供應商的網站去下載來看看。



對於電壓隨耦器的增益是等於1,還是小於1的問題,
我們從下面這個圖來探討。
圖檔
圖中明確標示著Vi近似於0,
也就是說Vi「實際上」不等於0,
而Vout=V1-Vi,
也就是說輸入電壓V1比輸出電壓Vout大了Vi這的差額,
輸入比輸出大,所以電壓增益小於1!
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章wensan 發表於 週三 3月 03, 2004 10:42 am

wensan 寫:圖檔

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電壓隨耦器應該是輸入電壓V1「減」同相與反相輸入端的電位差Vi等於輸出電壓Vo,
Vo=V1-Vi
才對!
他的書中把Vi的相位弄反了,
誤寫成Vo=V1+Vi。
請注意Vi的相位標示。


他的書中把Vo=V1-Vi誤寫成Vo=V1+Vi這個錯誤很容易理解,
如果接到同相輸入端的V1是正電壓,而Vo=V1+Vi的話,
表示反相輸入端的電位比同相輸入端高,
但反相輸入端的電位比同相輸入端高的話,輸出應為負值(負電壓),
那不就跟輸入電壓反相了嗎!
正電壓輸入電壓隨耦器卻輸出負電壓,
顯然與事實不符,
輸出正電壓必須反相輸入端的電位比同相輸入端低才行,
而電壓隨耦器的輸出直接接到反相輸入端,
所以反相輸入端的電壓等於輸出端的電壓,
因此輸出電壓低於輸入電壓。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章TJJ 發表於 週三 3月 03, 2004 7:38 pm

回覆ijaywu兄:

先反問你, 電晶體未發明前, 電晶體的相關公式就先發展出來了嗎?

wensan兄:

請問你, 電壓隨耦器算不算同相放大器?
TJJ
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文章wensan 發表於 週三 3月 03, 2004 8:24 pm

TJJ 寫:wensan兄:

請問你, 電壓隨耦器算不算同相放大器?


電壓隨耦器是同相放大器。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章wensan 發表於 週三 3月 03, 2004 8:30 pm

TJJ 寫: 電晶體未發明前, 電晶體的相關公式就先發展出來了嗎?


電晶體未發明前,真空管回授放大器早已發展出來,
回授理論在真空管時代便已發展出來。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章wensan 發表於 週五 3月 05, 2004 8:01 am

wensan 寫:
TJJ 寫: 電晶體未發明前, 電晶體的相關公式就先發展出來了嗎?


電晶體未發明前,真空管回授放大器早已發展出來,
回授理論在真空管時代便已發展出來。


圖檔

這是我心目中的真空管運算放大器 :roll:
還望David Lin兄指點一二 :)
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章Basagrove 發表於 週五 3月 05, 2004 10:16 am

最近一直有這樣的疑問
OP因為內部電容的關係
所以閉回路增益小於某個值 不是會因為不穩定而產生震盪嗎?
DL大帥不是因為這樣所以LC-iCute要放大6倍以上
這樣的話
雖然公式表示正相放大增益可以DOWN到近似於1
可是這樣不會產生震盪不穩定嗎?

還有反向也是 常常看到線路設計是一倍放大 這樣也是在穩定範圍內嗎?
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文章wensan 發表於 週五 3月 05, 2004 10:53 am

Basagrove 寫:最近一直有這樣的疑問
OP因為內部電容的關係
所以閉回路增益小於某個值 不是會因為不穩定而產生震盪嗎?
DL大帥不是因為這樣所以LC-iCute要放大6倍以上
這樣的話
雖然公式表示正相放大增益可以DOWN到近似於1
可是這樣不會產生震盪不穩定嗎?

還有反向也是 常常看到線路設計是一倍放大 這樣也是在穩定範圍內嗎?


OP IC有分成所謂「單位增益穩定」與「非單位增益穩定」的差別!

「單位增益穩定」的OP IC,
其波德圖的第一極點與第二極點距離很遠,
通常第二極點落到Ft(單位增益頻率)之後,
其開迴路增益的頻率響應在增益降到1時,
相位移仍然距離180度很遠,
因此接成閉迴路增益為1時仍然很穩定,
但頻寬-增益積較小。


「非單位增益穩定」的OP IC,
其波德圖的第一極點與第二極點距離較近,
其開迴路增益的頻率響應在增益降到1時,
相位移距離180度很近,甚至超過180度!
因此不僅接成閉迴路增益為1時會不穩定,
當閉迴路增益較小時,
都要考慮穩定性的問題,
但頻寬-增益積較大。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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來自: SanJose

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