Jump to content

    
Sign in to follow this  
pqqp

Помогите пожалуйста разобраться с операционным усилителем

Recommended Posts

o_O, не сочтите за недоверие, но где у X&X такая схема? Просто на мой дилетантский взгляд в книге схемотехнике для профессионалов не может быть схем, требующих подбора ёмкости для обеспечения стабильности. Схема просто не должна допускать нестабильность. А в данном случае, по-моему, на хитрую ФЧХ ОУ накладывается ещё более хитрая ФЧХ ОС. Повторитель на ОУ сам по себе неустойчив, для этого в него и вводится внутренняя или внешняя частотная коррекция, а в вашей схеме реализовано реактивное сопротивление в цепи ОС повторителя.

 

Колебания на выходе усилителя тензодатчика наблюдаются при "чистом" питании моста и при "чистых" +/- 15 Вольт? Они возникают на выходе инструментального усилителя или только на выходе ОУ с двухтактным повторителем?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Колебания на выходе усилителя тензодатчика наблюдаются при "чистом" питании моста и при "чистых" +/- 15 Вольт?

Кстати да, вот это хорошая идея, вместо тензы подать на вход напряжение с ИП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Попробовал: колебания исчезают, если конденсатор меньше 470пФ, и увеличиваются по мере увеличения ёмкости.

Я вот совсем не могу понять, зачем Вы портите хороший опорный источник плохим ОУ. Его нужно выбросить со всеми транзисторами и конденсаторами, которые так все и всех возбуждают.

Share this post


Link to post
Share on other sites
o_O, не сочтите за недоверие, но где у X&X такая схема? Просто на мой дилетантский взгляд в книге схемотехнике для профессионалов не может быть схем, требующих подбора ёмкости для обеспечения стабильности. Схема просто не должна допускать нестабильность. А в данном случае, по-моему, на хитрую ФЧХ ОУ накладывается ещё более хитрая ФЧХ ОС. Повторитель на ОУ сам по себе неустойчив, для этого в него и вводится внутренняя или внешняя частотная коррекция, а в вашей схеме реализовано реактивное сопротивление в цепи ОС повторителя.

 

Колебания на выходе усилителя тензодатчика наблюдаются при "чистом" питании моста и при "чистых" +/- 15 Вольт? Они возникают на выходе инструментального усилителя или только на выходе ОУ с двухтактным повторителем?

В третьем издании. Взять можно здесь: http://rghost.ru/6kyMH7wxp Страница 596 рисунок 9.2D.

 

Колебания возникают в инструментальном усилителе. Вместо тензодатчика спаял друг с другом инверсный и неинверсный вход - колебания на выходе инструментального усилителя сохранились, амплитуда ±10мВ. Посмотрел на ножки питания: на +15 и -15 - наблюдаются колебания ±10мВ, Ref - колебания не наблюдаются. По совету Tanya, довесил конденсаторы 330нФ на ножки +15 Ref и Ref -15 - не помогло, ничего не изменилось. Порвал дорожку, соединяющую выход ИУ с NE5532 - колебания исчезли как на выходе, так и на ножках питания.

Вероятно неправильная разводка земли и питания.

 

Я вот совсем не могу понять, зачем Вы портите хороший опорный источник плохим ОУ. Его нужно выбросить со всеми транзисторами и конденсаторами, которые так все и всех возбуждают.

Tanya, я полностью с Вами согласен и больше так делать не буду. Просто плата разведённая и распаянная рядом лежит, почему бы и не попробовать?

Edited by o_O

Share this post


Link to post
Share on other sites
Tanya, я полностью с Вами согласен и больше так делать не буду. Просто плата разведённая и распаянная рядом лежит, почему бы и не попробовать?

Так попробуйте прямо выход опорного источника подать на мост. И выпаять лишние детали совсем.

 

Колебания возникают в инструментальном усилителе.

Не верится мне... Колебания.... они возникают в какой-то петле. Источником возникновения колебаний служит шум...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Не верится мне... Колебания.... они возникают в какой-то петле. Источником возникновения колебаний служит шум...

Пардон, неверно выразился =)

Колебания наблюдаются на выходе ИУ, а также в питании +15 и -15 примерно ±10мВ амплитудой.

 

Решил разобраться с питанием. Отключил источник питания от платы стал смотреть на напряжение: колебания исходят из импульсного источника питания. Запитался от лабораторного источника питания с линейными стабилизаторами: схема заработала! Шум в пределах 50мВ (от минимума до макисмума). Таким образом шум в шинах питания передавался на выход ИУ и затем усиливался в 10 раз ОУ. В самом начале пропустил из-за того, что возникли колебания в цепи +5: подключился к линейному БП, шум остался, подключился обратно, а зря.

 

Посоветуйте пожалуйста по фильтрации питания. Шум на шинах питания 20мВ 200кГц. LC подойдёт?

 

З.Ы. Большое спасибо всем за ценные рекомендации!

Share this post


Link to post
Share on other sites
В третьем издании. Взять можно здесь: http://rghost.ru/6kyMH7wxp Страница 596 рисунок 9.2D.

Ну во-первых, там изначально решалась задача борьбы с неустойчивостью при значительной ёмкостной нагрузке, создаваемой большим количеством блокировочных конденсаторов (цифровые схемы, короче), а у вас такой проблемы нет. А во-вторых, вас не смутило, что Хоровиц с Хиллом единичное усиление всё-таки почему-то установили при помощи двух резисторов на 10 кОм, а не непосредственного соединения эмиттера транзистора с И-входом? Полагаю, что если бы такая рационализация с экономией двух резисторов была бы допустима, Х&Х обязательно бы именно так и сделали.

 

Колебания возникают в инструментальном усилителе. Вместо тензодатчика спаял друг с другом инверсный и неинверсный вход - колебания на выходе инструментального усилителя сохранились, амплитуда ±10мВ.

<...>

Порвал дорожку, соединяющую выход ИУ с NE5532 - колебания исчезли как на выходе, так и на ножках питания.

Отключил источник питания от платы стал смотреть на напряжение: колебания исходят из импульсного источника питания. Запитался от лабораторного источника питания с линейными стабилизаторами: схема заработала! Шум в пределах 50мВ (от минимума до макисмума). Таким образом шум в шинах питания передавался на выход ИУ и затем усиливался в 10 раз ОУ.

Что-то тут всё равно не так. Если вы всё правильно описали (и если я вас правильно понял), то, по-моему, не стыкуется всё это в единую картину :mad:

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
... вас не смутило, что Хоровиц с Хиллом единичное усиление всё-таки почему-то установили при помощи двух резисторов на 10 кОм...

Илья, вы ошибаетесь, усиление там равно 2, обычный неинвертирующий каскад с Ку=1+R2/R3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, действительно, там неинвертирующее включение. Перепутал. Но, думаю, что всё равно там не просто так приведена схема с резисторами, а не с непосредственным соединением. А при непосредственном соединении эмиттера с И-входом, насколько я понимаю, ВЧ-ток через конденсатор будет протекать не только в цепь обратной связи, но и в нагрузку, минуя транзистор.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, не внимательно прочитал про колебания.

Однако там же написано следующее:

This circuit lets you adjust the output voltage: Vout = Vz(1 + R2/R3 ). But note that you are limited to having Vout ≥ Vz;

Тоесть единичное усиление возможно.

Как думаете, такой вариант будет работать стабильно? (Tanya, чисто академический интерес. Делать не буду.)

image.png

Сейчас требуется разобраться с фильтрацией питания и ФНЧ.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но, думаю, что всё равно там не просто так приведена схема с резисторами, а не с непосредственным соединением. А при непосредственном соединении эмиттера с И-входом, насколько я понимаю, ВЧ-ток через конденсатор будет протекать не только в цепь обратной связи, но и в нагрузку, минуя транзистор.

Чутье Вас не обманывает :)

Схема ТС изначально неустойчива:

post-4576-1467272117_thumb.png

 

Только если более правильно -эти резисторы "развязывают" выход эмиттерного повторителя (нагрузки) от инвертирующего входа ОУ на высоких частотах, позволяя работать С8. Иначе говоря С8 с резисторами образует дефференциирующую цепочку (если идти от выхода ОУ на его вход), которая дает опережение по фазе, которого так не хватает петле ООС на высоких частотах (особенно с учетом емкостной нагрузки).

Вот с резистором в ОС устойчивость уже есть, но обратите внимание на отработку отрицательного перепада -то о чем я говорил ранее, схема хорошо отрабатывает в плюс, но очень плохо в минус.

post-4576-1467272281_thumb.png

 

Схема с двумя транзисторами работает отлично даже без компенсации на емкостную нагрузку до 0,1мкФ:

post-4576-1467272326_thumb.pngpost-4576-1467272713_thumb.png

И кстати говоря ей совершенно не нужна эта емкость по выходу для АЦП, хотя она и не мешает :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Схема с двумя транзисторами работает отлично даже без компенсации на емкостную нагрузку до 0,1мкФ:

Понял, спасибо! Значит, зря я двухтактный повторитель с общей ОС подозревал - он благонадёжный оказался. Получается, что такую схему лучше всего использовать и для стабилизатора питания.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, работает, но если в нагрузке будет емкость более 1мкФ, то нужна компенсация. И кстати эта компенсация снижает скорость реакции на изменения в нагрузке. Более лучший результат дает компенсация через ESR конденсатора :)

 

На примере показана реакция на ток в нагрузке 10кГц@200мА - дает эффект на выходе всего 560мкВ. А в источнике питания еще сидит помеха 200кГц@100мВ -ее тоже практически не видно.

post-4576-1467277193_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest TSerg
схема хорошо отрабатывает в плюс, но очень плохо в минус.

 

Об этом часто не знают начинающие "схемотехники", что простейший ЭП имеет разную скорость заряда емкости нагрузки для "+" и "-" сигнала.

Если для "+" максимальный ток заряда может составить до Ic = dU * CL / Tf при постоянной заряда TL ~ (re + rb/h21e) * CL, то для "-" ток перезарада CL не может превысить ток эмиттера, поэтому максимальная скорость разряда не может превысить Ie/C, что и создает характерные нелинейные искажения на ВЧ.

Более того, выходное сопротивление ЭП на ВЧ может иметь ( и имеет для ВЧ-транзисторов) индуктивный характер, а потому переходные процессы могут иметь колебательный характер и даже выходить на режим автоколебаний при некоторой емкости нагрузки.

 

В примере ниже, хорошо видны и колебательная составляющая и медленный спад на "минусе" сигнала:

post-29537-1467278122_thumb.png post-29537-1467278128_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да, не внимательно прочитал про колебания.

Осмелюсь напомнить старую дискуссию о повторителе опорного источника на OPA350. Там на выход непосредственно подключался конденсатор большой емкости.

http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...st&p=644438

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this