[DisplayName 0]

Добрый день!

Что-то я на, казалось бы, простой схеме получаю для себя совсем неожиданный результат и вообще не могу понять что происходит.

Если кратко, то LC контур подключен к обычному буферу из операционного усилителя ADA4891 (пробовал менять на OPA354 - проблема ровно та же).

Операционник питается от LP5907 3.3В, который в свою очередь питается от 5В из USB. L равен 1 мГн.

LC резонирует на частоте 350 КГц. Это видно на осциллографе, сигнал получается +- 500 мВ, а на других частотах сигнал заглушается. То есть, контур работает как надо с ним проблем нет.

А вот на выходе из операционного усилителя (который просто буфер, выход заведён на "-") никакие 350 КГц не видны, точнее, они сильно заглушены. То есть на входе "+" операционника я меряю 350 КГц +- 500 мВ, а на выходе сигнал сильно заглушен.

А вот если с SIGNAL_OUTPUT приходит частота 490 КГц, то она, как и ожидается, сильно заглушается LC контуром, но на выходе операционника сигнал +- 1 В. Причём если я меняю амлитуду сигнала, то выход операционника реагирует адекватно - выходная амплитуда ожидаемо изменяется.

То есть, операционник не впал в какие-нибудь неадекватные осцилляции, а он реально как будто берёт сигнал определённой частоты со входа и увеличивает его в сотни раз. Причём другие частоты он зарубает.

Если убрать LC контур и просто подавать голый сигнал, то всё нормально, операционник просто буфер, ничего не увеличивается и не заглушается.

И я вот не могу понять, что такое делает LC контур, что видна такая неадекватная картина. Операциониик же должен просто брать и прокидывать на выход то, что подаётся на "+", но вместо этого что-то где-то подмешивается и получается нечто странное.

Может кто-нибудь подсказать, что тут может быть не так и вообще покидать идеи куда копать и как исправить ситуацию?

PS. Я хочу слабенький сигнал, который приходит с SIGNAL_OUTPUT увеличить с помощью LC контура и забуферизировать операционным усилителем. На моделировании в LTSpice всё чётко и красиво, а на деле вышло всё не так радужно.

[Точка Опоры 39]

Расчёт говорит, что резонирует 1 нФ. Через защиту входов ОУ?

Чем является источник сигнала? Источником напряжения или тока?

Без раскапывания книжек - не берусь такде судить о согласованности контура с источником и нагрузкой.

Изменено 17 декабря, 2023 пользователем Точка Опоры

[варп 22]

1 час назад, DisplayName сказал:

На моделировании в LTSpice всё чётко и красиво, а на деле вышло всё не так радужно.

Если модель рисует то, что нужно, то ищите косяк в Вашем макете... Задаёте конкретные вопросы, а исходную информацию предоставляете некорректно... Что за источник сигнала? Номинал С4? Где модель?

Когда выясняете причину непоняток - старайтесь нащупать нужное направление поиска ... - замените ОУ эмиттерным повторителем и сравните результаты... 

Изменено 17 декабря, 2023 пользователем варп

[DisplayName 0]

1 hour ago, Точка Опоры said:

Расчёт говорит, что резонирует 1 нФ. Через защиту входов ОУ?

Чем является источник сигнала? Источником напряжения или тока?

Без раскапывания книжек - не берусь такде судить о согласованности контура с источником и нагрузкой.

SIGNAL_OUTPUT и SIGNAL_COMMON - уже просто обычный сигнальный генератор, коробчка DDS с щупами. Так что источник - напряжение. Выставил на нём минимально возможную амплитуду 0.2В (видимо, +-0.1В).

Если я подключаю SIGNAL_OUTPUT после L (и до C8), то буфер ведёт себя как буфер. Какую бы частоту не подал, такую же и вижу на выходе.

Но если я подключаю SIGNAL_OUTPUT до L, то получается 2 ФНЧ "RLC", когда до резонансной частоты сигнал не заглушается и не увеличиватся, а после резонансной частоты всё заглушается.

Один ФНЧ до ОУ, второй ФНЧ после ОУ.

Как такое вообще возможно?

2 hours ago, варп said:

Если модель рисует то, что нужно, то ищите косяк в Вашем макете... Задаёте конкретные вопросы, а исходную информацию предоставляете некорректно... Что за источник сигнала? Номинал С4? Где модель?

Когда выясняете причину непоняток - старайтесь нащупать нужное направление поиска ... - замените ОУ эмиттерным повторителем и сравните результаты... 

C4 200 пФ.

Как я пишу выше, я уже просто подключил сигнальный генератор напрямую к SIGNAL_OUTPUT и SIGNAL_COMMON. И, по сути, просто имею 2 ФНЧ, один до ОУ, второй после ОУ. Как такое возможно, если ОУ - просто буфер?

Про какую модель вы спрашиваете? LTSpice?

Спасибо за идею про заменить ОУ эмиттерным повторителем. Пока нет возможности это проделать.

[Obam 38]

...LC контур подключен к обычному буферу...LC резонирует на частоте 350 КГц
А я один вижу на схеме LC ФНЧ вместо LC контура?

[DisplayName 0]

5 minutes ago, Obam said:

...LC контур подключен к обычному буферу...LC резонирует на частоте 350 КГц
А я один вижу на схеме LC ФНЧ вместо LC контура?

ФНЧ - вы правы. Обычный RLC ФНЧ. Я обозвал это контуром, просто потому что (я дилетант и) меня интересует тут именно та частота, где происходит увеличение сигнала, которое, как я понимаю, происходит потому что там резонанс.

Я уже на reddit'е даже то же самое спросил: https://www.reddit.com/r/AskElectronics/comments/18kokrj/simple_op_amp_buffer_makes_another_lpf_why/

Там люди пока что выдвинули следующие предположения:

1. L=1mH, C=200pF, резонансная частота равна 355 КГц. У меня получился осциллятор.

2. У ОУ вход подключен через C8, а значит сигнал выходит за допустимый входной диапазон. Так же, ADA4891 - это быстрый ОУ (220 МГц GBWP) и надо иметь хороший PCB layout, иначе он впадёт в нестабильность.

Понятно, что про вход человек просто не углядел резистор R4 с VMID'ом, который равен VCC/2 (я понадеялся, что это и так понятно).

Не такой PCB layout - это, конечно, может быть, но мне кажется, вряд ли это мой случай.

 

4-х слойная PCB с полной заливкой землями и питанием...

То, что 355 КГц резонансная частота - ну да, так и есть, в этом и смысл, чтобы на входе оно всё колебалось на резонансной частоте, а буфер это всё дело оградил от дальнейших преобразований.

[Plain 223]

При резонансе, ОУ очевидно ложится в насыщение из-за превышения входом предела, т.е. изначальная мысль "смотреть резонанс" такой схемой ошибочна. При питании 3,3 В, входной диапазон данного ОУ, исходя из его паспорта, 0...2,5 В, т.е. VMID должно быть 1,25 В, а при 1,65 В предел для амплитуды 0,85 В, и при этом пределе, т.е. в отсутствие запаса, ОУ уже имеет право слечь в насыщение.

В данной ситуации можно переделать усилитель в трансимпедансный и смотреть им ток контура, т.е. между выходом и инвертирующим входом резистор, к которому подключить C4, а на неинвертирующий вход можно подать 1,65 В, поскольку синфазное в данной схеме не меняется.

Изменено 18 декабря, 2023 пользователем Plain

[варп 22]

9 часов назад, Plain сказал:

При резонансе, ОУ очевидно ложится в насыщение из-за превышения входом предела

Согласен - тут  Plain прав... - при резонансе, напряжение на С4 может в десятки раз превышать входное напряжение... Но остальное ТС вряд-ли поймёт так как -

 

14 часов назад, DisplayName сказал:

просто потому что (я дилетант и)

Но, можно из С4 сделать делитель напряжения, который уменьшит напряжение на С4  в N раз и не допустит насыщения ОУ... Вот так -

Это принцип... Номиналы емкостей нужно пересчитать так, чтобы напряжение на С2 было меньше в N раз, но  С в контуре осталась по-прежнему  200p...

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

 

Изменено 18 декабря, 2023 пользователем варп

[DisplayName 0]

19 hours ago, Plain said:

При резонансе, ОУ очевидно ложится в насыщение из-за превышения входом предела, т.е. изначальная мысль "смотреть резонанс" такой схемой ошибочна. При питании 3,3 В, входной диапазон данного ОУ, исходя из его паспорта, 0...2,5 В, т.е. VMID должно быть 1,25 В, а при 1,65 В предел для амплитуды 0,85 В, и при этом пределе, т.е. в отсутствие запаса, ОУ уже имеет право слечь в насыщение.

В данной ситуации можно переделать усилитель в трансимпедансный и смотреть им ток контура, т.е. между выходом и инвертирующим входом резистор, к которому подключить C4, а на неинвертирующий вход можно подать 1,65 В, поскольку синфазное в данной схеме не меняется.

Похоже, вы так-то правы, что вход перегружается и поэтому выход клипируется. Но изначально я не мог понять, почему я на осциллографе на входе "+" вижу одно, а на выходе ОУ другое. И, кажется, всё действительно дело в том, что щуп до входа вносит существенное изменение в колебательный контур и происходит смещение частоты. У меня же там висит всего 200 пФ. У щупа поди что сопоставимая ёмкость, и при его прикосновении к контуру частота так сильно смещается.

А ОУ, всё-таки, работает правильно, щуп там уже не играет никакой роли и показывается настоящая картина.

Спасибо всем откликнувшимся! 200 пФ в контуре + щуп = значительное смещение частоты. Это я не учёл. Отсюда вся непонятка и вытекает.