Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
SEW Eurodrive
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

maciek_nh 29 Lip 2010 20:21 2262 13
  • #1 29 Lip 2010 20:21
    maciek_nh
    Poziom 12  

    Witam
    Zaprojektowałem woltomierz i amperomierz na Atmedze8. Na płytce testowej wszystko fajnie chodziło. Może dokładność pomiarów nie rzucała na kolana, ale na moje potrzeby to było wystarczająco. Zaprojektowałem płytkę(schemat ideowy w załączniku). Płytkę złożyłem i powstały dwa problemy.

    1. Pomiar napięcia strasznie pływa ( wahania napięcia do 1V ), a na płytce testowej pomiar był stabilny.
    2. Wzmacniacz operacyjny przy podaniu na wejście nieodwracające 0.003V na wyjściu daje 0.045V. A z podłączonych rezystorów wynika że wzmocnienie powinno być ~9 krotne (12k i 1k5). Są to elementy SMD stąd taka wartość drugiego rezystora.

    Dodatkowo co zauważyłem to jak na wejście nieodwracające tego wzmacniacza (LM324) poda się 0V to na wyjściu jest ok 10mV.

    Będę wdzięczny za wszelką pomoc.

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

    0 13
  • SEW Eurodrive
  • #2 29 Lip 2010 23:24
    komatssu
    Poziom 28  

    Wzmacniacz wzmacnia też wejściowe napięcie niezrównoważenia, poza tym LM324 potrzebuje dodatkowego zasilania napięciem ujemnym w celu zapewnienia poprawnej pracy w pobliżu zera.

    0
  • SEW Eurodrive
  • #4 30 Lip 2010 12:43
    maciek_nh
    Poziom 12  

    Dołożyłem najpierw 100nF do nóg WO i to nic nie pomogło, dołożenie takiego samego kondensatora do nóg uC też nic nie zmieniło. Czy jest to możliwe że ten scalak jest padnięty ?

    0
  • #5 30 Lip 2010 12:49
    Mariusz Ch.
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Witam.

    Hmmm, wewnętrzne przetworniki A/C oczywiście nie mierzą względem masy, a '324 jest idealny, bez napięcia niezrównoważenia? No i jeszcze te prądy wejściowe....

    Pzdr.

    0
  • #6 30 Lip 2010 15:31
    maciek_nh
    Poziom 12  

    Mariusz Ch. napisał:
    Witam.

    Hmmm, wewnętrzne przetworniki A/C oczywiście nie mierzą względem masy, a '324 jest idealny, bez napięcia niezrównoważenia? No i jeszcze te prądy wejściowe....

    Pzdr.


    Mniej więcej rozumiem o co Ci chodzi. Czyli moje błędy w pomiarach wynikają z napięcia niezrównoważenia.

    0
  • #7 30 Lip 2010 16:25
    Mariusz Ch.
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Witam.

    Co tu dużo wyjaśniać. ADC0 (lub ADC1) przetwarza napięcie mierzone pomiędzy masą a pinem 23 (24). Na schemacie widzimy, że do dzielnika R2, R3 wprowadzono "pływającą masę". Wszelkie zmiany napięcia na R6 wpływają bezpośrednio na wskazanie napięcia. Dodatkowo próba zmuszenia '324 do pracy w skrajnych warunkach. Napięcie 3mV, podane na wejście nieodwracające, jest tego samego, lub niższego rzędu, co napięcie niezrównoważenia (może ono być na poziomie 10 mV). No i na koniec przypomnienie

    komatssu napisał:
    Wzmacniacz wzmacnia też wejściowe napięcie niezrównoważenia......



    Pzdr.

    0
  • #8 30 Lip 2010 22:32
    maciek_nh
    Poziom 12  

    Wejście JP3 zwarłem i na wejściu '+' jest 0V. Na wejściu '-' jest 8mV, a na wyjściu jest 13mV. Z tego co rozumiem to przy takim podpięciu wzmacniacza to napięcie 8mV które jest na wejściu '-' jest napięciem niezrównoważenia. Napięcie niezrównoważenia jest normalnie wzmacniane czyli w moim przypadku powinno się zwiększyć 9 razy a tu tak nie jest... Więc nie wiem albo coś jest nie tak, albo ja czegoś nadal nie rozumiem...

    0
  • #10 31 Lip 2010 00:02
    maciek_nh
    Poziom 12  

    WojtasJD napisał:


    Dobrze, te definicje ogarniam. Ale przynajmniej według książki p. Góreckiego "Wzmacniacze Operacyjne" to przy podaniu 0V na wejście nieodwracające, napięcie niezrównoważenia wzmacniane jest według dołączonych rezystorów. A w moim przypadku tak nie jest.

    0
  • #11 31 Lip 2010 20:30
    Mariusz Ch.
    VIP Zasłużony dla elektroda

    maciek_nh napisał:
    Wejście JP3 zwarłem i na wejściu '+' jest 0V. Na wejściu '-' jest 8mV, a na wyjściu jest 13mV. Z tego co rozumiem to przy takim podpięciu wzmacniacza to napięcie 8mV które jest na wejściu '-' jest napięciem niezrównoważenia. ...


    Oczywiście 8 mV mierzone względem masy ma wartość dodatnią.

    maciek_nh napisał:
    ... Więc nie wiem albo coś jest nie tak, albo ja czegoś nadal nie rozumiem.....


    Napięcie wyjściowe nigdy nie będzie równe lub niższe od napięcia ujemnej szyny zasilania. Czytaj jeszcze raz, bo książka napisana jest przystępnie.


    Pzdr.

    0
  • #12 31 Lip 2010 22:38
    maciek_nh
    Poziom 12  

    Zmierzyłem dokładniejszym miernikiem. Na wejściu odwracającym są 3mV a na wyjściu 13mV względem masy przy 0V na wejściu nieodwracającym. Ogólnie jakoś doszedłem do ładu z moim 'miernikiem'. Pomiar napięcia jest niezły błąd względem prawdziwego miernika ~0,1V. Z prądem już gorzej bo jest to błąd sięgający 20-30%. Ogólnie dużo rzeczy daje w kość. Doczytałem, że do takiego zastosowania to przydałby się WO z napięciem niezrównoważenia rzędu mikro woltów, prądy niezrównoważenia rzędu pA.
    A najbardziej co mnie zirytowało to to że na ścieżkach między elementami tworzyły się spadki napięć, często wielkości 50% wielkości mierzonej.

    0
  • #13 02 Sie 2010 04:54
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Tu można trochę poeksperymentować na tym układzie.

    Wzmacniacze operacyjne działają idealnie tylko na papierze, w rzeczywistości jest innaczej. W przypadku LM324 są jeszcze takie ograniczenia:

    - maksymalne napięcie wyjściowe jest zawsze mniejsze o 1.4 ÷ 1.6V (zależy od obciążenia wyjścia wzmacniacza) od dodatniego napięcia zasilania i dodatkowo w okolicy tej granicy wzmacniacz przestaje pracować liniowo (nasyca się). W twoim układzie maksymalne napięcie na wyjściu wzmacniacza wyniesie ok. 3.5V co powoduje, że nie wykorzystujesz całego zakresu pracy przetwornika A/C (0 do 5V)

    - przy zasilaniu niesymetrycznym zawsze będziesz miał niezerowe napięcie wyjściowe mimo 0V na wejściu. Wynika to z konstrukcji stopnia końcowego wzmacniacza i niemożności jego wysterowania (wewnątrz układu) poniżej potencjału masy.

    Charakterystyka przejściowa twojego wzmacniacza wygląda tak:

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

    Do tego wartość tego napięcia będzie się różniła pomiędzy egzemplarzami układu LM324 (nawet tego samego producenta).

    Będzie też zmieniać się z temperaturą czyli pomiary wartości w okolicach zera będą pływać.

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

    Podobnie będzie się działo w górnej nieliniowej części charakterystyki.

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

    W tym układzie możesz zrobić następujące ulepszenia:

    - zasilanie wzmacniaczy wejściowych z napięć symetrycznych.

    -- +6.8V uzyskane z napięcia +12V, które masz w układzie (dioda Zenera 6.8V najlepiej z tolerancją 5% i rezystor 470Ω).

    -- napięcie ujemne z przetwornicy pojemnościowej

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów





    sygnał 1 kHz możesz pobrać z portu procesora (np. sterowanego PWM z wypełnieniem 50%) lub oddzielnego generatora na 555 (wtedy można pominąć tranzystor). W przypadku 555 możesz, w standardowym układzie astabilnym, dać R1=10k, R2=100k, C=6.8n, co da ok. 1 kHz i ok. 52% wypełnienia przebiegu.
    Dobrze jest też dać na zasilaniu, blisko 555, kondensator 100uF i 100n równolegle, bo ten układ przy przełączaniu daje szpile prądowe na linii zasilającej co czasami może zakłócać inne układy.

    Tranzystor jest potrzebny w przypadku gdy układ 4049 (lub 4050) jest zasilany z 12V, służy wtedy jako konwerter poziomów z 5V na 12V.
    Częstotliwość sygnału taktującego nie jest krytyczna ale przy mniejszych częstotliwościach będą większe tętnienia napięcia na kondensatorze wyjściowym.

    Inwertery z 4049 (lub bufory z 4050, tu nie gra roli czy odwracają fazę czy nie) pracują tu jako klucze symetryczne, zrównoleglone dla zwiększenia wydajności prądowej.

    Układy zasilania do wzmacniaczy możesz zmontować na dodatkowej płytce (np. kawałku uniwersalnej).

    Wzmacniacz wejściowy powinien wyglądać tak:

    Inne wzmocnie WO niż to wynika z dołączonych rezystorów

    Napięcie Uee1 bierzemy z przetwornicy napięcia ujemnego (podana wartość -3V, dotyczy zasilania przetwornicy z 5V)

    Rezystor R1 niweluje wpływ prądów polaryzacji wejść wzmacniacza. Teoretycznie oba wejścia powinny widzieć tę samą rezystancję, stąd warunek:

    R1≈R2||(R3+P1)

    W bardzo precyzyjnych przypadkach można tu dać szeregowe połączenie rezystora stałego i rezystora nastawnego (do dokładnego dostrojenia) ale w tym układzie nie ma takiej potrzeby.

    Jeżeli przed R1 jest jakiś dzielnik napięcia, to R1 należy pomniejszyć o rezystancję tego dzielnika (równoległe połączenie rezystancji składowych jeżeli to dzielnik dwu rezystorowy).

    Dobrze jest w układzie dać rezystor nastawny P1, pozwalający na dostrojenie wzmocnienia wzmacniacza (dla maksymalnego napięcia wejściowego), bo przeważnie rezystory dają żądaną wartość tylko w przybliżeniu. Potencjometr dajemy wieloobrotowy (daje precyzyjne strojenie i jest stabilny w czasie).
    Przeważnie dobieramy ten rezystor tak by był 5÷10 razy mniejszy od stałego rezystora włączonego szeregowo z nim.
    Rezystory w obwodzie sprzężenia dobrze jest dać z szeregu 1%, są stabilniejsze.

    Rezystor R4 zabezpiecza wejście multipleksera w mikroprocesorze na wypadek pojawienia się na wyjściu wzmacniacza napięć niższych od potencjału masy lub wyższych od napięcia zasilania procesora. W takim przypadku otwierają się diody podłożowe (pasożytnicze) w procesorze a rezystor ogranicza prąd przez nie płynący.

    Niewykorzystane wzmacniacze zapinamy w układy wtórnikowe i sterujemy (wejście plus) potencjałem masy. Ustala to warunki pracy wzmacniacza i zabezpiecza przed wystąpieniem oscylacji co mogło by zakłócić inne wzmacniacze w kostce LM324.

    Można też dodać, równolegle do R3+P1, kondensator, który będzie filtrował szybkie zakłócenia impulsowe (jeżeli takie mogą wystąpić w układzie). Z takim kondensatorem powstaje prosty filtr dolnoprzepustowy pierwszego rzędu, o częstotliwości granicznej:

    $$fg=\frac{1}{2*\Pi*C*(R3+P1)} $$

    i to by było na tyle ;)

    0
  • #14 02 Sie 2010 12:04
    prezeswal
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Dalsze namawianie autora na czytanie książek i cytowanie podręcznikowych informacji jest bezcelowe. Temat zamykam.

    0