Calcolo potenza assorbita da opamp

Il software non e` bacato, semplicemente stai usando un modello al di fuori del suo range di validita`.

I modelli spice di livello 1 degli operazionali non modellano il consumo dalle alimentazioni (e hai ragione, le leggi di kirchhoff devono valere). Ci sono dei modelli piu` dettagliati (mi pare gia` il level II) che modellano anche il consumo, ma sono meno usati.

D'altra parte c'e` un'altra domanda divertente: spice conosce bene e usa correttamente le leggi di kirchhoff, e allora come si spiega che il modello a 5 terminali non le rispetta? Dov'e` l'inghippo?

La risposta (peraltro semplice) la prossima volta.

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Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Boh, sinceramente non mi hai convinto. Il problema dei modelli matematici è che possono essere più o meno fedeli alla realtà, predire più o meno realisticamente il fenomeno che si andrà a realizzare, ma le leggi matematiche che governano il fenomeno, utilizzate peraltro dal simulatore, devono comunque valere. Se lo spice risolve i circuiti in base alle equazioni ai nodi e/o alle maglie (derivanti dalle leggi fisiche di kirchoff), la soluzione deve soddisfarle. Al massimo, invece di avere un valore veritiero avrò un valore sballato rispetto a quello che andrò a misurare sul campo.

Altra osservazione... io non sto valutando il consumo ma semplicemente correnti e tensione, la cosa più banale che spice ritenevo facesse sempre e bene. Il fatto che riesca a calcolare la potenza dissipata da un dispositivo facendo V*I è un'altra storia.

Sarà semplice, ma proprio non la trovo. Se parte da un sistema di n equazioni in n incognite ricavato dalle leggi di kirchoff e poi la soluzione trovata (le n incognite di tensioni e correnti) non le rispetta, la soluzione è errata. Ma allora non mi posso più fidare dei valori che leggo.

pozz ha scritto:

[cuttone]

..Ma...Se percaso nel subcircuit che implementa il tuo "OpAmp level I", ci fossero - chessò - dei nodi nascosti?

Se - mettiamo il caso - l'uscita del tuo amp fosse modellata come un generatore di tensione controllato, con una resistenza serie?

M, suggeritore professionista ;)

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Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora
(Guglielmo Da Ockham)

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Michele Ancis ha scritto:

E che giochiamo a nascondino? Che sono questi nodi nascosti? E a che potenziale sono definiti? Sono nodi a massa?

E quale sarebbe il riferimento di questo generatore di tensione? Non ho collegato nessun pin dell'opamp a GND...

pozz ha scritto:

Eh..Ho usato il termine "nascosti" per giocare. Non sono nascosti, sono più che altro implicitamente connessi.

Si ma sei d'accordo che quello che leggi, è una tensione tra un certo carico e massa, in uscita dall'OPAmp? E secondo te, l'OpAmp, senza riferimenti, come fa?

Io non ho visto il tuo circuito, né conosco l'implementazione "level I" di switcherCAD. Però Se il mio OpAmp level I fosse implementato come un VCVS (Generatore di Tensione pilotato in Tensione), con i "-" delle porte di ingresso e uscita connesse, non mi stupirei.

M

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Michele Ancis ha scritto:

Si, ma a cosa sono connessi. A GND? E' molto strano che esista un nodo GND all'interno del modello di un dispositivo (opamp) che non ha alcun pin connesso a GND. Vorrebbe dire che esiste un altro pin dell'opamp connesso, appunto, a GND. Ma non sarebbe coerente con la realtà in cui gli opamp (almeno quelli con alimentazione duale) non hanno pin a GND. Penso che il riferimento sia una sorta di punto centrale tra le due alimentazioni.

Penso che un opamp con alimentazione duale crei internamente un riferimento di massa che dovrebbe corrispondere al punto medio tra le due alimentazioni. Ma questo meccanismo non può essere simulato da spice? Io penso di sì. Anche in questo caso ci sarebbe un nodo a GND "nascosto" nel modello dell'opamp e sballerebbe tutte le correnti di alimentazione.

Io mi stupirei che in un dispositivo senza pin a GND ci sia internamente un nodo, per giunta nascosto, connesso direttamente a GND. Vuol dire che un dispositivo reale a 5 terminali (due ingressi, una uscita, due alimentazioni) ha un modello matematico a 6 terminali (il pin GND). Che senso ha? Così non ottengo valori veritieri, vedi la corrente nelle alimentazioni.

pozz ha scritto:

[cut intorcinamenti vari]

alimentazioni)

Pozz, ci stiamo intorcinando. A parte che se giochi un po' con i circuiti fisici fatti di operazionali ti rendi conto meglio, hai detto una cosa giusta, quando hai affermato che un OpAmp in carne ed ossa prende due alimentazioni...e basta. I suoi riferimenti sono quelle alimentazioni e nient'altro.

Infatti devi poi stare attento ai vari swing di ingresso e uscita, se ti metti a giocare con traslatori di livello e altre cosucce. Un OpAmp, al quale tu fornisci una tensione di alimentazione, non fa altro che fornire un'uscita proporzionale alla tensione differenziale al suo ingresso. Per misurare la tensione in uscita, ti serve un punto di riferimento, e quello che misuri è in relazione diretta con il riferimento della tensione di alimentazione. Se il tuo strumento di misura non ha riferimento con l'alimentazione, misuri ZERO. Ma non so se sto dicendo cose ovvie, per te, dunque mi fermo.

Ma torniamo a noi. Forse mi sono espresso male, ma ti ripeto: NON hai nessun nodo connesso "segretamente", o perlomeno non te ne serve uno per osservare ciò che osservi tu. Proviamo con fidoCAD:

[FIDOCAD] MC 130 40 0 0 480 MC 145 40 0 0 080 MC 95 45 1 0 080 MC 85 60 2 0 020 MC 85 40 2 0 010 LI 85 40 95 40 LI 95 40 95 45 LI 95 55 95 60 LI 95 60 85 60 LI 95 60 130 60 LI 130 40 145 40 LI 130 60 155 60 MC 155 60 0 0 000 MC 155 40 0 0 000 TY 95 40 5 3 0 0 0 * vin TY 165 45 5 3 0 0 0 * vout

Perdona i simboli un po' approssimativi...credo che si capisca però che il "meno" dell'ingresso e dell'uscita sono collegati, ed è questo collegamento che fa in modo che poi, tu, possa simulare in maniera corretta. La corrente del carico, però viene dal generatore ideale controllato, e fluisce tra il suo positivo e la massa, alla quale tu hai comunque collegato il circuito, in virtù di quanto sopra. Le alimentazioni in questo modello probabilmente forniscono, attraverso un certo meccanismo, una limitazione per lo swing del segnale, ma non rendono conto dell'assorbimento.

M

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Michele Ancis ha scritto:

Che, poi, vuol dire?

In genere mi diverto con i micro, poco con gli opamp.

OK, fin qui concordiamo entrambi.

Secondo me la tensione d'uscita di un opamp è proporzionale alla differenza di tensione tra i terminali d'ingresso e il riferimento da considerare è il potenziale medio tra le due alimentazioni positiva e negativa. Se alimento, quindi, l'opamp con +/-10V, il riferimento è zero. Se alimento, supponiamo che sia possibile, con +10V e -4V e metto in ingresso una ddp di 1V, ottengo in uscita 5V riferieti a ((+10)+(-4))/2=3V, quindi 8V rispetto a massa. Supponendo che l'opamp sia in anello aperto e che abbia un guadagno pari a 5. Ovviamente sono solo numeri a caso. In questo caso il riferimento dell'uscita non coincide con lo 0V delle tue alimentazioni. Penso che sia così... o mi sbaglio? Non può essere diversamente perché l'opamp non è connesso a 0V in nessun punto quindi non potrebbe creare una tensione riferita ad un punto che "non conosce".

L'hai introdotto tu, questo "nodo nascosto". Io stavo continuando con il tuo ragionamento perchè non mi convinceva.

[...]

In altre parole mi stai dicendo che il riferimento di questo generatore è l'ingresso invertente dell'opamp. E cosa succede se collego il carico resistivo verso massa? Vedi il seguente file in Fidocad. [FIDOCAD] MC 95 45 1 0 080 MC 85 60 2 0 020 MC 85 40 2 0 010 LI 85 40 95 40 LI 95 40 95 45 LI 95 55 95 60 LI 95 60 85 60 TY 95 40 5 3 0 0 0 * vin TY 165 30 5 3 0 0 0 * vout MC 60 45 0 0 450 LI 80 40 60 40 LI 60 40 60 45 MC 60 65 0 0 040 MC 110 40 0 0 480 LI 95 60 110 60 LI 110 40 125 40 MC 125 40 0 0 080 LI 85 25 85 70 MC 190 50 1 0 080 MC 190 60 0 0 040 LI 190 50 190 40 LI 165 40 85 25 LI 180 40 180 75 LI 85 70 165 40 SA 180 40 MC 165 40 0 0 000 LI 170 40 190 40 LI 135 40 165 40 LI 180 75 75 75 LI 80 60 75 60 LI 75 75 75 60

Qui vedi la mia simulazione dove ho evidenziato all'interno dell'opamp il tuo modello semplificato con generatore di tensione ideale controllato. Se fosse così, la corrente che esce dall'opamp dovrei ritrovarmela agli ingressi dell'opamp ma la simulazione mi dice, correttamente, che la corrente all'ingresso degli opamp è praticamente nulla. Quindi non è questo il modello che viene usato per la simulazione. E se fosse questo andrebbe contro l'evidente errore che ci sia corrente agli ingressi.

pozz ha scritto:

[cut]

Pozz,

probabilmente ti ho detto delle fesserie abbastanza grosse, purtroppo non ho tempo per verificare. Ci ho pensato su un po' meglio e penso che quest'altro circuito sia più "rispondente":

[FIDOCAD] MC 105 50 2 0 020 MC 185 25 0 0 000 MC 110 55 1 0 080 MC 165 25 0 0 080 MC 155 30 0 0 480 MC 105 25 2 0 010 MC 110 35 1 0 080 MC 125 30 1 0 080 LI 110 45 110 55 LI 105 25 110 25 LI 110 25 110 35 LI 110 25 125 25 LI 125 25 125 30 LI 125 40 125 75 LI 155 50 155 75 LI 155 75 110 75 LI 110 75 110 65 LI 105 50 110 50 LI 155 30 155 25 LI 155 25 165 25 LI 175 25 185 25 TY 130 35 5 3 0 0 1 * Rcm+ TY 95 60 5 3 0 0 1 * Rcm+ TY 100 35 5 3 0 0 1 * Rd MC 135 75 1 0 000 TY 135 85 5 3 0 0 0 * Alim Negativa

Continuerò a pensarci nei ritagli di tempo...

M

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Michele Ancis ha scritto:

Non sono d'accordo. Se il simulatore usasse il circuito da te proposto, la corrente in uscita dall'opamp dovrebbe ritrovarsi in entrata dall'alimentazione negativa!! Ciò vorrebbe dire che dal pin di alimentazione negativa esce potenza, anzichè entrare!!! Inoltre, il mio spice dà una corrente quasi nulla sul pin di alimentazione negativa.

Il Fri, 27 Jan 2006 15:55:00 GMT, pozz ha scritto:

dall'alimentazione

uhm..la potenza sarebbe giusta, per quello non ci sarebbe problema. Però - come osservi giustamente - la corrente che scorre nel generatore pilotato dovrebbe anche scorrere nel generatore di alimentazione.

Allora mi sa che veramente c'è un nodo GND, globale, là dove ho indicato il "-" del generatore controllato (che ho chiamato "alimentazione negativa").

Boh, che programma hai detto che è? Mo, a furia di dir fesserie, mi sono affezionato e bisogna che ne venga accapo!

M

Michele Ancis ha scritto:

dall'alimentazione

Si, mi sembra che questa sia la soluzione più probabile... anche se non capisco come faccia ad ottenere risultati veritieri.

E' il simulatore freeware della Linear, non male. Lo puoi scaricare liberamente. E, sinceramente, si può anche usare alla Fidocad per scambiarci gli schemi elettrici sulle news, visto che i file che genera sono tutti ASCII abbastanza piccoli.

Ma ho provato anche con un simulatore Cadence e accade più o meno la stessa cosa. C'è qualcosa che non riesco a spiegarmi...

pozz ha scritto:

il

liberamente.

Boh, tra l'altro ho testé controllato cosa usa il mio simulatore (Agilent ADS), che non è però orientato alla "bassa frequenza". Ha due modelli di OpAmp, uno nonlineare, che ha esattamente TRE terminali e dunque - anche senza provare - siamo sicuri che ha dentro qualche arcano mistero ;-)

L'altro, chiamato "OpAmpIdeal" perché è lineare, ha CINQUE pin ed è come ti ho disegnato l'ultima volta, solo che il "-" del gen di uscita è indipendente dall'ingresso.

In entranVe i circuiti, comunque, le alimentazioni fungono da parametri, per limitare lo swing di uscita e - nel caso del componente nonlineare - per dare effetti di saturazione...

Mi spiace non avere molto tempo da dedicare all'argomento, ma se trovi qualcosa, magari scrivi due righe sull'NG...Che non frequento spesso ma...Ci proverò :)

M

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Michele Ancis ha scritto:

Ma questo meno sarà collegato da qualche parte, no?

Ok, grazie lo stesso dell'aiuto... strano che nessuno qui ne sappia di più.

Ti avevo detto che cosa capitava: il modello dell'op amp non era fatto per modellare le correnti di alimentazione (anche se il modello rispetta le equazioni dell'elettrotecnica). La cosa non ti ha convinto e quindi non ho piu` aggiunto nulla :)

I modelli di op amp usano quasi sempre all'interno il nodo 0, gnd, da cui se ne va la corrente che manca. L'uscita e` modellata da un generatore di tensione pilotato e collegato a gnd.

--

Franco

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pozz ha scritto:

[..]

Si, ovvio. Però a differenza dell'altra implementazione, questo pin è visibile dunque puoi collegarlo dove ti pare. Non così per l'altro modello, che ha un pin "nascosto" e messo a GND.

[..]

Si ma guarda che, come anche Franco ti ha detto, il barbatrucco consiste in quel nodo a GND...Insomma c'eravamo arrivati, no?

M

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Franco ha scritto:

Dai, ci stavamo girando intorno ;-)

M

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