Kondensator w układzie konwersji I/V

[jbnn]

Przeglądając kart katalogowe natknąłem się na konwerter I/V z AD797.

Zastanawia mnie do czego służy kondensator C1 (2nF) - filtr? Czy możecie mi podpowiedzieć czy jego stosowanie ma sens, czy może jest potrzebny tylko do AD797?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Muzg]

DAC dokonuje bardzo szybkich, schodkowych zmian poziomu prądu na swoim wyjściu i opampy zazwyczaj nad tym nie nadążają gdyż posiadają skończone pasmo przenoszenia. Nawet tak szybki jak AD797. Szczególnie te szybkie mogą w tych momentach generować oscylacje dlatego można dorzucić taki kondensator, dość duży, który włączony równolegle z prawie zerową impedancją nie obcina pasma, a przytrzymuje poziom na wejściach opampa, żeby wygładzić lekko skok prądu i nie pozwolić na pojawienie się na wejściu napięcia.

[jbnn]

Dzięki za wyjaśnienie. W większości układów I/V nie ma tego kondensatora, a nie mogłem się doszukać informacji o jego przeznaczeniu.

[Grzegorz7]

Jest to opisane w załączonym skanie z karty katalogowej. Co prawda mówi się tam o kondensatorze CF, że odprowadza do masy impulsy kluczujące o których wspomniał @Muzg.

W zasadzie CF to kompensacja pojemności C1 (tę stosuje się tak jak wskazał Muzg). Chodzi o zabezpieczenie marginesu fazy. Co do zasady C (tu C1) na wejściach WO jest szkodliwe. 

Cała ta zabawa wzięła się od układów konwersji i/U w przetwornikach prądów detektorów półprzewodnikowych mających dużą C pasożytniczą. 

Po co więc w ogóle stosować to C1?

Od wyjścia kość dac to różne impedancje (w tym pojemności wyjściowe) kluczowane zegarem z wartościami zależnymi od słowa (konwertowanej próbki). W efekcie pojemność pasożytnicza istnieje na wejściu WO. Do tego jest ona mocno zmienna i trudna do skompensowania przez określone CF. Dlatego dokłada się dużą co do wartości pojemność (tu aż 2nF) tak aby te zmienne "kluczowane" pojemności z wyjść kości dac nie górowały nad nią. W ten sposób określonym CF można całość skompensować a wzmacniacz ma niewielkie dzwonienie. 

W tym opisie również wytłumaczone po co w ogóle stosować WO jako konwerter I/U. Zwykły rezystor byłby najprostszy...

Kości dac źle pracują ze zmiennym napięciem na ich wyjściu; na rezystorze odkładałoby się przecież napięcie sygnału. Wzmacniacz w układzie odwracającym ma na wejściu masę pozorną. Kość dac pracuje z wyjściem na stałym zerowym potencjale. 

I cała to tajemnica trochę nie wprost opisywana w kartach katalogowych.

 

 

3 godziny temu, jbnn napisał:

W większości układów I/V nie ma tego kondensatora

To są właśnie niuanse konstrukcji DAC`y. Potem różne brzmienia...

Albo inne kości dac maja mniejsze pojemności wyjściowe (kluczowane), pracują inną metodą albo zwyczajnie na wyjściu mają wyższe dzwonienie konwertorów I/U. 

[jar1]

Z tym, że trzeba uważać, jeśli chodzi o implementację, bo np, taki DAC WM8741 ma dopuszczalne obciążenie pojemnościowe 1nF. Według datasheet.

Edytowane 20 Września 2022 przez jar1

[Muzg]

31 minut temu, jar1 napisał:

Z tym, że trzeba uważać, jeśli chodzi o implementację, bo np, taki DAC WM8741 ma dopuszczalne obciążenie pojemnościowe 1nF. Według datasheet.

Omawiany konwerter jest do DACów prądowych, a wyjście prądowe zniesie wszystko. 😉

[jbnn]

Czy poprawne jest rozumowanie, że w połączeniu z impedancją wyjściową dac-a prądowego (w przypadku AD1862 - 2,1k) kondensator podłączony bezpośrednio do wyjścia tworzy filtr dolnoprzepustowy? W tym przypadku o częstotliwości granicznej ~38kHz.

Kiedyś spotkałem się z egzotyczną aplikacją PCM1794, który na wyjściu miał kondensator 1uF. Jego charakterystyka częstotliwościowa podobna była do zastosowania cyfrowego filtru "Slow roll-off" w klasycznym układzie, czyli opadająca już od 10kHz.

[Muzg]

Wewnętrzna rezystancja DACa niewiele tu zmienia, gdyż opamp symuluje na wejściu "-" to co ma na plusie, czyli masę. Oznacza to, że jest tam prawie 0 Ohm.

[jar1]

1 godzinę temu, Muzg napisał:

Omawiany konwerter jest do DACów prądowych, a wyjście prądowe zniesie wszystko. 😉

Masz rację., z tym zastrzeżeniem. 

Ale taki dac AD1851 można skonfigurować albo z wyjściem prądowym albo napięciowym. Przynajmniej tak jest w dokumentacji.

[Grzegorz7]

Jak się da rezystor na wyjściu to będzie sygnał napięciowy na wyjściu już kości dac. To zmieni wiele.

Tu kość dac pracuje na zerową rezystancję. Najlepszy przypadek obciążenia źródła prądowego.

Przy zerowej rezystancji w węźle wszelkie dywagacje odnoście filtrowania tracą sens a istniejące rzeczywiste pojemności mają wpływ na stabilność WO. Stąd potrzeba kompensacji (Cf) o czym wspominaliśmy wcześniej. 

To takie trochę średnio intuicyjne. Można poczytać o tym np. w materiałach Analog Devices. 

[przemak]

2 godziny temu, jbnn napisał:

Czy poprawne jest rozumowanie, że w połączeniu z impedancją wyjściową dac-a prądowego (w przypadku AD1862 - 2,1k) kondensator podłączony bezpośrednio do wyjścia tworzy filtr dolnoprzepustowy? W tym przypadku o częstotliwości granicznej ~38kHz.

Nie, bo częstotliwość graniczna takiego filtra zależy od pojemności i równolegle połączonych rezystancji źródła i odbiornika. Często się o tym zapomina, bo rezystancja obciążenia jest zwykle dużo większa. Ale rezystancja obciążenia/odbiornika to w tym przypadku zero. Teoretycznie rezystancja wyjściowa źródła prądowego to nieskończoność, ale tylko teoretycznie. Natomiast zero na wejściu wzmacniacza odwracającego jest bardzo praktyczne.

[jbnn]

Cenna uwaga. Faktycznie - rozpatrywanie filtra RC, którego wyjście zwarte jest do masy jest bez sensu.

Czy możecie polecić jakąś lekturę związaną z konwersją I/V do zastosowań audio oraz o kompensacji wzmacniaczy operacyjnych?

[J.Jerry]

Kondensator 2nF lepiej dać do rezystora NFB 1k.

Napięcie wyjściowe jest iloczynem prądu i rezystancji np. 1000*0,01=10Vpp

Idealny wzmacniacz nie pobiera prądu przez wejścia...lepszy będzie opamp z wejściami FET do takich zastosowań.

[jbnn]

W dniu 20.09.2022 o 22:13, Grzegorz7 napisał:

Jak się da rezystor na wyjściu to będzie sygnał napięciowy na wyjściu już kości dac. To zmieni wiele.

Tu kość dac pracuje na zerową rezystancję. Najlepszy przypadek obciążenia źródła prądowego.

Przy zerowej rezystancji w węźle wszelkie dywagacje odnoście filtrowania tracą sens a istniejące rzeczywiste pojemności mają wpływ na stabilność WO. Stąd potrzeba kompensacji (Cf) o czym wspominaliśmy wcześniej. 

To takie trochę średnio intuicyjne. Można poczytać o tym np. w materiałach Analog Devices. 

Chyba jednak nie o kompensację chodzi. Pojemność połączona równolegle do rezystora tworzy z nim filtr dolnoprzepustowy, co jakby jest trochę sprzeczne z logiką?? Jeśli w węźle jest zerowa rezystancja, to skąd bierze się filtrowanie?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Grzegorz7]

11 minut temu, jbnn napisał:

Chyba jednak nie o kompensację chodzi. Pojemność połączona równolegle do rezystora tworzy z nim filtr dolnoprzepustowy

A układ kompensacji nie może być zarazem filtrem?

13 minut temu, jbnn napisał:

Pojemność połączona równolegle do rezystora tworzy z nim filtr dolnoprzepustowy, co jakby jest trochę sprzeczne z logiką?? Jeśli w węźle jest zerowa rezystancja, to skąd bierze się filtrowanie?

To akurat jest logiczne. Mówisz o gałęzi od wyjścia WO do wejścia "-". To klasyka USZ i wbudowanych tam rozmaitych dwójników i czwórników stanowiących filtry.

Nieco poza logiką są wszystkie dwójniki włączone do wejścia "-" podczas oczywistego uziemienia "+". 

Co zaś do tzw. "ziemi pozornej". WO nie jest idealny i stąd wejście "-" nie jest idealną "ziemią". Chodzi m.in. o szybkość WO. Przełączające klucze w kości dac zmieniają skokowo pojemność wyjściową kości dac. Stosunkowo duża pojemność w węźle "-" WO ma zminimalizować zakres zmienności tych komutowanych pojemności. Ale jednocześnie w gałęzi od wyjścia należy skompensować jej wpływ na bieguny stabilności. Nie wyklucza to, że w tej gałęzi nie może być osadzony "filtr". No i nie traćmy z oczu rozmaitych technologii kości dac i opcjonalności tego typu rozwiązań.