[Evgeni 0]

Добрый день. Помогите пожалуйста разобраться с проблемой.

Имеется трехкаскадный усилитель для ультразвукового приемника(пьезодатчик). Первый и второй каскад выполняют усиление, третий выполняет роль фильтра, четвертый компоратор.

Проблема в том, что первый каскад работает без искажений, второй каскад работает с подвозбудом, но после фильтра сигнал вычищается. Когда пытаюсь поднять усилинение на втором каскаде происходит устойчивая генерация около 75 кГц. Сам пьезоприемник и фильтр(настроен) работает на частоте 40 кГц.

Осциллограммы сигнала на картинке

Может кто сталкивался с подобным. Хотелось бы услышать методы устранения, хотя бы со схематической точки зрения.

Вот тут лучше видны искажения во втором каскаде.

[byRAM 24]

А симулятор Pspice for TI какие картинки выдаёт?

Вы эту схему моделировали перед реализацией?

[Evgeni 0]

8 минут назад, byRAM сказал:

А симулятор Pspice for TI какие картинки выдаёт?

Вы эту схему моделировали перед реализацией?

Здравствуйте конечно. Сейчас скину скрины микрокапа.

В симуляторе все хорошо показывает

[byRAM 24]

Рекомендую начать с питания и поискать там эти 75 кГц. Я понимаю, что ОУ должен их давить по питанию, но они также могут прилететь по эфиру и плате. Какова частота ШИМ преобразователя/лей напряжения?

[Evgeni 0]

Питание сейчас идёт от юсб порта. Может номиналы какие нужно подобрать? Питание чистое, смотрел осцилом.

[HardJoker 12]

1 час назад, Evgeni сказал:

Имеется трехкаскадный усилитель для ультразвукового приемника(пьезодатчик). Первый и второй каскад выполняют усиление, третий выполняет роль фильтра, четвертый компоратор.

Проблема в том, что первый каскад работает без искажений, второй каскад работает с подвозбудом, но после фильтра сигнал вычищается. Когда пытаюсь поднять усилинение на втором каскаде происходит устойчивая генерация около 75 кГц. Сам пьезоприемник и фильтр(настроен) работает на частоте 40 кГц.

Попробуйте увеличить одну из фильтрующих ёмкостей C8 или C10 до 10 мкФ. Кардинально могло бы помочь ограничение каждого каскада по рабочей полосе источника сигнала добавлением интегрирующих цепочек в соответствующие цепи обратных связей.

[Michael Michael 0]

 

11 часов назад, Evgeni сказал:

второй каскад работает с подвозбудом, но после фильтра сигнал вычищается

...Сам по себе этот второй каскад будет возбуждаться ("подвозбуждаться")? То есть, если исключить (обойти) первый каскад, или третий, или оба.

Изменено 28 мая, 2021 пользователем Michael Michael

[iosifk 3]

2 часа назад, Evgeni сказал:

.

Проблема в том, что первый каскад работает без искажений, второй каскад работает с подвозбудом, но после фильтра сигнал вычищается. Когда пытаюсь поднять усилинение на втором каскаде происходит устойчивая генерация около 75 кГц. Сам пьезоприемник и фильтр(настроен) работает на частоте 40 кГц.

 

 

У 1-го и 2-го каскада неинвертирующие входы Я бы подключил через резистор 5,6 к точке 2,5 вольта. 

[wim 6]

3 часа назад, Evgeni сказал:

Хотелось бы услышать методы устранения, хотя бы со схематической точки зрения

Со схемотехнической - вряд ли. В модели же всё работает. Я думаю, проблема в том, что все 4 ОУ в одном корпусе.

[AlexeyW 0]

Параллельно R2 и R3 нужно ставить хотя бы несколько пФ для устойчивости ОУ - это совершенно стандартная вещь для каскада с большим усилением.

[Plain 168]

Это стандартные 30-вольтовые ОУ, а при питании от 5 В допустимый входной диапазон 2,5 В ±0%, т.е. малейшее отклонение R13 и R16 от идеала, либо небольшой провал питания, и усилители становятся компараторами.

 

Вообще, для приёма достаточно примерно такой схемы:

 

 

Фильтры питания каждого корпуса не показаны, но подразумеваются. Если усиления усилителя-ограничителя на U2 недостаточно, то добавить ещё один-два таких же каскада, тоже с собственным фильтром питания. Сигнал SET имитирует выход ШИМ микроконтроллера, задающий порог первого компаратора, по которому он заходит в прерывание и настраивает защёлку таймера, которая ловит сигнал второго компаратора, т.е. переход через ноль данного полупериода.

[Evgeni 0]

18 часов назад, HardJoker сказал:

Попробуйте увеличить одну из фильтрующих ёмкостей C8 или C10 до 10 мкФ

Спасибо попробую это.

 

16 часов назад, iosifk сказал:

У 1-го и 2-го каскада неинвертирующие входы Я бы подключил через резистор 5,6 к точке 2,5 вольта. 

К сожалению небольшая партия плат уже изготовлена

 

16 часов назад, wim сказал:

проблема в том, что все 4 ОУ в одном корпусе.

Блин это очень плохо. Неужели внутренние связи такие сильные в этих ОУ?

 

5 часов назад, Plain сказал:

малейшее отклонение R13 и R16 от идеала, либо небольшой провал питания, и усилители становятся компараторами.

Первый усилитель работает хорошо. Я понимаю что второй усилитель с клиппингом, но это нормально. Главное убрать генерацию.

[ViKo 1]

Под инвертирующими входами ОУ и всеми цепями, подключенными к этим входам, не должно быть земли. Иначе получается конденсатор, из-за которого ОУ возбуждается.

Поддерживаю предложения  HardJoker и AlexeyW. 

[Evgeni 0]

39 минут назад, ViKo сказал:

не должно быть земли.

К сожалению земля залита полигонами. И зазоры между проводниками и землей 0,3 мм(

Попробую поставить конденсаторы.

[ViKo 1]

41 минуту назад, Evgeni сказал:

К сожалению земля залита полигонами.

Переделывайте плату. В этих местах нужно сделать вырезы в полигонах.