[Zinka 1]

40mA, 1 Ом.

И еще, телепатическим путем провидел я, что задача автора - измерять малые изменения образца, служащего нагрузкой на постоянном токе.

Не угадали. Задача - создавать магнитное поле очень высокой стабильности.

Изменения нагрузки - только за счет внешней температуры.

Входного сигнала - вообще нет, как такового.

Возможно, в течение длительного времени (сутками).

Отсюда - ей нужен источник с чрезвычайно малым дрейфом в первую очередь.

Быстрые изменения в нагрузке не ожидаются, поэтому и возможно ставить параллельные конденсаторы большой емкости. Но это - неправильный путь.

Именно так.

 

Правильный - выбор хорошего операционника, прецизионного и с большим запасом по фазе. Я указал на К140УД17; если нету, то буржуйский аналог OPA177 кажется.

ОР177 в тумбочке есть. Давно применяю. Правда, по шумам он - не очень.

На данный момент - есть и получше в этом смысле. AD8675, например.

 

Второе. Возбуд возникает от задержки в петле обратной связи. Индуктивность вносит такую задержку уже по своей физической природе. Тогда включение последовательного резистора - правильный ход, так как уменьшает вклад реактивного компонента и уменьшает добротность звенящих цепей.

Вместе с тем: следует по возможности уменьшить и все остальные задержки. Основная из них это задержка в дополнительном каскаде - усилителе мощности, даже если это единичный транзистор. Наиболее выигрышной в этом отношении является каскодная схема, которую я воспроизвел в предыдущем посте. Потому что в ней выход ОУ непосредственно соединен с нагрузкой, то есть никакой дополнительной задержки не вносится принципиально. Моей практикой повышенная стабильность этой схемы подтверждается.

Спасибо.

Надеюсь, что хватит снижения добротности за счет резистора и большой емкости.

 

 

Такой вариант тоже работает. Подавление сигнала источника V1 около 90дБ. При увеличении емкости С2 (и одновременном увеличении С1) токовые шумы L1 снижаются.

Спасибо, посимулирую тоже этот вариант.

 

[Tanya 4]

Спасибо, посимулирую тоже этот вариант.

Что тут симулировать...

Лирическое отступление в форме негодования...

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

Вот некоторые (не будем показывать пальцем... их много) не хотят немного подумать, а вместо этого трясут грушу и бегают вокруг с разноцветными бубнами...

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

Вот представьте - Вы крутите руками задатчик напряжения на катушке-соленоиде, глядя на амперметр... Что увидим? Увидим медленный дрейф тока - катушка нагревается - сопротивление меняется, но очень медленно... потом стабилизируется. Мы немного увеличиваем напряжение - ток тоже увеличивается и т.д. Но все точнее и точнее.

Обратим внимание, что дрожание выходного напряжения мало меняет ток, а вот если параллельно поставить конденсатор, то ток будет... догадаемся сами. Если уж ставить конденсатор, то через резистор с выхода на землю - делаем пассивный фильтр. Но это усложнит регулировку.

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

Отсюда вывод - стабилизатор напряжения, управляемый ПИ-регулятором, следящим за током (напряжением на шунте). Просто и понятно. (?)

[Alexashka 0]

Если уж ставить конденсатор, то через резистор с выхода на землю - делаем пассивный фильтр. Но это усложнит регулировку.

Вы не внимательны, в моей схеме именно это и нарисовано - пассивный фильтр, резистором является выходное сопротивление транзистора. Более того, это практически есть интегральный регулятор, следящий за током (был бы ПИ, если бы была пропорциональная ветвь).

 

 

Обратим внимание, что дрожание выходного напряжения мало меняет ток, а вот если параллельно поставить конденсатор, то ток будет... догадаемся сами.

Если конденсатор параллельно катушке, то просто появится резонансный пик -частота на которой усилитель не может успешно управлять током через параллельный LC контур по причине его огромного сопротивления. А в остальном (в плане подавления напряженческих шумов усилителя) абсолютно тоже самое.

[Tanya 4]

Вы не внимательны, в моей схеме именно это и нарисовано - пассивный фильтр, резистором является выходное сопротивление транзистора. Более того, это практически есть интегральный регулятор, следящий за током (был бы ПИ, если бы была пропорциональная ветвь).

 

) абсолютно тоже самое.

Видела и Вашу схему... Но это не то же самое. Ток, идущий через конденсатор, идет мимо шунта, как и должно быть. Это Вам +. Но небольшой. Тут низкочастотные компоненты важны. Вы же не учитываете, что низкочастотные шумы больше? А поставим побольше конденсатор - потеряем управление. Но ПИ-регулятора у Вас и нет. Это - .

Что тут симулировать... Логика простая - индуктивность соленоида дает задержку, что в данном случае хорошо - мы интегратором подстраиваемся удобно.

Вот добавлю. Температурный коэффициент сопротивления металлов порядка 0.5 процента на градус. Это значит, что для хорошей стабильности нужно иметь коэффициент усиления на низкой (нулевой) частоте как можно больше - интегратор.

[Alexashka 0]

Вы же не учитываете, что низкочастотные шумы больше?

Учитываю :) Если Вы посмотрите на график который посерединке в том моем сообщении, то увидите, что виляние V1 (будем считать это шумами напряжения) на ток через индуктивность уменьшается с уменьшением частоты (усиление интегратора растет в эту сторону). Значит, если даже допустить, что у нас там фликер, спектральная плотность токовых шумов будет постоянной величиной. А интегральный вклад этой области мизерный. Эта низкочастотная область, где работает интегратор, подавляя все колебания тока - тут уже не работает конденсатор фильтра. Зато он хорошо фильтрует спектр выше этих частот, за что ему и спасибо.

А устойчивость не нарушится, если пропорционально емкости фильтра увеличивать емкость в обратной связи ОУ: работа компонентов должна быть слаженной :)

Возможно П-звено даст лучшее подавление шумов/колебаний, вот это как раз и нужно просимулировать, чего я любезно предоставляю ТС.

[Меджикивис 0]

Не угадали. Задача - создавать магнитное поле очень высокой стабильности.

Изменения нагрузки - только за счет внешней температуры.

Входного сигнала - вообще нет, как такового.

 

Ну что же, все умные варианты, похоже уже изложили. Озвучу глупый. Если у Вас на первом месте - минимум шумов, то может быть лучше будет банальная пассивная стабилизация?

Всё равно меньше шум, чем шум резисторов, не получишь никаким ОУ, и термостабильность не будет выше, чем термостабильность использованных резисторов.

 

За то - полная устойчивость и отсутствие возбудов гарантированы B)

 

[Alexashka 0]

может быть лучше будет банальная пассивная стабилизация?

...

За то - полная устойчивость и отсутствие возбудов гарантированы B)

А как же быть с фильтрацией сверхнизких частот -типа колебания тока от температуры?

[Меджикивис 0]

Если она вызвана термонестабильностью резисторов, то - никак: любые схемы с ОУ не будут иметь термостабильность выше, чем резисторы, примененные в них.

 

Если речь о термонестабильности нагрузки, здесь нужен расчет. Ток 40 мА, нагрузка 1 Ом. Пусть термонестабильность будет 10% (думается мне, что все-таки меньше, но это ТС пусть подсчитывает; для прикидки беру заведомо худшее).

Тогда нестабильность падения напряжения будет 4 мВ. При питающем напряжении 4 вольта стабильность тока будет 0.1%

Не вижу особо больших трудностей повысить питающее напряжение раз в пять. Но где найти резисторы с точностью 0.02%

 

Так что весь вопрос в том, насколько именно большая точность автору необходима.

 

 

 

ЗЫ:

Если она вызвана термонестабильностью резисторов, то - никак

Можно, впрочем, подобрать резисторы с противоположным знаком ТКС. Это конечно шаманство, но для единичных экспериментальных конструкций я пошаманить никогда не чурался :)

 

 

 

(а если чо - и соленоид константаном намотать можно вместо меди)

 

[Alexashka 0]

Если речь о термонестабильности нагрузки, здесь нужен расчет. Ток 40 мА, нагрузка 1 Ом. Пусть термонестабильность будет 10% ...Тогда нестабильность падения напряжения будет...стабильность тока будет 0.1%

...

Но где найти резисторы с точностью 0.02%

Насколько я понял, требуется не точность, а стабильность. А ТКС резисторов (хороших) - единицы ppm, т.е порядка 0,0005% на градус, если заложить колебание температуры в 10*С, то получим нестабильность 0,005%, так что не вижу тут проблемы.

Но говоря об источнике напряжения Вы забываете, что у него тоже есть температурная нестабильность, которая в Вашем варианте прямиком превращается в токовую нестабильность. Хотя это больше к вопросу референсов, которые есть в любом стабилизаторе, но чем выше напряжение источника, тем больше проявляется нестабильность референса. Допустим у нас референс 2,5В, чтобы получить 25В нужно выходное поделить на 10, или по-другому референс помножить на 10, а в месте с ним помножить на 10 и его шумы и нестабильности.

 

(а если чо - и соленоид константаном намотать можно вместо меди)

Ну да кстати и обмотку можно сделать секционную и все секции включить параллельно: магнитный поток ведь все равно будет складываться, а сопротивление обмотки будет в N раз меньше, где N-число секций.

[Меджикивис 0]

Ну разумеется, что стабильность тока будет в любом случае не лучше стабильности опорного источника, который нужен также и для любого стабилизатора с ОУ. Похоже, у автора есть удовлетворяющий Ref, раз этот вопрос не ставился.

 

референс помножить на 10, а вместе с ним помножить на 10 и его шумы и нестабильности.

Будет громоздко конечно, но... Что если десять штук включить последовательно? Шумы не складываются, а наоборот усредняются.

Хотя, я думаю, что 10-вольтовые опоры должны быть современные, это напряжение часто в ЦАПах используется.

 

 

[Zinka 1]

Значицца так:

Начальство хочет стабильность 10ppm за все про все.

Все, кроме нагрузки, будет сидеть в коробочке с диапазоном температуры 1 градус. Допустим, при 45 или 50 С.

Резисторы и референс со стабильностью 2-3ppm/C имеются. Хорош AD780.

Нагрузка - медый провод, у него ТКЕ=1/300 на градус. Дивпазон температур - градусов 30.

Изменения нагрузки - процентов 10.

Повышать напряжение питания неохота, хорошие современные операционники предпочитают 5 В.

 

Кстати, я им напомнила, что целевой параметр - не ток, а магнитное поле.

Чтоб следили за размерами своей катушки. А то я стараюсь-стараюсь, а у них поле поплывет при изменении температуры при идеальном токе.

 

[Tanya 4]

Повышать напряжение питания неохота, хорошие современные операционники предпочитают 5 В.

 

Кстати, я им напомнила, что целевой параметр - не ток, а магнитное поле.

Чтоб следили за размерами своей катушки. А то я стараюсь-стараюсь, а у них поле поплывет при изменении температуры при идеальном токе.

Чем больше напряжение на катушке и ОУ, тем лучше. Катушку, если можно, намотать тонким проводом - увеличим индуктивность. Тем же проводом туда же намотать еще намного - будет датчик температуры. Каркас металлический. Латунь? Тут я не уверена. А почему нельзя термостатировать катушку?

[Tanya 4]

Ну да кстати и обмотку можно сделать секционную и все секции включить параллельно: магнитный поток ведь все равно будет складываться, а сопротивление обмотки будет в N раз меньше, где N-число секций.

Вот тут Вы неправы. Магнитное поле определяется плотностью тока и объемом части катушки, в которой течет ток. Аналогично вычисляется и тепловыделение.

[Zinka 1]

Индуктивность увеличивать невыгодно. Она создает головную боль источнику тока.

Увеличение числа витков вдвое увеличивает индуктивность вчетверо, а поле - только вдвое.

Сажать катушку в термостат, как я понимаю, невозможно.

Она большая, внутри сидит та дура, ради которой магнитное поле создают.

 

[Tanya 4]

Индуктивность увеличивать невыгодно.

Выгодно.

 

Увеличение числа витков вдвое увеличивает индуктивность вчетверо, а поле - только вдвое.

Поле постоянное - произведение тока на количество витков - константа. Поток - произведение индуктивности на ток.