| Author |
Message
|
Air99
Poziom 6
Joined: 04 Apr 2006
Posts: 15
|
 #1
 13 Dec 2006 00:34 Generator RC z mostkiem Wiena - problem ze stabilizacją ampl |
|
|
|
Witam,
mam do zaprojektowania w PSpice układ generatora RC z mostkiem Wiena z pętlą ARW na tranzystorze unipolarnym JFET.
Założeniami projektowymi są:
- amplituda napięcia wyjściowego - Uwy = 5 [V]
- regulowana częstotliwość generowanego przebiegu sinusoidalnego w zakresie od 20 [Hz] do 20 [kHz]
- rezystancja obciążenia Rl ok. 10 [kOhm]
- współczynnik zawartości harmonicznych w generowanym przebiegu h < 1%
- zakres pracy temperaturowej układu - T = 0 - 50 [stopni Celsjusza].
Układ zaprojektowałem i działa w PSpice (poniżej zamieszczam jego schemat z wartościami elementów), ale mam problem z utrzymaniem stałej wartości amplitudy przy zmianie częstotliwości generowanego przebiegu w zakresie jaki podałem w założeniach projektowych układu.
Zmianę częstotliwości generowanego przebiegu realizuję poprzez zmianę wartości kondensatorów w mostku Wiena w zakresie od 3.3 [uF] - dla f=20 [Hz] do 3.3 [nF] - dla f=20 [kHz].
Otóż dla częstotliwości f=20 [kHz] generowanego przebiegu otrzymuję amplitudę napięcia wyjściowego równą jak w założeniach projektowych (5 [V]) i z zawartością harmonicznych poniżej 1%, natomiast po zmianie częstotliwości generacji na f=20 [Hz] amplituda wzrasta aż do 8 [V] (harmoniczne - 1.8 %). Gdy dokonam zmiany rezystancji potencjometru (na schemacie jest to R17), czyli zmienię wzmocnienie w ujemnej pętli wzmacniacza, to otrzymam w rezultacie pożądaną wartość amplitudy napięcia. I tu pojawia się zaznaczony problem ze stałością amplitudy przy zmianie częstotliwości. Mogę zmieniać tylko wartości kondensatorów mostka Wiena, czyli zmieniać częstotliwość generowanego przebiegu i nic więcej w układzie, a amplituda przebiegu powinna być podczas tych zmian stała.
Mam zatem pytanie do szanownej braci elektroników, jak można w tym układzie zapewnić stałość amplitudy generowanego napięcia, przy zmianie częstotliwości, bez konieczności zmiany wzmocnienia w gałęzi aperiodycznej?
Za wszelkie uwagi i porady z góry dziękuję. Mam nadzieję, że wystarczająco dobrze i zrozumiale opisałem problem jaki mam z tym układem.
Pozdrawiam wszystkich serdecznie
Air99 (Grzechu)
|
|
| Back to top |
|
 |
Google
|
| #
13 Dec 2006 00:34 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
-RoMan-
Poziom 25
Joined: 06 Dec 2004
Posts: 8419
Location: Opole
|
#2
13 Dec 2006 00:51 Re: Generator RC z mostkiem Wiena - problem ze stabilizacją |
|
|
|
Błędna jest wartość C3 - zdecydowanie za mała dla niskich częstotliwości.
|
|
| Back to top |
|
|
Google
|
| #
13 Dec 2006 00:51 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
Air99
Poziom 6
Joined: 04 Apr 2006
Posts: 15
|
#3
13 Dec 2006 01:02 Re: Generator RC z mostkiem Wiena - problem ze stabilizacją |
|
|
|
Witam,
po zmianie wartości C3 w układzie z 5.1 [nF] (wartość wyliczona dla częstotliwości generacji 20 [kHz] na 5.1 [uF] (wartość dla 20 [Hz]) amplituda napięcia wyjściowego ma już wartość zbliżoną do założonej (różnica wynosi około 0,2 [V]. Czyli wychodzi na to, że zmieniając częstotliwość generowanego przebiegu poprzez zmianę pojemności kondensatorów mostka Wiena, muszę również zmieniać pojemność kondensatora C3 (w prostowniku szczytowym w pętli ARW)?
Pozdrawiam
Air99
|
|
| Back to top |
|
|
Google
|
| #
13 Dec 2006 01:02 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
-RoMan-
Poziom 25
Joined: 06 Dec 2004
Posts: 8419
Location: Opole
|
#4
13 Dec 2006 01:56 Re: Generator RC z mostkiem Wiena - problem ze stabilizacją |
|
|
|
Dokładnie tak.
Ale w tym układzie popełniłeś trochę więcej błędów:
1. Obciążasz detektorem szczytowym (D39 i C3) bezpośrednio wyjście wzmacniacza operacyjnego - powinieneś użyć choć rezystora kilkadziesiąt om szeregowo z diodą.
2. Układ R4/R5 tworzy dzielnik linearyzujący charakterystykę jFETa. Ale do R5 dodaje się również rezystancja zastępcza rezystorów R13 i R14 (dla prądu zmiennego nalezy je traktować jako połączone równolegle) - powinieneś zmniejszyć rezystor R5 do wartości 100 - R13||R14 - nie mam pod ręka kalkulatora a na palcach o tej porze nie chce mi się liczyć ;)
3. Chcąc uzyskać dużą stabilność amplitudy musiałbyś użyć detektora szczytowego ze wzmacniaczem błędu. Ale uzyskana stabilność na poziomie 0.2V czyli lepsza niż 0.5 dB to i tak dobrze. Tym bardziej, że w założeniach nie była podana żądana stabilność. Natomiast trudno okreslić stabilność temperaturową - tranzystory jFET mają dość dużą zależność parametrów od temperatury...
|
|
| Back to top |
|
|
Air99
Poziom 6
Joined: 04 Apr 2006
Posts: 15
|
#5
13 Dec 2006 16:43 Re: Generator RC z mostkiem Wiena - problem ze stabilizacją |
|
|
|
Witam ponownie,
Zmiana pojemności kondensatora C3, a co za tym idzie zmiana stałej czasowej obwodu złożonego z dzielnika napięcia (R13+R14) i z C3, razem ze zamianą pojemności kondensatorów w półmostku Wiena (czyli ze zmianą częstotliwości generowanego przebiegu), daje oczekiwany efekt w postaci stałej wartości amplitudy napięcia generowanego przebiegu w całym założonym zakresie zmian częstotliwości.
Zatem C3 powinna się zmieniać razem ze zmianą pojemności kondensatorów w półmostku Wiena, tak aby stała czasowa wspomnianego obwodu była zawsze przynajmniej te 10-razy mniejsza od okresu generowanego przebiegu. Wówczas wszystko jest ok i wszystkie założenia projektowe są spełnione.
A co do dalszych wskazówek, to przetestowałem je i muszę przyznać że zmniejszyła się trochę, w stosunku do przebiegów generowanych przez układ niezmodyfikowany wg. Twoich wskazówek, zawartość harmonicznych w generowanym przebiegu.
Dzięki za cenne wskazówki.
Pozdrawiam
Air99
Dodano po 4 [godziny] 10 [minuty]:
Witam ponownie,
a wie ktoś może jak można uzyskać stałą wartość amplitudy w całym zakresie zmian częstotliwości generowanego przebiegu, bez konieczności równoczesnej zmiany wartości pojemności w półmostku Wiena i wspomnianej pojemności C3? Bo w sumie to stałej czasowej obwodu (R13+R14)C3, stanowiącego część detektora szczytowego, który wchodzi w skład pętli ARW, nie powinno się zmieniać....
Za wszelkie podpowiedzi, schematy rozwiązań, itp wskazówki z góry bardzo dziękuję.
Pozdro
|
|
| Back to top |
|
|
