Jump to content
    

помогите стабилизировать неинвертирующий широкополосный УМ на ОУ?

Помогите с ликбезом, пожалуйста. Как грамотно подавить низкочастотную часть полосы неинвертирующего усилителя? С инвертирующим все понятно, но в неинвертирующей схеме ОС по НЧ все выравнивает. А т.к. используется средняя точка с другого усилителя конечной мощности и полосы, стараюсь к ней лишнего, вроде индуктивностей, не подсоединять.

Чтобы было проще объяснять, вот упрощенная, почти хрестоматийная схема.

Capture.png

Схема вообще такая потому что полоса от 100кГц (ниже смещение и выходные емкости не позволяют) почти до 10МГц. т.е. до 2МГц должно быть без крутых завалов и изгибов фазы.

Поэтому выходных усилителей сигнала, сложно-стабилизированных источников смещения, составных транзисторов реализовать не смог.

Последняя затычка с которой столкнулся, конденсатор на выходе, совместно с катушкой нагрузки и резисторами ООС дают устойчивый низкочастотный звон, т.е. дрейф. Если бы в нагрузке не было индуктивности... но она есть и может менять значение в широких диапазонах.

В случае инвертирующего усилителя, вход подключается к ОС, поэтому туда прекрасно вставляется конденсатор, по номиналу отличный от Co и низы отрезаются.

А вот как в неинвертирующем грамотно низы зарезать, не знаю.

 

//Предвижу возможный совет, воткнуть катушку параллельно Rlf - не выйдет, т.к. таких катушек в природе не бывает, это больше 20мГн, а у них емкость за 10пФ и потери. выше 200-300кГц такая ООС работать не будет. так что надо что-то другое.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нарисовано, вроде, в симуляторе. LTspice? Так покажите, что за звон (он же, почему-то, дрейф). C1, что упоминаете, на схеме не видно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нарисовано, вроде, в симуляторе. LTspice? Так покажите, что за звон (он же, почему-то, дрейф). C1, что упоминаете, на схеме не видно.

Извиняюсь. На картинке переименовал во мнемоническое Co. Тут она единственная.

Всякие компенсационные емкости в ОС не показываю, т.к. они к вопросу не относятся - успешно ограничивают полосу и убирают ВЧ звон.

 

Вот вариация с выходным конденсатором.

 

Ниже, V(opa2) - на выходе операционника. V(B ) на входе индуктивной нагрузки (L1 на рисунках ниже)

Capture.png

Capture1.png

 

А без выходного конденсатора - все равно с эмиттера нескомпенсированная низкочастотная часть тока утекает.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А что по схеме на втором выводе катушки? На вашей картинке он не подключен. Если он на земле и конденсатор только разделительный, то можно попробовать перейти на двухполярное питание усилителя, конденсатор убрать, а последовательно с катушкой у земли добавить токовый шунт для контроля тока через катушку. Напряжение токового шунта добавить в сигналы обратной связи.

No woman - no cry. Нет конденсатора - нет резонанса.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну, либо средняя точка (тогда нулевая постоянная составляющая особенно важна, чтобы не сажать схему средней точки)

либо симметричный инвертирующий усилитель, что есть цель работы.

 

Если он на земле и конденсатор только разделительный

нельзя его на землю. посмотрите на питание. между нулем и +36.

 

то можно попробовать перейти на двухполярное питание

Для усилителя оно "двухполярное", т.к. усилитель смещен и развязан конденсаторами. Но по той же причине надо избегать "мучать" среднюю точку постоянкой и низкочастотным сигналом.

Переходить на источник с отрицательным напряжением не представляется возможным. Отрицательный флайбэк источник потребуется более мощный и сложный чем источник средней точки под смещение. Еще и шуметь будет безобразно.

 

а последовательно с катушкой у земли добавить токовый шунт для контроля тока через катушку. Напряжение токового шунта добавить в сигналы обратной связи.

Это и есть цель.

Хочу сообразить что-то вроде этого, но на ВЧ:

pss_itun_p.png

(http://reanimator-h.narod.ru/itun_pub.htm)

Но сначала надо сделать верхнюю и нижнюю часть устойчивыми.

Правда и в таком виде пока не удалось схему заставить работать никак.

Почему эта схема? Классическая схема Хоуленда в мостовом варианте использует инвертор выходного сигнала. На ВЧ это не годится, т.к. инвертор с выходным каскадом кроме инверсии создает фазовый набег. Да и вообще ведущая часть плохо балансируется, особенно на ВЧ.

 

А в данном варианте вроде все симметрично относительно одного управляющего сигнала. Но вот неинвертирующий усилитель звенит.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В случае инвертирующего усилителя, вход подключается к ОС, поэтому туда прекрасно вставляется конденсатор, по номиналу отличный от Co и низы отрезаются.

А вот как в неинвертирующем грамотно низы зарезать, не знаю.

И здесь точно так же http://www.skilldiagram.com/gl4-5.html либо на входе (Рис. 4.6.), либо в цепи обратной связи (Рис. 4.7.).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может, между выходом ОУ и точкой соединения диодов вставить параллельно R и C? Фазу сдвинуть.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вы привели картинку(ИТУН), в которой плечи уже СИЛЬНО не симметричны!!!

Инвертирующее включение не равно не инвертирующему по параметрам, как ни крути. Особенно на ВЧ. Сделайте нормально: На входе THS 4521 затем инвертирующие усилители на ОУ с любыми нужными вам фильтрами - умощняющий выход на транзисторах. Вообще на 10МГц использовать операционные усилители чревато некоторыми проблемами с устойчивостью, пролазами, интермодуляционными искажениями и прочими приключениями, играйтесь в общем!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что за операционный усилитель используется с питанием от 36 Вольт и полосой большого сигнала 10 МГц?

Где полная схема усилителя? Почему мы должны угадывать?

Share this post


Link to post
Share on other sites

подавить низкочастотную часть полосы неинвертирующего усилителя?

поставить на входе конденсатор и резистор?

по поводу буфера посмотрите AN47 - High Speed Amplifier Techniques

PS устойчивость источника тока нагруженного на индуктивность - отдельный вопрос

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может, между выходом ОУ и точкой соединения диодов вставить параллельно R и C? Фазу сдвинуть.

в смысле, задвинуть дальше 180 градусов, на следующий период? мм... как последний вариант я думал. но задача широкополосная; это переносить проблему из одного места в два других.

Хотя, я сейчас думаю над заменой цепи смещения диодов на усилительный каскад(снизу) со смещением резисторами, там без конденсатора никак. даже не знаю еще где вылезет.

 

 

Вы привели картинку(ИТУН), в которой плечи уже СИЛЬНО не симметричны!!!

Ну естественно. Абсолютно симметричных схем не бывает. Но у обоих ОУ (если не ставить входных фильтров) достаточно высокое входное сопротивление, чтобы не просаживать ведущий ОУ. Выходы же у них достаточно симметричны благодаря идентичности ОУ и скорректированному к-ту усиления. Кстати, именно поэтому и упираюсь в ОУ, что они позволяют получить близкие выходные параметры с и без инверсии.

 

По поводу двухвыводного ОУ, ничего не имею против. Я еще не определился с ведущим ОУ. С таким все проблемы бы решились сами собой! НО!

 

Но THS4521, как и большинство Rail-to-Rail отпадают - слишком узкая полоса, гарантирующая сомовозбуждения catfish.gif. Он же должен еще и предусиливать сигнал генератора. К тому же он 5-вольтовый. Это еще большая головная боль, как сделать симметричное питание +/-5V относительно виртуальной точки +18V. Согласитесь, питание +-15V относительно +18 организовать и проще, и отклонение допустимо большее.

В общем, я пока подходящих 1G=400МГц ОУ с большим Vss и инверсными выходами не нашел. :( Делать на входе за пределами ООС инвертор на транзисторе - тоже безобразие, узкополосное, с нелинейными искажениями.

 

Вообще на 10МГц использовать операционные усилители чревато некоторыми проблемами с устойчивостью,

АТО! в этом и проблема. Но без ОУ становится совсем сложно.

Месяц тыркался стучался по производителям ГаН транзисторов и драйверов - D-класс отпадает. Ключевые Мосфеты и Ганы на таких частотах тянут (кстати, довольно неплохо) только полумост с резистивной и емкостной нагрузкой. А индуктивную, особенно в полном мосту, не тянут без тяжеловесных ZVS контуров, которые ставят крест на всей затее.

 

=L.A.=

LM7171. вопрос принципиальный. какие есть приемы для подавления НЧ возбуждения в неинвертирующей схеме с ООС от LC-нагрузки.

 

PS устойчивость источника тока нагруженного на индуктивность - отдельный вопрос

да-да, это тот самый вопрос! Если заменить индуктивность, или конденсатор резистором, то вопроса уже не встает, но от них никуда не деться. :( в общем пока до источника тока далеко, заставить бы усилитель мощности работать устойчиво.

 

По поводу входного RC фильтра. В инвертирующем усилителе это правильно, т.к. резистором там служит Rg, идущий на инвертирующий вход, который эквивалентен средней точке, но является частью ООС и потому устойчив.

А в неинвертирующем усилителе вместо Rg, резистор надо будет ставить на задающую среднюю точку, что по моему неправильно. Т.е. в симуляторе я этого скорее всего не увижу... а вот в макете как пить дать, огребу. Либо задающий среднюю точку ОУ просядет, что совсем плохо. А в лучшем случае всякий мусор с него будет поступать на сигнальный вход. Бросать же резистор на инвертирующий вход тоже вроде-бы неправильно. По поводу кодненсатора в ОС между Rg и средней точкой - эффект очень слабый, т.к. не ослабляет КУ ниже "1". А КУ=1 - это порог возбуждения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. "По поводу двухвыводного ОУ, ничего не имею против. Я еще не определился с ведущим ОУ. С таким все проблемы бы решились сами собой! НО!"

Это не ДВУХВЫВОДНОЙ ОУ!!!!Это ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ усилитель.

2."Но THS4521, как и большинство Rail-to-Rail отпадают - слишком узкая полоса, гарантирующая сомовозбуждения . Он же должен еще и предусиливать сигнал генератора."

Полосы для 10 МГЦ у него с значительным запасом по фазе! Гармоники великоваты на этой частоте, но Вы же хотите на ОУ!

3. "Это еще большая головная боль, как сделать симметричное питание +/-5V относительно виртуальной точки +18V" Вы даташит прочитайте! Он вполне себе однополярное питание потребляет.

4. Вообще на 10МГц использовать операционные усилители чревато некоторыми проблемами с устойчивостью, Это я вам НАМЕКНУЛ, что схемы входных усилителей осицллографов обеспечили бы вам почти все необходимые характеристики по усилению напряжения, а уж с мощностью на транзисторах можно легко обойтись и без ОУ!

5. Вы бы обрисовали целевую задачу, Какой конкретно сигнал усиливать и для каких целей!

6. Какие ключевые каскады, когда вы говорите про усиление гармонических сигналов????

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это не ДВУХВЫВОДНОЙ ОУ!!!!Это ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ усилитель.

Переводить это устройство можно несколькими разными словосочетаниями. Выхода у него все равно будет два. Хоть пеньком по сове, хоть совой по пеньку - работать в заданных диапазонах частот и напряжений, особенно rail-to-rail модели не будут.

По крайней мере я подходящих по параметрам "полно-дифференциальных" усилителей не нашел.

Я буду безумно рад, если таковые существуют.

 

Полосы для 10 МГЦ у него с значительным запасом по фазе! Гармоники великоваты на этой частоте, но Вы же хотите на ОУ!

"я хочу". А есть лучше варианты?

Каким физическим образом запас по фазе может быть шире полосы? Отсечка должна быть не меньше пары декад выше рабочей частоты, чтобы не иметь проблем с фазой на ВЧ.

А сколько у него полоса на +20dB ?

Гармоники великоваты на этой частоте

-50dBc меня устроит.

 

Вы даташит прочитайте! Он вполне себе однополярное питание потребляет.

Любой операционник потребляет однополярное питание, если подавать на его выходы сигналы со смещением "средняя точка".

Так вот в условиях задачи размах от минуса до плюса "от рельсы до рельсы" - 36 вольт... Ну 30, скажем, с учетом стабилизации питания и падении на повторителях выходного каскада.

THS4521 ABSOLUTE MAXIMUM Supply Voltage, Vs– to Vs+ 5.5 V

И куда его сунуть с такими параметрами?

Не годится он для силовых схем - чисто сигнальная микросхема.

 

Это я вам НАМЕКНУЛ, что схемы входных усилителей осицллографов обеспечили бы вам почти все необходимые характеристики по усилению напряжения, а уж с мощностью на транзисторах можно легко обойтись и без ОУ!

Начнем с конца.

У меня нет опыта изготовления высокочастотных выходных каскадов с усилением порядка 20дБ с 24-36В размахом на транзисторах. Под индуктивную нагрузку.

Я попробовал, не получилось. Либо звон, либо искажения.

На такой частоте получилось только на эмиттерных повторителях, причем на однокомпонентных транзисторах со внушительным током покоя (составные тоже звенят).

Значит усиливать должен некий предусилитель. В схеме Реаниматора - это два каскада. Допустим я задаю на них к-ты около 8x и 4x.

Лучше, линейнее, операционного усилителя я не знаю как сделать. Ну в смысле образования не хватает; не то что я не верю в возможность этого.

Вы бы не могли подкинуть подходящую по параметрам "схему входных усилителей осицллографов"?

 

Вы бы обрисовали целевую задачу

Задача, (см схему в первом посте) питать выходные катушки чистыми синусоидальными сигналами на максимально возможном токе, в диапазоне перестройки частоты от 100кГц до нескольких МГц. Возможно и "многочастотное" возбуждение.

Диапазон катушек от 10мкГн до 1мГн. Индуктивность может меняться по ходу. Т.е.требуется хорошая устойчивость.

Т.е. с линейной фазовой и ровной АЧХ по току. На напряжение грубо говоря плевать, лишь-бы оно не выжигало ничего.

По моему понятно, что желательна мостовая схема.

Пока что имеющиеся ублюдочные усилители нам не дают ни достаточной полосы ни равномерности параметров. Да еще и постоянный ток по катушке пускают.

 

---------------

 

Чтобы обеспечить завал по НЧ, пока попробовал запихать инвертор внутрь инвертирующего усилителя, как на картинке

Capture.png

 

Беда в том, что этот инвертор - он же линия задержки. Причем фазовый набег в нем гораздо больше чем в эквивалентном повторителе, если повторитель воткнуть в том же месте. Разница около 18 градусов, что почему-то вдвое больше чем в комбинации простых инвертирующего и неинвертирующего усилителей.

Как бы задержать тогда фазу в инвертирующем усисилителе (картинка в первом посте), чтобы подровнять оба плеча?

Share this post


Link to post
Share on other sites

запихать инвертор внутрь инвертирующего усилителя
зачем еще один опер в ОС?

просто внешний инвертор или гуглите "single ended to differential converter"

PS усилитель без элементов защиты долго не проживет

Share this post


Link to post
Share on other sites

LM7171. вопрос принципиальный. какие есть приемы для подавления НЧ возбуждения в неинвертирующей схеме с ООС от LC-нагрузки.

*

Хороший операционник: быстрый, высоковольтный и недорогой. Только непонятно главное: зачем нужна полоса 10 МГц? По ссылкам все схемы низкочастотные - до 30 кГц. Я про источники тока, управляемые напряжением. Усилители радиочастотного диапазона обычно узкополосные и рассчитываются под определенное сопротивление нагрузки. Есть также и широкополосные усилители для лабораторных исследований, но цены могут шокировать.

 

Вот, например: http://www.bellnw.com/manufacturer/ENI/2100L.htm

 

 

Лучше, линейнее, операционного усилителя я не знаю как сделать. Ну в смысле образования не хватает; не то что я не верю в возможность этого.

 

Амплитуду можно масштабировать таким широко известным (в узких кругах) устройством как ТРАНСФОРМАТОР. По степени устойчивости трансформатор опередит любой ОУ.

Edited by =L.A.=

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.

×
×
  • Create New...