Jak można policzyć takie dwa proste układy?

[e-lektryk]

Chodzi mi o prąd i napięcie. Jak takie połączenie się zachowuje w praktyce i co daje równoległe połączenie kondensatora z opornikiem.

[leech10]

Hej

Tu jest taki układ http://www.edw.com.pl/pdf/k04/57_13.pdf . można poczytac o kondensatorze i rezystorach w tym zastosowaniu. Reaktancje policzysz tak X=-1/2*pi*f*C( wartość o omach) f to częstotliwość C pojemność.

pozdrawiam
Piotrek

[Jony130]

Takie układy są proste ale tylko na schemacie.
Analiza tych układów już nie jest taka prosta.
Wszystko przez to że opór (rezystancja) kondensatora zwana dla odróżnienie od rezystancji rezystora reaktancja pojemnościowa Xc nie jest stała a zmienia się wraz ze zmianą częstotliwości sygnału.
Przepływ prądu w kondensatorze polega na cyklicznym ładowaniu i rozładowaniu.
Dla prądu zmiennego odbywa się to z częstotliwością zmian prądu.

I ta reaktancja Xc jest właśnie wynikiem tego cyklicznego ładowani i rozładowywania.
Czym więcej cykli ładuj rozładuj tym prąd będzie większy (kondensator nie zdąży się wtedy nawet naładować).
Nie trudno się domyśleć, że reaktancja maleje wraz ze wzrostem częstotliwością sygnału.
Tak samo zwiększenie pojemności przy tej samej częstotliwości też zmniejsza ten pozorny opór.
Reaktancja (opór pozorny) opisany jest tym wzorem
Xc = 1/(2*pi*F*C) = 0.16/(F*C)

I co najważniejsze maleje wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału.

Dodatkowym problemem utrudniający analizę w tego typu układach jest przesunięcie fazowe wprowadzane przez kondensator. Bo jak wiadomo w kondensatorze to prąd wyprzedza napięcia o 90' stopni.
Dlatego do opisu matematycznego stosuje się wykresu wskazowy albo używa się rachunku na liczbach zespolonych.

Teraz rozważmy połączenie równolegle rezystora z kondensatorem.
Dla prądu stałego układ "widzi" tylko rezystor R1.
W miarę zwiększania częstotliwości reaktancja kondensatora C1 maleje.
A więc C1 zaczyna bocznikować rezystor R1. Coraz większa część prądu zaczyna płynąc przez C1. Mówimy że kondensator zwiera rezystor R1.
Dla częstotliwości dla które R1 zrównuje się z Xc wypadkowa rezystancja ( zwana impedancją) będzie równa Z = 0.707*R1 .
I te zrównanie wystąpi dla F = 1/( 2 * pi * R1 * C1) = 0.16/ ( R1 * C1)

Teraz drugi przypadek.
Dla niskich częstotliwości układ widzi tylko R1.
Gdy częstotliwość rośnie i będzie równa Fp = 1/( 2 * pi * ( R1 + R2) * C1 )
Rezystancja wypadkowa zaczyna spadać.
A dla częstotliwości Fz = 1/ ( 2 * Pi * R2 * C1) kondensator stanowi praktycznie już zwarcie, a więc układ praktycznie widzi połączone równolegle R1 z R2 (R1||R2).

I dokładne wzory na rezystancję wypadkowa zwaną impedancją Z albo jak dawniej oporem pozornym i jeszcze dawniej zawadą masz w załączniku.
Jak widać wzory te są dalekie od prostych i dlatego w praktyce stosujemy je bardzo rzadko jeśli w ogóle .

[e-lektryk]

Jak policzyć częstotliwość na takim schemacie, bo przecież w układzie audio ona się zmienia? Brać pod uwagę średnią? Co to za element przed diodami dochodzący do Vs? Dwa rezystory 15k i kondensator na bypass (nóżka7) to sztuczna masa?

[Jony130]

Jak policzyć częstotliwość na takim schemacie, bo przecież w układzie audio ona się zmienia? Brać pod uwagę średnią?

Wpięcie kondensatora między wyprowadzenie 8 i 1 powoduje zwarcie (usunięcie) rezystora 1.35K dla składowej zmiennej.
A przez to wzmocnienie dla sygnałów zmiennych zwiększ się do wartości 200V/V
Bez kondensatora wzmocnienie układu LM386 opisuje ten wzór
Ku = 2 * R1/(R2 + R3) = 2 * 15K / (1.35K +0.15K) = 2* 15K/1.5 = 2*10 = 20V/V
Dodanie kondensatora równolegle do R2 powoduje że od pewnej częstotliwości zależnej też od pojemności kondensatora wzmocnienie układu zaczyna rosnąć.

Dzieje się tak bo reaktancja kondensatora maleje wraz ze wzrostem częstotliwości.
A przez to R2 jest bocznikowany przez małą wartość Xc.
Np. dając kondensator 1uF zaowocuje że już od częstotliwości równej
F = 0.16/(R*C) = 0.16/(1.35K *1uF) = 120Hz wzmocnienie układu wrośnie z 20 do 200.
W układach audio najniższa częstotliwość to 20Hz dlatego kondensator powinieneś mieć pojemność większą lub równą:
C ≥ 0.16/(F*R) = 0.16/(1.35K * 20Hz) = 6.8uF

Wzmocnienie 200V/V to całkiem spore wzmocnienie dlatego konstruktor dodaje szeregowo z kondensatorem rezystor Rf. Dzięki temu zyskuje dodatkowy stopień swobody i teraz może regulować wzmocnienie i dobrać je do własnych potrzeb z przedziału 20....200.

Ku1 = 2 * R1/(R2||RF + R3)

Niech wzmocnienie będzie równe 100V/V.

By to osiągnąć R2||RF musi mieć wartość równą:

R2||RF = ( 2R1/(Ku) ) - R3 = ( 2R1/(100) ) - R3 = 30K/100 - 150 = 300Ω - 150Ω = 150Ω

R2 równa się oczywiści 1.35K a RF musi wynosić

Rf = (R2 * R2||RF ) / ( R2 - R2||RF ) = (1.35KΩ * 0.15KΩ) / ( 1.35KΩ - 0.15KΩ) = 0.169KΩ = 160Ω

I kondensator

C = 0.16/(160Ω * 10Hz) = 100uF

Co to za element przed diodami dochodzący do Vs?

Źródło prądowe

Dwa rezystory 15k i kondensator na bypass (nóżka7) to sztuczna masa?

Nie, to nie jest obwód sztucznej masy.
Te dwa rezystory polaryzują wstępnie wejściowy wzmacniacz różnicowy.
Dodanie kondensatora miedzy nóżkę 7 a masę zmniejsza wpływ tętnień zasilania.
Kondensator zwiera całą składową zmienną jaka może pojawić się na skutek istnienia tętnień zasilali czy też inne zakłócenie występujące na dodatniej szynie zasilacza.
Robi to dzięki swojej małej Xc ( w porównaniu z 15K) która "odprowadza" te wszystkie śmieci do masy.

[e-lektryk]

Jony130 Zabiłeś mnie tymi wyliczeniami. Będę musiał to wszystko jakoś przetrawić, ale właśnie o wzmocnienie 100V/V mi chodziło więc wypróbuję ten układ RC, który wyliczyłeś.
Co do bypass i tych dwóch rezystorów 15k + kondensator to pełnią one mniej więcej tą samą funkcję co R1 i R2 oraz C5 w schemacie AVT2742? Mam problem ze stworzeniem podobnego układu na LM358N bez wykorzystania przetwornicy natomiast z LM386 idzie jak po maśle i nie wiem czy coś źle połączyłem czy po prostu potrzebny jest do tego taki rodzaj zasilania. W zasadzie to bym się w to nie bawił gdyby nie blok wyjściowy, bo chcę zasilać z tego nieco większe panele LED przy użyciu tranzystorów N-FET i znalazłem w aplikacji LM358N dość ciekawe filtry bandpass i low pass, dla tego chciałem je wypróbować.

[Ertew]

Odnośnie układu 386:
W dokumentacji jest jest całe zagadnienie dość dobrze wyjaśnione. Podłączenie rezystora 15k między piny 1 i 8 (do wbudowanego rezystora 1.35k) niewiele zmieni. Tym wyjściem można zmieniać wzmocnienie ale nie podbicie basów.
Do podbicia basów należy podłączyć obwód RC między piny 1 i 5 (patrz nota katalogowa, rysunki opisane bass boost).


Odnośnie wspomnianego układu iluminofonii:
Wzmacniacze operacyjne wymagają zasilania symetrycznego (choć są od tego wyjątki). Jeśli nie możesz zapewnić zasilania symetrycznego to trzeba dać obwód sztucznej masy.
Pytanie jak się ten układ zachowa ze sztuczną masą. Na VCC należy podać zasilanie (nie wiem czy 12V nie będzie za mało, z drugiej strony 20V może być za dużo). VEE do masy. Punkty masy w obrębie wzmacniaczy i filtrów łączysz do sztucznej masy którą tworzysz przez dzielnik rezystancyjny podłączony do zasilania.
Ze względu na dość nietypowy stopień wyjściowy, punktu masy w jego obrębie trzeba by podłączyć do normalnej masy, to samo prawdopodobnie będzie z mikrofonem.

Poszukaj w EP, były tam dwa układy stroboskopu/iluminofonii LED tego samego autora. W nich był układ sztucznej masy i zasilanie pojedyńczym napięciem 12V. Pierwszy był jednokanałowy z podanymi wartościami elementów dla filtru nisko, średnio, lub wysokotonowego (do wyboru podczas montażu). Dodatkowo możliwość przełączenia na generator (stroboskop). Drugi układ był jak pierwszy, ale miał na wyjściu licznik 4017 i kolejno załączał kilka wyjść. Ciebie powinien zainteresować pierwszy.

[Jony130]

Co do bypass i tych dwóch rezystorów 15k + kondensator to pełnią one mniej więcej tą samą funkcję co R1 i R2 oraz C5 w schemacie AVT2742?

No coś w tym stylu. Choć LM386 nie wymaga obwodu sztucznej masy.
LM386 dzięki tym dwóm rezystorom po 15K (co daje 30K) i połowie z tego połączonej między wyjście a emiter (R1) 15K i układzie lustra prądowego automatyczne zapewnia sobie połowę napięcia zasilania.

Mam problem ze stworzeniem podobnego układu na LM358N bez wykorzystania przetwornicy natomiast z LM386 idzie jak po maśle i nie wiem czy coś źle połączyłem czy po prostu potrzebny jest do tego taki rodzaj zasilania.

Tu masz przykład filtru MFB zasilanego pojedynczo
https://elportal.pl/pdf/k04/76_47.pdf
i sallen-key
https://elportal.pl/pdf/k04/75_52.pdf
Rezystory R11 i R12 to obwód sztucznej masy.
A tu jest układ o którym chyba pisał Ertew
http://ep.com.pl/files/4929.pdf

[e-lektryk]

A dla czego ten układ działa tak samo jak wzmacniacz nieodwracający? Jak mogę go połączyć z następną częścią opampa? Ma to być wejście odwracające czy nieodwracające?

[Jony130]

dla czego ten układ działa tak samo jak wzmacniacz nieodwracający?

A co nie widać tego na schemacie.
Rezystory R3, R4 ustawiają połowę napięcia na wejściu nieodwracającym.
I przez to że zastosowano kondensator C1 op amp dla prądu stałego działa jak zwykły wtórnik. Powtarza na wyjściu napięcie podane na wejście nieodwracające.
A dla składowej zmiennej (sygnał z mikrofonu) układ działa jak wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu równym Ku = R5/R2

Jak mogę go połączyć z następną częścią opampa? Ma to być wejście odwracające czy nieodwracające?

Nie bardzo rozumiem? Możesz jaśniej ?
W sumie jest to objęte

[e-lektryk]

Połączyłem ten przedwzmacniacz z aktywnym filtrem i chciałem z tego odpalić N-FET'a i mi nie poszło (próbowałem różnych kombinacji), pewnie coś źle połączyłem, ale udało mi się tylko zaświecić diodę lub ją całkowicie zgasić. Połączyłem pierwszą część opampa z drugą (filtrem low pass). Drugiego opampa nie ruszałem w ogóle - wyjście z pierwszego (IC1) próbowałem połączyć przez kondensator i przez diodę do N-FET i bipolarnego. Poza tym nie wiem czy mikrofon powinien być połączony z IC1B przez kondensator czy bezpośrednio (próbowałem obu opcji z marnym rezultatem). Oczywiście te filtry są do niczego, bo pewnie zwierają się z masą (to o czym wcześniej pisałeś) dla tego będę musiał nieco przebudować konstrukcję. Obecnie używam IC1A tyle, że zamiast potencjometru dałem rezystor 100k połączony szeregowo z kondensatorem 33nF (co powinno dać filtr "low pass" o częstotliwości 50Hz), a wyjście połączyłem z LM386 w wersji ze wzmocnieniem 200x i N-FET'em na wyjściu z LM386. Tyle, że chciałem zrobić to z samych LM358 używając ich jako wzmacniaczy z filtrami niskich, średnich i wysokich częstotliwości bez LM386. W zasadzie wszystkie części układu już mam tylko nie mogę dać sobie rady z wysterowaniem tym jakiegoś tranzystora.

[Jony130]

Nie lubię analizować tak narysowanych schematów ale z tego co widzę to tylko jeden op amp ma obwód sztucznej masy. A powinny mieć wszystkie.
Jeszce raz zobacz sobie na ten schemat
https://elportal.pl/pdf/k04/75_52.pdf
I zobacz jak jest włączony obwód sztucznej masy (R11 i R12) i gdzie jest masa sygnałowa.

[e-lektryk]

Co Ci się nie podoba w moim rysowaniu schematów? Dla zasilania pojedynczym napięciem układ sztucznej masy powinien wyglądać w ten sposób? Wtedy będzie można podłączyć wszystkie opampy do jednego układu zasilania, tak? P to (+), N to (-), a O pozostaje niepodłączony?

[Jony130]

Co Ci się nie podoba w moim rysowaniu schematów?

Jak to co, nie widać op amp'ów.

Dla zasilania pojedynczym napięciem układ sztucznej masy powinien wyglądać w ten sposób? Wtedy będzie można podłączyć wszystkie opampy do jednego układu zasilania, tak? P to (+), N to (-), a O pozostaje niepodłączony?

Pomiędzy punkty P i N podłączasz źródło napięcia stałego.
Vcc podłączasz do nóżek nr. 8 a Vee do nóżki nr. 4.
I masą dla sygnału jest teraz punkt połączenia rezystorów punkt O

[keruseykaryu]

Tylko zapominacie, że to LM358 on se może chodzić na pojedynczym napięciu. I pierwszy obwód "sztucznej masy" to tylko DC Bias, bo jakoś ten operacyjny musi przenieść te ujemne połówki.
Zmień mu ten obwód wejściowy by bias był nakładany na sygnał, a dodatnie wejście na masę.

EDYTKA:
Schemat po przeniesieniu do KiCADa wygląda tak jak na obrazku. Oj, trzeba to inaczej zrobić.