Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rzadko zadawane pytania: zastanów się nad opornikiem w pętli

ghost666 10 Sty 2017 20:26 2352 2
  • Rzadko zadawane pytania: zastanów się nad opornikiem w pętli
    Pytanie: Wybieram właśnie wzmacniacz operacyjny do mojego precyzyjnego toru analogowego. Czy szybszy nie będzie lepszy?

    Odpowiedź: Projektując tor analogowy z wzmacniaczem operacyjnym (op-ampem) trzeba zwrócić uwagę na wiele krytycznych elementów. Jednym z nich jest rezystor umieszczony w pętli sprzężenia zwrotnego układu (RF) - tak w torze symetrycznym jak i niesymetrycznym. Jeśli w naszym układzie najważniejsza ma być szybkość i pasmo, to zastosujmy się do poradnika, jaki umieszczałem na Elektrodzie kilka miesięcy temu - zasadniczo wskazuje on, że najlepiej jest wykorzystać opornik o rezystancji takiej, jak przewiduje aplikacja z noty katalogowej układu. Jednakże w naszym systemie może chodzić o np. minimalizację strat albo większe wzmocnienie sygnału - wtedy wybór większej wartości RF może okazać się właściwy.

    Wraz z zwiększaniem się RF i zwiększaniem się wzmocnienia układu, dobór tego opornika upraszcza się. Wraz z zwiększaniem się wzmocnienia destabilizujący wpływ opornika w pętli i pojemności wewnętrznej op-ampa zmniejsza się. Wraz z zwiększaniem się wzmocnienia układ będzie mniej podatny na powstawanie lokalnych maksimów w widmie wzmocnienia w funkcji częstotliwości.

    Przykład pokazany na rysunku 1 obrazuje wyniki pomiaru znormalizowanej odpowiedzi częstotliwościowej układu AD4807-1 - niskoszumnego wzmacniacza operacyjnego z sprzężeniem napięciowym i wyjściem oraz wejściem typu rail-to-rail. Układ pracował z opornikiem RF = 10 k? i wzmocnieniami wynoszącymi 11 V/V, 21 V/V, 31 V/V.

    Unoszenie się wzmocnienia dla okolic częstotliwości granicznej układu dla małych wzmocnień jest wynikiem niestabilności układu - gdy wzmocnienie zwiększa się, to charakterystyka powraca do bardziej pożądanej i nie odchyla się od niej o więcej niż 1 dB. Oznacza to, że przy takim oporniku RF układ pracuje stabilnie dla większych wzmocnień.

    Rzadko zadawane pytania: zastanów się nad opornikiem w pętli
    Rys.1. Wyniki pomiarów charakterystyki częstotliwościowej dla RF = 10 k? i wzmocnień równych 11 V/V, 21 V/V oraz 31 V/V.

    Rzadko zadawane pytania: zastanów się nad opornikiem w pętli
    Rys.2. Wyniki symulacji SPICE działania takiego samego jak powyżej układu dla RF = 10 k?, VS = ?5 V, obciążeniu 1 k? oraz wzmocnieniu 2 V/V i 31 V/V.


    Problemy ze stabilnością nie są widoczne tylko w pomiarach - można ich w ogóle nie przeprowadzać, a skorzystać tylko z symulacji SPICE. Wyniki takiej symulacji pokazano na rysunku 2 gdzie układ pracuje z wzmocnieniami 2 V/V i 31 V/V. Na wykresie widoczne jest lokalne maksimum dla niskiego wzmocnienia - wynik braku zapasu marginesu fazy w układzie, co powoduje niestabilną pracę.

    Z drugiej strony - praca z niskim wzmocnieniem ma swoje zalety. Na rysunku 3 zaprezentowano przebieg na wejściu wzmacniacza i na jego wyjściu dla trzech różnych wzmocnień (to także symulacja SPICE).

    Rzadko zadawane pytania: zastanów się nad opornikiem w pętli
    Rys.3. Wyniki symulacji zachowania układu dla przebiegu prostokątnego dla różnych wzmocnień.


    Jak widać na powyższym rysunku układ dla dużego wzmocnienia ma problemy z osiągnięciem prędkości narastania napięcia na wyjściu, aby dobrze przenieść podany na wejście impuls.

    Jak widać nawet w prostym systemie z jednym wzmacniaczem operacyjnym projektowanie nie jest proste, a jest sztuką kompromisów. W tym przypadku pomiędzy pasmem, prędkością, wzmocnieniem i wartością rezystora RF w pętli sprzężenia zwrotnego. Projektując układ elektroniczny musimy tak dostosować te parametry, aby spełniał on wszystkie wymagania w urządzeniu.

    Źródło: http://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-135.html


    Fajne!
  • #2 11 Sty 2017 10:04
    mrgiver
    Poziom 11  

    Mam dziwne wrażenie, że na prezentowanym rys. 3 jest coś nie tak. Niebieski przebieg nie trzyma skali, dla G=11 V/V niebieski przebieg powinien mieć ok. 1,4 V amplitudy (przyjąłem Ui = 0,125V). Ktoś potwierdzi spostrzeżenie mocno niewyspanego dziś człowieka?

  • #3 11 Sty 2017 14:34
    deus.ex.machina
    Poziom 31  

    mrgiver napisał:
    Mam dziwne wrażenie, że na prezentowanym rys. 3 jest coś nie tak. Niebieski przebieg nie trzyma skali, dla G=11 V/V niebieski przebieg powinien mieć ok. 1,4 V amplitudy (przyjąłem Ui = 0,125V). Ktoś potwierdzi spostrzeżenie mocno niewyspanego dziś człowieka?


    Niebieski nie w skali i zamienione miejscami z żółtym (niebieski to wejściowy - nie widać overshoota ale może to tez wynikać ze skali - rysunek jest niejasny).

Szybka odpowiedź lub zadaj pytanie
Dziękuję Ci. Ta wiadomość oczekuje na moderatora.
 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME