Перейти к содержанию
    

Всем привет, хоть я не новичок, но с операционниками никогда особо не дружил. Моделирую в Микрокапе усилитель ошибки для ШИМ-контроллера. Схему прилагаю. Операционник AD822. На неинвертирующий вход - уставка, на инвертирующий выход ОС. Коэф. усиления выбран на уровне 5, к примеру. Когда на уставке 1В, на выходе с ОС 0В, то на выходе ОУ получаем 5В. Когда на уставке 1В, на выходе с ОС 1В, то на выходе ОУ получаем 1В. Но если на уставке 1В, а на выходе ОС допустим 0,95В, то на выходе получается напряжение не соответствующее коэф. усиления 5, вместо 0,05В*5+1В=1,25В в теории, а на практике получается 1,2В. При этом на резисторе на инвертирующем входе как раз и падает 50мВ, которых не хватает на выходе. А в случае, если на уставке 1,05В, а на выходе ОС 1В, то на выходе ОУ как раз 1,25В, несмотря на то, что на резисторе на инвертирующем входе падает все те же 50мВ. В чем тут подвох и как приплюсовать к выходному напряжению те 50мВ с резистора? Я понимаю, что операционник работает правильно, и закон Кирхгофа тоже работает, но все же 50мВ на выходе не хватает.

 

V8 - уставка

V9 - выход ОС

V10 - питание +10В

R7 поставлен просто так, конечно он ни на что не влияет

post-77308-1388960278_thumb.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Подвох, возможно, в модели операционника, которую использует Микрокап. Попробуйте подать операционнику двуполярное питание, чтобы избавиться от возможных заморочек rail-to-rail.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Пользователь =AK=, спасибо за рекомендацию, но, к сожалению, установка двухполярного питания не дала эффекта. А вообще на реальном операционнике такого эффекта не наблюдается? Ведь ОУ по своим фундаментальным особенностям стремится выровнять потенциалы на входах, и при условии, что на + входе ОУ допустим 1В, то на - входе ОУ операционник должен "выставить" 1В, но только со стороны входа, и падение напряжения в 50мВ на резисторе R5 (по схеме) он не чувствует, наверное.

 

Посмотрел напряжение прямо на инвертирующем входе ОУ, и да, оно равно 1В. На резисторе R5 50мВ, напряжение с ОС 0,95В, все правильно. Только на выходе 1,2В вместо 1,25В.

 

Нашел в интернете схему дифференциального усилителя, добавил резистор R8, и схема заработала идеально. Коэффициент усиления также 5, только теперь другая крайность, усилитель чисто дифференциальный, и при равенстве входных напряжений на выходе 0. А при разности сигналов, допустим, в 0,05В, на выходе ОУ 250мВ. Только не пойму, почему первая схема дает 1В на выходе при равенстве входных напряжений и величине входных напряжений 1В, а вторая не дает 1В на выходе, хотя отличие всего-лишь в одном резисторе и то как делителя.

post-77308-1388968115_thumb.jpg

Изменено пользователем Фролов Максим

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Моделирую в Микрокапе усилитель ошибки для ШИМ-контроллера.

Не понятно, зачем в приведенной схеме что-то еще и моделировать,

эт все равно что 1+1+1 складывать столбиком.

На то он и операционный усилитель, что при упрощеном расчете схем на котором,

принимают его коэф. усиления без ОС равным бесконечности и входные токи -

равные нулю.

Если же хотите получить какие-то точностные хар-ки, например за счет конечности

входных токов, то необходимо уровнять величины сопротивлений по входам,

что у вас и получилось во второй схеме.

(Хотя от смещения нуля, в приведенной схеме, никуда не уйти.)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Не смог понять вопроса. Но что сразу резануло глаз -- отсутствие резистора.

Добавьте 40 килоом с неинвертирующего входа на землю.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase.../opampvar6.html

Изменено пользователем Tarbal

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Непонятна роль резистора нагрузки 500К. Он не нужен абсолютно.

 

Только не пойму, почему первая схема дает 1В на выходе при равенстве входных напряжений и величине входных напряжений 1В, а вторая не дает 1В на выходе, хотя отличие всего-лишь в одном резисторе и то как делителя.

 

Потому, что первая схема это непонятно что, а вторая дифференциальный усилитель.

Кстати если приглядеться, то к неинвертирующему входу подключен точно такой же делитель.

При равенстве потенциалов входов ОУ, вторые концы 40К (50К) тоже будут иметь равные потенциалы. А значит на выходе ОУ будет в точности то же самое напряжение как и на втором конце 40К (50К) резистора с неинвертирующего входа. В данном случае ноль.

 

Можно конечно посчитать токи и напряжения, но из соображений симметрии ответ уже очевиден.

 

 

Можно и вот так рассуждать:

 

Первая схема имеет несимметричные входа. Для простоты предположим, что мы подали такую комбинацию на входы, что на выходе получили ноль.

Напряжение сигнала, поданого на инвертирующий вход будет поделено делителем, а напряжение подведенное к неинвертирующему входу придет в первозданном виде, поскольку ток через входной резистор не течет (практически).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Нашел в интернете схему дифференциального усилителя, добавил резистор R8, и схема заработала идеально. Коэффициент усиления также 5, только теперь другая крайность, усилитель чисто дифференциальный, и при равенстве входных напряжений на выходе 0. А при разности сигналов, допустим, в 0,05В, на выходе ОУ 250мВ. Только не пойму, почему первая схема дает 1В на выходе при равенстве входных напряжений и величине входных напряжений 1В, а вторая не дает 1В на выходе, хотя отличие всего-лишь в одном резисторе и то как делителя.

В первой схеме, при изменении V8 Ку=1+R6/R5, что составит +5, а при изменении V9 Ку=-R6/R5, что составит -4. Вот поэтому Вы и "теряете" 50 мВ.

 

Простой дифф усилитель с дополнительным резистором R8 имеет при изменении V8 Ку=1/(1+R7/R8)*(1+R6/R5), что составит +5, а при изменении V9 Ку=-R6/R5, что составит -5. Поэтому при равенстве V8=V9 выход и будет 0, а разница входов в 50 мВ даст разницу на выходе 250 мВ, как и должно получиться.

У простого дифф усилителя по Вашей схеме Rвх- будет 10 кОм, а Rвх+ целых 60 кОм. Если у Вас источники сигналов с низким выходным сопротивлением, вроде идеальных батарей V8, V9, то результат будет точным. Если какие-то реальные источники с выходным сопротивлением, например, 1 кОм, точность упадет.

 

Вам какой результат-то нужен? Чтобы при V8=1 и V9=1 на выходе было 1? Или 0?

 

P.S. И еще, использование первой схемы в цепи ООС любого другого устройства даст Вам разные характеристики управления, как частотные, так и по глубине, для уставки и для петли ООС. Про это не нужно забывать.

 

Добавка:

Сейчас есть хорошие разностные (difference) усилители, вроде AD628 и инструментальные вроде AD8227. Уставку заводят на REF. Если посмотрите, как они устроены, то многое станет понятнее.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Во-первых, нижайший поклон за такое доступное разъяснение от пользователей Tiro и Tarbal. Во-вторых, результат нужен в принципе любой правильный, это усилитель ошибки для компаратора ШИМ-контроллера, сравнивать с пилой. Таким образом, если регулятор отрабатывает уставку точно, то на выходе точного диф. усилителя я получу 0, но 0 я не могу сравнить с пилой, но я могу организовать сдвиг уровня, допустим на AD8130 и сдвинуть напряжение с усилителя ошибки на, допустим, 2 В, и уже это смещенное напряжение сравнивать с пилой, тогда сигнал с усилителя ошибки будет смещать 2В в плюс или в минус корректируя выходное напряжение до уровня уставки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Во-вторых, результат нужен в принципе любой правильный, это усилитель ошибки для компаратора ШИМ-контроллера, сравнивать с пилой. Таким образом, если регулятор отрабатывает уставку точно, то на выходе точного диф. усилителя я получу 0, но 0 я не могу сравнить с пилой, но я могу организовать сдвиг уровня, допустим на AD8130 и сдвинуть напряжение с усилителя ошибки на, допустим, 2 В, и уже это смещенное напряжение сравнивать с пилой, тогда сигнал с усилителя ошибки будет смещать 2В в плюс или в минус корректируя выходное напряжение до уровня уставки.

Тогда Вас устроит простой разностный усилитель по первой Вашей схеме. Если только один вход, то инструментальник избыточен.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Пользователь Tiro, но чем тогда хорош простой разностный усилитель, если именно в этом включении он дает ошибку (в моем случае 50мВ). Это же вносит статическую ошибку в цепи усилителя ошибки, получается усилитель ошибки с ошибкой. ОС же всегда заводится на инвертирующий вход, по которому как раз и набегает ошибка. Прикрепляю схему усилителя ошибки с высокоомными входами и сдвигом уровня. Схема работает правильно. Единственное, не пойму как рассчитать коэффициент усиления такого диф. усилителя. Первая половина (X2, X3) дает коэф. усиления 2 и вторая половина (X1) дает коэф. усиления 3. Общий коэф. усиления 6. Но коэф. усиления 6 ни то, ни сё. Можно конечно сделать коэф. усиления 10, 20. А формулы ни у кого нету? И еще вопрос: понятно, что при такой схеме регулятор будет "шалить" по-полной, даже при небольшом коэф. усиления. Главное, чтобы регулятор стабильно держал выходное напряжение согласно уставке, но время установления выходного напряжения после изменения нагрузки можно сделать допустим 1с. То есть включили нагрузку, напряжение просело, обратная связь совместно с усилителем ошибки отследили изменение выходного напряжения и за время 1с. регулятор должен плавно поднять напряжение до уставки. Кто подскажет, куда надо поставить RC в обратной связи, чтобы затянуть время отрабатывания регулятора до 1с?

post-77308-1389049809_thumb.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Пользователь Tiro, но чем тогда хорош простой разностный усилитель, если именно в этом включении он дает ошибку (в моем случае 50мВ). Это же вносит статическую ошибку в цепи усилителя ошибки, получается усилитель ошибки с ошибкой.

 

Я бы на вашем месте сначала разобрался принципиально, без привязки к модели какого-то конкретного ОУ, что такое "усилитель ошибки", как он работает и зачем вообще он нужен.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Ваша последняя схема - инструментальный усилитель. Почитайте доки, например, на INA118, AD620. Там довольно подробно описана работа таких усилителей (и формула расчета Ку есть :)).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Спасибо пользователю A.Lex, я почитал и INA118 и AD620. Мне понравился INA118. А вход REF это для обеспечения сдвига уровня?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Спасибо пользователю A.Lex, я почитал и INA118 и AD620. Мне понравился INA118. А вход REF это для обеспечения сдвига уровня?
Да.

 

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Так можно использовать INA118 в качестве хорошего усилителя ошибки?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...