ได้เสียงรบกวนอะไรจริงเหรอ? และจะกำหนดในกรณีทั่วไปอย่างไร

23

ปรับปรุง : คำถามนี้ก่อให้เกิดสิ่งที่อาจจะเรียกว่าเป็นความหลงใหลในการวิจัยสำหรับฉัน ฉันเข้าใกล้จุดต่ำสุดแล้วฉันคิดว่าฉันโพสต์สิ่งที่ฉันค้นพบเป็นคำตอบด้านล่าง

มีคำถามที่คล้ายกันที่นี่แต่มันไม่ได้ขอหรือไม่ได้รับบัญชีทั่วไปในคำตอบของมัน

การได้รับเสียงรบกวนนั้นเป็นแนวคิดที่กล่าวถึงไม่บ่อยนักและดูเหมือนว่าเข้าใจผิดซึ่งได้รับการไถ่โดยความจริงที่ว่ามันให้พลังในการปรับความเสถียรของวงจรแอมป์สหกรณ์ของคุณได้อย่างยืดหยุ่นหากคุณรู้วิธีใช้งาน

เมื่อคุณคิดว่ามีสมการเดียวที่คุณสามารถวางใจได้อย่างแน่นอนสมการการขยายที่รู้จักกันดีสำหรับแอมป์สหกรณ์จะขึ้นอยู่กับสถานการณ์

G = \frac{A_{o}}{1 + A_{o} β}

$G = \frac{A_o}{1 + A_o\beta}$

มันจะเปิดออกก็ขึ้นอยู่กับความหมายของ $\beta$ คุณใช้

ส่วนที่ไม่น่าไว้วางใจ (พื้นหลัง)

ฉันจะเริ่มต้นด้วยการบัญชีสั้น ๆ ของสิ่งที่ฉันรู้และสามารถแสดงให้เห็นถึงความเป็นจริงเพียงเพื่อให้คุณสามารถบอกได้ว่าฉันได้ทำการบ้านและคำตอบรีบเร่ง:

$\beta$ รู้จักกันในชื่อส่วนข้อเสนอแนะ(บางครั้งปัจจัยข้อเสนอแนะ) และเป็นสัดส่วนของแรงดันเอาท์พุทที่ป้อนกลับไปที่อินพุตกลับหัวกลับหาง

พิจารณาไม่ใช่ inverting เครื่องขยายเสียงด้านล่างส่วนของการ $V_{out}$ ต้นน้ำที่ป้อนข้อมูลกลับหัวจะถูกกำหนดพร้อมที่จะเป็น $1/10$ จากการตรวจสอบของวงจรแบ่งแรงดัน:

V_{-} = V_{o u t} \frac{R_{g}}{R_{f} + R_{g}}

$V_- = V_{out} \frac{R_g}{R_f + R_g}$

β = \frac{V_{-}}{V_{o u t}} = \frac{R_{g}}{R_{f} + R_{g}} = \frac{10 k}{90 k + 10 k} = \frac{1}{10}

$\beta = \frac{V_-}{V_{out}} = \frac{R_g}{R_f + R_g} = \frac{10\mathrm{k}}{90\mathrm{k} + 10\mathrm{k}} = \frac{1}{10}$

กลับไปที่สูตรที่เราเริ่มต้นด้วยหมายถึงกำไรจาก open-loop ประมาณ 100,000 ในกรณีนี้ การทดแทนในสูตรได้รับคือ: $A_o$

G = \frac{A_{o}}{1 + A_{o} β} = \frac{100, 000}{1 + (100, 000 \cdot \frac{1}{10})} = \frac{100, 000}{10, 001} = 9.999

$G = \frac{A_o}{1 + A_o\beta} = \frac{100,000}{1 + (100,000\cdot \frac{1}{10})} = \frac{100,000}{10,001} = 9.999$

ซึ่งเป็นเคราะห์ร้ายชะมัดใกล้กับซึ่งเป็นเหตุผลที่เรามักจะวางบิตและเพียงแค่พูดว่า βนี่คือสิ่งที่การจำลองการคาดการณ์และอยู่ใกล้กับสิ่งที่สังเกตบนม้านั่ง จนถึงตอนนี้ดีมาก $10$ $1 +$ $G = 1/\beta$

มีบทบาทในการตอบสนองความถี่ $\beta$

เส้นสีเหลืองคืออัตราขยายวงเปิด ( , สีม่วงอันหนึ่งคือสัญญาณได้รับวงปิด (CL) ( ) $V_{out}/(V_+ - V_-)$ $V_{out}/V_{sig}$

เป็นการยากที่จะเห็นโดยไม่ต้องขยายภาพ แต่อัตราขยายวงเปิดข้าม 0dB ที่ 4.51 MHz; จุดลง 3dB ของการเพิ่มขึ้นของวงปิดคือ 479 kHz ดังนั้นประมาณหนึ่งทศวรรษข้างล่างนี้ กำไรจากวงปิด "ใช้" อัตราขยายแบบวนรอบเพื่อเพิ่มสัญญาณ เมื่อเกนแบบ open-loop ไม่เพียงพอที่จะทำเช่นนั้นการเพิ่มแบบวนลูปจะลดลงและถึงจุดลงของ 3dB ในกรณีนี้ที่เกนแบบ open-loop ได้ 10 (20dB) ตั้งแต่หยดที่ 20dB / ทศวรรษที่ทศวรรษที่ผ่านมาด้านล่าง 'จุด 0dB $A_o$ $A_o$

ดังนั้นในกรณีนี้:

{B W}_{C L} = β \cdot {B W}_{O L} = 0.1 \cdot 4.51 M H z \approx 479 k H z

${BW}_{CL} = \beta \cdot {BW}_{OL} = 0.1 \cdot 4.51 \mathrm{MHz} \approx 479 \mathrm{kHz}$

ส่วนที่น่าแปลกใจ

ตกลงดังนั้นฉันอาจผิด ทั้งหมดนี้ดูเหมือนว่าจะทำงานได้ดี หืมถ้าเกิดอะไรขึ้นถ้าเราปรับแต่งวงจร มาปรากฏในตัวต้านทานที่ดูไร้เดียงสานี้ : $R_n$

และดูที่การเพิ่มขึ้นของความถี่อีกครั้ง:

โว้ว! เกิดอะไรขึ้นกับสิ่งนั้น

อัตราขยายของสัญญาณวงปิด (ร่องรอยสีม่วง) ยังคงเป็น 10 (20dB)
แต่แบนด์วิดท์จะลดลงอีกหนึ่งทศวรรษลดลงเหลือ 43.6 kHz!
$A_o$

สิ่งที่ฉันทำไปแล้ว

$1/\beta$ $NG$

$(G)$

อย่างไรก็ตามฉันได้รวบรวม factoids ที่หลากหลายจากแหล่งต่าง ๆ :

ร่องรอยสีฟ้าด้านบนคือเสียงที่ได้รับ (จริง ๆ แล้วมันจะเกิดขึ้นได้ที่ไหนถ้าฉันสามารถพล็อตมันด้วย SPICE) ฉันสามารถค้นหาข้อมูลอ้างอิงได้จำนวนหนึ่งหลังจากการค้นหาออนไลน์อย่างกว้างขวาง แต่ไม่มีคำอธิบายว่าจะระบุได้อย่างไรว่ามันไม่เหมือนกับสัญญาณที่ได้รับ ในวงจรที่สองด้านบนมันมีค่าคือ:

$\frac{R_{f}}{R_{g} ∥ R_{n}}$ $\frac{R_f}{R_g\parallel R_n}$
เสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้นเป็นสิ่งที่กำหนดการตอบสนองความถี่ไม่ใช่สัญญาณที่ได้รับ การเพิ่มจุดรบกวนเป็นสิ่งที่ SPICE (และวงจรของคุณ) ใช้เพื่อกำหนดการตอบสนองความถี่ในการวิเคราะห์ AC
$A_o\beta$ $\beta$
ดังที่แสดงไว้ด้านบนการเพิ่มสัญญาณรบกวนสามารถจัดการได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนการเพิ่มของสัญญาณ นี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการปรับแต่งแบนด์วิดท์ของแอมป์เพื่อให้ได้ระยะขอบที่คุณต้องการโดยไม่ต้องไปไหนเลยโดยที่สัญญาณจะได้รับวงจรที่คุณต้องการ
คำศัพท์ค่อนข้างรำคาญใจ แต่แอพนี้จาก ADดูเหมือนชัดเจนที่สุดสำหรับฉันโดยบอกว่ามีการเพิ่มแบบวนซ้ำแบบ open-loop และแบบปิดแบบวนรอบ

บางสิ่งที่ฉันอนุมานไม่แน่นอน

หมายเหตุ:สมมติฐานนี้กลายเป็นเท็จ แอมป์สหกรณ์เป็นแอมพลิฟายเออร์DCและดังนั้นจึงสามารถวัดลักษณะของวงจรที่จำเป็น (รวมถึงสัญญาณรบกวน) ที่ DC ซึ่งมันจะออกมาเหมือนกันกับความถี่ต่ำ

สมมติฐาน: การ รับสัญญาณจะถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ DC ได้รับเสียงรบกวนจะถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ AC ฉันสงสัยว่านี่ไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมดและเป็นหนึ่งในคำถามหลักของฉันด้านล่าง แต่ดูเหมือนว่าจะสร้างมูลค่าที่เหมาะสมสำหรับการเพิ่มสัญญาณรบกวนในกรณีที่ฉันได้ลองมาแล้วถ้าคุณมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอิสระสั้น ๆ นี่แปลว่า:

β_{n o i s e} = \frac{Δ v_{-}}{Δ v_{o u t}}

$\beta_{noise} = \frac{\Delta v_-}{\Delta v_{out}}$

ทำไมมันถึงมีประโยชน์จริงๆ

$R_n$

คำถามที่บัญชีเต็มและทั่วไปจะตอบ

ฉันไม่ได้กำลังหาคำตอบสำหรับคำถามต่อไปนี้ สิ่งที่ฉันกำลังมองหาคือคำอธิบายของเสียงรบกวนที่จะทำให้ฉันสามารถตอบคำถามเหล่านี้ได้ด้วยตนเอง คิดว่าสิ่งเหล่านี้เป็น "ชุดทดสอบ" สำหรับคำตอบ :)

แอมป์สหกรณ์มีเศษส่วนความคิดเห็นต่างกันสองส่วนได้อย่างไร เนื่องจากการเพิ่มของสัญญาณสามารถคำนวณได้ที่ DC และการเพิ่มของสัญญาณรบกวนน่าจะอยู่ที่ AC บางทีเราอาจลองพิจารณาหนึ่งในนั้นในส่วนของข้อเสนอแนะกระแสตรง
หาก noise beta เป็นส่วนแสดงความคิดเห็น AC เหตุใดส่วนความคิดเห็น DC จึงเป็นตัวกำหนดสัญญาณ สัญญาณคือ AC ดังนั้นฉันไม่เห็นว่ามันจะแตกต่างกันอย่างไร

ดังนั้นคำถามจริงของฉันคือ:

เสียงได้รับอะไรจริงๆ ?
มันแตกต่างจากสัญญาณที่ได้รับอย่างไรในแง่ของ "ทำไมถึงมีสองและไม่ใช่หนึ่ง" และ
วิธีการหนึ่งที่กำหนดกำไรเสียงผ่านการวิเคราะห์วงจรในกรณีทั่วไป? (เช่นใช้รุ่นที่เทียบเท่าอะไร)
คะแนนโบนัสหากคุณรู้วิธีการวางใน SPICE :)

— scanny
แหล่งที่มา

3

คำถามที่น่าสนใจ อดใจรอไม่ไหวที่จะเห็นว่าคนที่มีความรู้ต้องพูดอะไร

— JRE

cyan trace = 10 * Vout ไม่เกี่ยวข้อง คำถามนี้ยืดยาวเกินไปและคุณพลาดจุดไปแล้ว การได้รับเสียงรบกวนนั้นไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่คุณแสดง

— แอนดี้อาคา

1 + \frac{R_{f}}{R_{g} ∥ R_{n}} = 1 + \frac{90 k}{10 k ∥ 1 k} \approx 100 = 40 d B

$1 + \frac{R_f}{R_g \parallel R_n} = 1 + \frac{90k}{10k \parallel 1k} \approx 100 = 40dB$

แต่นั่นคือประเด็นของฉัน การวาดเป็นสิบเท่า Vout เป็นสิ่งที่น่ารังเกียจอย่างยิ่งที่ต้องทำ มันลดคำถามทัวร์ไปทางรางน้ำ จำเป็นต้องมีการไถ่ถอน!

— แอนดี้อาคา

คุณอาจพบว่ามีประโยชน์: analog.com/library/analogDialogue/archives/43-09/…

— Peter Smith

11

โอเคหลังจากการวิจัยมากขึ้นฉันคิดว่าฉันได้รับสิ่งที่ดีที่สุด ที่จริงฉันแน่ใจว่ามันเข้าใกล้จุดต่ำสุดเท่านั้นเนื่องจากฉันพบว่าหัวข้อนี้ค่อนข้างลึก แต่ฉันคิดว่าฉันเข้าใกล้พอที่จะส่องแสง

ความเข้าใจผิดขั้นพื้นฐาน

จุดเปลี่ยนในการทำความเข้าใจของฉันคือเมื่อฉันตระหนักว่าสมการที่ฉันนำออกไปด้วยใน OP:

G = \frac{A_{o}}{1 + A_{โอ} β}

$G = \frac{A_o}{1 + A_o\beta}$

เป็นสมแผนภาพบล็อกไม่สมวงจร สิ่งเหล่านี้เป็นสองสิ่งที่แตกต่างกันและการแปลระหว่างสิ่งหนึ่งกับอีกสิ่งหนึ่งนั้นไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย ความจริงที่ว่าการแปลนั้นสำคัญสำหรับกรณี op-op ที่ไม่ใช่ inverting ที่เรียบง่ายอาจเป็นกับดักสำหรับคนที่ไม่ระวังแน่นอนฉันคนหนึ่งตกหลุมหัวก่อน :)

เราจะเห็นว่าทำไมสิ่งนั้นถึงสำคัญในไม่ช้า

อะไรคือกำไรเสียงจริงเหรอ?

สัญญาณรบกวนที่เพิ่มขึ้น (ในวงจรแอมป์) เป็นสัญญาณที่ได้รับจากสัญญาณขนาดเล็กที่ใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้าน (+)

มันถูกเรียกเช่นนั้นเพราะสัญญาณรบกวนมักถูกระบุว่า "อ้างอิงไปยังอินพุต" ซึ่งหมายถึงสัญญาณเสียงที่จะต้องมีอยู่ที่อินพุตเพื่อสร้างเอาต์พุตเสียงที่ระบุ สิ่งนี้ทำให้เสียงที่เกิดขึ้นในส่วนต่าง ๆ ของแอมป์ op เป็น "lumped" เป็นค่าที่เท่ากันทำให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้นซึ่งไม่สนใจว่าภายในกล่องดำเสียงนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร

ในแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่มีการแปลงกลับง่ายการเพิ่มสัญญาณรบกวนจะเหมือนกับสัญญาณที่ได้รับ:

ซึ่งเหมาะสมเมื่อคุณพิจารณาว่าสัญญาณถูกนำไปใช้โดยตรงกับอินพุตที่ไม่กลับด้านและแรงดันไฟฟ้าส่วนต่างเล็ก ๆ ที่ใช้ที่โหนดนั้นจะได้รับผลกำไรที่แม่นยำเหมือนกันกับสัญญาณ

$\beta$

$+$

N G = \frac{A_{o}}{1 + A_{o} β}

$NG = \frac{A_o}{1 + A_o\beta}$

$1/\beta$ $1/\beta$ $A_o\beta \gg 1$

$\beta$

พิจารณาวงจรขยายกลับด้านล่าง:

บล็อกไดอะแกรมสำหรับวงจรนี้กลายเป็น:

$R_f$ $V_e$ $V_- - V_+$ $A_o$ $\beta$

มีสิ่งที่น่าสนใจสองสามอย่างที่เราสามารถมองเห็นได้:

$v_{in}$ $T_i$ $T_i$
$\beta$
$R_f$ $R_{in}$ $\beta$ $T_i$

ดังนั้น "บังคับให้ได้รับเสียง" คืออะไรและทำไมมันทำงาน

ฉันได้รับคำถามเรื่องการเพิ่มขึ้นของเสียงตามความสนใจในความเสถียร / การชดเชยของ op amp ไม่ใช่เสียงรบกวน ฉันพบการอ้างอิงสองสามข้อที่อ้างว่า (ถอดความ) "... การบังคับให้ได้รับเสียงเป็นเทคนิคการชดเชยที่ทรงพลังซึ่งวิศวกรอนาล็อกหลายคนไม่รู้จัก ... " ปฏิกิริยาของฉันคือ: "อืมมฟังดูน่าสนใจ! ฉันชอบศิลปะสีดำแบบอะนาล็อก! เสียงรบกวนคืออะไรและฉันจะบังคับให้ทำสิ่งที่ไม่ต้องการได้อย่างไร"

$A_o \beta$ $\beta$

เพื่อเป็นการเตือนความจำนี่คือสิ่งที่วงจร "บังคับให้เกิดเสียงรบกวน" จากด้านบนดูเหมือนว่าใช้กับเครื่องขยายเสียงที่ไม่กลับด้าน:

หากเราทำการวิเคราะห์ Thevenin ที่เทียบเท่ากันเพื่อแยกความคิดเห็นและบล็อกอินพุตเราจะจบลงด้วยแผนภาพบล็อกที่มีลักษณะดังนี้:

เราสามารถสังเกตประเด็นที่น่าสนใจสองสามข้อ:

$T_f$
$T_i$ $T_f$
$T_i$ $T_f$ $V_{out}/V_{in}$ ความสอดคล้องของสัญญาณใด ๆ (สายเชื่อมต่อ) ไปยังจุดที่มีอยู่จริงบนวงจรสามารถถูกรบกวนได้

ด้วยแผนภาพที่เทียบเท่านี้ทำให้เราเห็นว่าการลดลงของอัตราขยายของลูปที่ต้องการสามารถทำได้โดยการลดทอนอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์หลักโดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณโดยรวม (ที่ความถี่ต่ำ)

มีการพัฒนาวิดีโอที่ยอดเยี่ยมจริง ๆ นี้โดยศาสตราจารย์ James Roberge ของ MIT (เริ่มประมาณ 35:17) ฉันสิ้นสุดการดูชุดบรรยายทั้ง 20 ชุด (ส่วนใหญ่เป็นสองเท่า :) และแนะนำเป็นอย่างยิ่ง :)

ฉันยังหาวิธีที่จะทำพล็อตสัญญาณรบกวนใน LTspice โดยตรงฉันโพสต์คำถามนั้นเป็นคำถามติดตามหากคุณต้องการดู: ฉันจะพล็อตสัญญาณรบกวนของวงจรแอมป์ใน SPICE ได้อย่างไร .

— scanny
แหล่งที่มา

Scanny ฉันคิดว่าคุณได้รับมาค่อนข้างครอบคลุมแน่นอนและเป็นตัวอย่าง ด้วยความคิดเห็นนี้ฉันต้องการพูดถึงว่าการให้ตัวต้านทาน Rn - หรือการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของ Cn และ Rn ที่เหมาะสม - ระหว่างขั้วอินพุต opamp ทั้งสองเป็นหนึ่งในวิธีการแบบคลาสสิกสำหรับการชดเชยความถี่ภายนอก วิธีนี้ใช้งานได้เนื่องจากอัตราการวนซ้ำจะลดลง ยิ่งไปกว่านั้นสัญญาณที่ได้รับจะไม่ได้รับผลกระทบเพราะ - ตามที่คุณได้แสดง - "การหน่วงไปข้างหน้า" นั้นได้รับผลกระทบจากปัจจัยเดียวกัน อย่างไรก็ตามแบนด์วิดท์ของสัญญาณก็ลดลงเช่นกัน

— LvW

อีกคำถามที่มั่นคงและอีกคำตอบที่มั่นคง น่าอัศจรรย์ คุณมีลิงก์ไปยัง "... การบังคับให้ได้รับเสียงนั้นเป็นเทคนิคการชดเชยที่ทรงพลังซึ่งวิศวกรอนาล็อกหลายคนไม่รู้จัก ... " หรือไม่? ดูเหมือนว่ามันอาจจะคุ้มค่ากับการอ่านที่ดี

— efox29

@ efox29: นี่คือคู่ของคนที่ผมหมายถึง :) ลิงค์ 1 , เชื่อมโยง 2

— scanny

คำถามติดตามผล: อะไรจะเกิดขึ้นกับเสียงของผู้ติดตามธรรมดา เพียง 1 เสียงจะถูกปฏิบัติต่อผู้ติดตามอย่างไร

— Irenaius

4

เสียงที่ได้รับจาก op-amp จะได้รับจากเสมอ $G_N$ = $1\ +\ \frac {R_F} {R_{IN}}$ สมมติว่าผลกำไรวงเปิด $AV_{OL}$ คือ >> $A_{CL}$ (วงปิดได้รับ) สำหรับวงจรของคุณ $R_{IN}$ มอบให้โดย (ตามที่คุณทราบ) $R_G$ || $R_N$ . นี่เป็นอัตราขยายที่ไม่ได้รับกลับของแอมพลิฟายเออร์และเป็นจริงสำหรับการกำหนดค่าทั้งการกลับด้านและการไม่กลับด้าน

อัตราขยายสัญญาณเสียงใช้สำหรับเกณฑ์ความมั่นคงไม่ใช่สัญญาณที่ได้รับ

นี่คือกราฟิกเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มีประโยชน์:

หากเครื่องขยายเสียงมีอัตราขยายวงเปิดที่สูงมากดังนั้นอัตราขยายของวงปิดก็คือสัญญาณรบกวน

วงจรของคุณด้านบนเหมือนกับวงจร C

ตามที่คุณได้พบโดยการเปลี่ยนแปลง $R_{IN}$ คุณสามารถเปลี่ยนค่ามาร์จิ้นเสถียรภาพที่ค่าใช้จ่ายของเสียงรบกวนและชดเชยเพิ่มเติม

คำจำกัดความของการขยายวงปิดของเครื่องขยายเสียง:

[Update]

เพื่อตอบสนองต่อความคิดเห็น:

การขยายเสียงของเครื่องขยายเสียงไม่ได้เป็นกรณีพิเศษ มันมักจะได้รับการไม่กลับหัวกลับหางของเครื่องขยายเสียงและในที่สุดก็ตั้งค่าการขยายวงปิดของเครื่องขยายเสียง

เสียงที่ได้รับคือ $1\ + \frac {R_F} {R_{IN}}$ และสัญญาณที่ได้รับคือ 1 + $\frac {R_F} {R_G}$ .

สังเกตได้ว่า $R_{IN}$ เป็นความต้านทานอินพุตตามที่เห็นจากอินพุตอินเวอร์เตอร์ที่ AC เสมอ (ดังนั้นในกรณีนี้คืออินพุตอินพุตสั้น)

แหล่งที่มา ac ของคุณไม่มีอิมพีแดนซ์และดังนั้นจึงเชื่อมต่อ (สำหรับจุดประสงค์ ac) $R_{IN}$ เพื่อจุดประสงค์ในการวิเคราะห์ ลองเพิ่มความต้านทานแหล่งที่มาเพื่อดูว่าทำไมสิ่งนี้อาจเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ

แหล่งวัสดุ

— ปีเตอร์สมิ ธ
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าคุณร้อนบนเส้นทางที่นี่ปีเตอร์ :) สิ่งที่สอง: (1) ฉันคิดว่าวงจรของฉันไม่ได้แสดงในรูปที่ 1.9 เนื่องจาก C เป็นแอมป์ที่กลับหัวกลับหาง นั่นไม่ได้เปลี่ยนความถูกต้องของคำตอบ แต่อาจทำให้ผู้อ่านในอนาคตเข้าใจผิด (2) ฉันเชื่อว่า

1 + \frac{R_{F}}{R_{I N}}

$1\ +\ \frac {R_F} {R_{IN}}$ สมการเป็นกรณีพิเศษ (เช่นไม่ถือเป็นรูปที่ 1.9c) เว้นแต่คุณจะบอกว่า

R_{I N}

$R_{IN}$ ถูกกำหนดให้เป็นค่าความต้านทานที่เห็นได้จากเทอร์มินัลแบบกลับด้านที่มีแหล่งกำเนิด shorted

— scanny

3

การได้รับเสียงรบกวนเป็นวิธีที่เสียง (ภายในถึงอินพุตของ op-amp) ถูกขยายโดยตัวต้านทานป้อนกลับในการรวมกับ (ที่สำคัญมาก) ความจุ "ที่มองไม่เห็น" จากอินพุตที่กลับสู่พื้นดินเช่นอินพุตความจุกาฝาก พิจารณาแอมพลิไฟเออร์ที่ไม่มีการแปลงกลับแบบมาตรฐาน: -

โดยปกติเราสมมติว่าแรงดันเอาต์พุตเท่ากับ $V_{IN}\times 1 + \dfrac{R2}{R1}$ จนกว่าความถี่จะถึงขีด จำกัด ที่การเพิ่มวนการวนรอบแบบเปิดที่ตกลงมา ฉันจะเพิ่มสองสิ่งลงในวงจรด้านบนที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นในแง่ของการวิเคราะห์เสียงที่ได้รับ:

ส่วนประกอบทั้งสองที่เพิ่มเข้ามาคือความจุการรั่วไหลของอินพุตอินเวอร์เตอร์และแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนภายในภายในอินพุตแอมป์ทุกตัว

จากมุมมองของสัญญาณรบกวน (และสัญญาณ) การรับจะเพิ่มขึ้นโดยตัวเก็บประจุที่เพิ่มขึ้นใน R1 R1 ถูกแบ่ง (ที่ความถี่สูง) โดยปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุ ซึ่งหมายความว่าทั้งสัญญาณที่ได้รับและ (เราจะบอกว่า) การขยายเสียงรบกวนนั้นเพิ่มขึ้น

ดังนั้นส่วนสุดท้ายของเรื่องนี้คือพล็อตเรื่องย่อ: -

จาก DC ขึ้นไปการขยายจะถูกกำหนดโดยอัตราขยายแบบดั้งเดิมเช่น 1 + R2 / R1 ดังนั้นในบางจุด C1 จะเริ่มการสับเปลี่ยน R1 อย่างต่อเนื่องและเพิ่มขึ้นด้วยความถี่ เกนที่เพิ่มขึ้นนี้จะกำหนดจนกว่ามันจะเป็นไปตามการตอบสนองของ open-loop นั้นจะตกลงไปตามธรรมชาติเมื่อเกนของ open loop fall

นี่คือสิ่งที่ได้รับเสียงรบกวนเมื่อนำไปใช้กับวงจร op-amp ที่ไม่กลับด้าน

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

1

ฉันค่อนข้างสับสนกับคำแนะนำทั้งหมดที่ฉันได้อ่านเช่นกันเนื่องจากมันใช้กับวงจรบางประเภทเท่านั้น

ฉันคิดว่านี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจและทำงานได้ในทุกสถานการณ์:

แทนที่แหล่งข้อมูลของคุณด้วยกางเกงขาสั้นหรือวงจรเปิดตามทฤษฎีบทการทับซ้อน
ถอดการป้อนข้อมูลที่ไม่ใช่ inverting ของสหกรณ์แอมป์และใส่แหล่งจ่ายแรงดันเสียงรบกวนในซีรีส์กับมัน
ได้รับเสียงรบกวนคือกำไรจากแหล่งกำเนิดแรงดันเสียงนั้นไปยังเอาต์พุต

ดังนั้นสำหรับวงจรนี้:

สัญญาณที่ได้รับคือ 10/2 = 5 ×≈ +14 dB
The R _eq = 1 kΩ || 2 kΩ || 10 kΩ = 625 Ω

เปลี่ยนเป็นวงจรนี้:

เสียงที่ได้รับคือ 10 / (2 || 1) = 15 ×≈ +24 dB

ตัวอย่าง:

เสียงรบกวนจากตัวกรองที่ใช้งานอยู่: ความประหลาดใจที่ไม่พึงประสงค์
เสียงเครื่องขยายเสียงในการใช้งานโดย Art Kay อธิบายได้ดี

— endolith
แหล่งที่มา

0

คำว่า "ได้รับเสียง" มาจากการประชุมเพื่ออ้างอิงเสียงที่เทียบเท่าของ internals ของ op amp ไปยังเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้าน ตัวอย่างเช่นเสียงแรงดันไฟฟ้าใน op-amp จะถูกแปลงเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเทียบเท่าในชุดที่มีเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านในหน่วยโวลต์ต่อรูตเฮิร์ตซ์ สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถคำนวณสัญญาณรบกวนเอาต์พุตโดยการคูณด้วยอัตราขยายที่ไม่กลับมาหาค่าแบนด์วิดท์

เมื่อทำการหาแบนด์วิดท์ของแอมพลิฟายเออร์ด้วยเสาที่มีขั้วเหนือคุณต้องใช้ "การเพิ่มเสียง" หรือการได้รับจากอินพุตที่ไม่แปลงกลับ ด้วยวิธีนี้แบนด์วิดท์เป็นเพียงผลิตภัณฑ์ GBW ที่ได้มาจากเสียงรบกวน

โดยพื้นฐานแล้ว - การเพิ่มจุดรบกวนเป็นผลกำไรจากเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้าน ในแอมพลิฟายเออร์กลับด้านสัญญาณที่ได้รับจะแตกต่างกัน แต่แบนด์วิธและเสียงรบกวนจะถูกคำนวณด้วยการได้รับการไม่แปลงกลับจากขั้ว + ไปยังเอาต์พุต

— จอห์นดี
แหล่งที่มา

ทำไมบัญชีนี้ถึงความแตกต่างของการเพิ่มขึ้นของสัญญาณรบกวนและสัญญาณที่ได้รับในวงจรที่สอง สัญญาณถูกนำไปใช้กับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านและได้รับสัญญาณ 10 (สัญญาณที่ได้รับ) ไม่ใช่ 20 (สัญญาณเสียง)

— scanny

ฉันไม่เห็นความแตกต่าง - เพราะเหตุใดคุณคิดว่าเสียงที่ได้รับคือ 20 สัญญาณที่ได้รับคือ 10, เสียงที่ได้รับคือ 10, จริงไหม? หากเป็นแอมพลิฟายเออร์ที่กลับด้านสัญญาณจะได้รับสัญญาณและเสียงรบกวนที่ต่างกัน

— John D

สัญญาณรบกวนที่เพิ่มขึ้นในวงจรนั้นคือ 40dB (100), (ขออภัยไม่ใช่ 20, ทำให้ dB ของฉันผสมกัน) แต่มันไม่ใช่ 10 อย่างแน่นอนนั่นคือเหตุผลที่แบนด์วิดธ์ลดลง 2 ทศวรรษแทน 1 มันเป็นความจริงที่สัญญาณและเสียงรบกวน กำไรจะไม่เหมือนกันในวงจรเดิมที่ก่อให้เกิดคำถามของฉัน :) (นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งที่ทำให้มันน่าสนใจการออกแบบที่ชาญฉลาด.)

— scanny

สิ่งนี้น่าสนใจ - สำหรับ op-amp อุดมคติของคุณ Rn ไม่ทำอะไรเลยและได้รับสัญญาณรบกวนเหมือนกันกับการเพิ่มของสัญญาณใช่มั้ย (ศูนย์โวลท์ระหว่าง + และ - อินพุต) สำหรับ op-amp ที่แท้จริงจะมีผลกระทบบางอย่างเนื่องจากการเพิ่มตัวต้านทานระหว่างขั้ว + และ - ได้รับ แต่มันไม่ได้ดูเหมือนว่าจะเปลี่ยนกำไรจากการ เทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านโดยลำดับความสำคัญ คุณได้รับการติดตามสีฟ้าแสดงให้เห็นว่าได้รับเสียง = 100 ได้อย่างไร

— John D

มันน่าสนใจใช่มั้ย มันทำให้ฉันงงทุกวันหยุดสุดสัปดาห์ :) ฉันไม่คิดว่ามันจะเกี่ยวข้องกับของจริงและอุดมคติ มันไม่ได้ดูเหมือนจะมีจะทำอย่างไรกับการวิเคราะห์ AC กับ DC แม้ว่าการวิเคราะห์ หากคุณทำการวิเคราะห์ AC ของส่วนข้อเสนอแนะ (แหล่ง V อิสระสั้น ๆ V_sig) ก็จะสร้างผลลัพธ์ที่ถูกต้องโดยมี 90k / .909k = 100 (40dB)

— scanny

0

เกี่ยวกับการกำหนดค่า inverting มันกล่าวว่า: "Rf และ Rin ปรากฏทั้งในการแสดงออกของบล็อกβและ Ti สิ่งนี้สะท้อนถึงการพึ่งพาซึ่งกันและกันระหว่างเครือข่ายผลป้อนกลับและเครือข่ายการลดทอนสัญญาณอินพุตการเปลี่ยนอิมพีแดนซ์อย่างใดอย่างหนึ่ง ได้รับเสียงรบกวนดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ไขแยกต่างหากโดยการเปลี่ยนค่าขององค์ประกอบเครือข่ายข้อเสนอแนะที่มีอยู่

แต่ฉันคิดว่าเป็นไปได้:

อินเวอร์เตอร์พร้อมค่าตอบแทน Rn