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

Prostownik całofalowy na wzmacniaczu operacyjnym

ananas81 02 Mar 2012 23:39 4376 12
  • #1 02 Mar 2012 23:39
    ananas81
    Poziom 7  

    Witam.
    Buduję prostownik całofalowy na wzmacniaczach operacyjnych dla celów powiedzmy laboratoryjnych, dla sygnału wejściowego sinusoidalnego o amplitudzie od kilku do kilkudziesięciu mV i częstotliwości 30kHz. Korzystam z porad zamieszczonych na stronie http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm.
    Zdecydowałem się na poniższy układ, z tym że zastosowałem układy op27 oraz diody BAT46:

    Prostownik całofalowy na wzmacniaczu operacyjnym

    Po zmontowaniu układu i podaniu na jego wejście ładnego sinusa f=30kHz o amplitudzie 20mV, na wyjściu dostaję przebieg jak poniżej:

    Prostownik całofalowy na wzmacniaczu operacyjnym

    Chciałbym się poradzić co może być przyczyną takich zniekształceń?

    Zmontowałem także jednopołówkowy prostownik w układzie ze wzmacniaczem odwracającym jak na poniższym schemacie, z tym że również z OP27 i BAT46:

    Prostownik całofalowy na wzmacniaczu operacyjnym

    Przebieg wyjściowy jest praktycznie idealnie regularny, ale bardziej przypomina piłokształtny niż sinus:

    Prostownik całofalowy na wzmacniaczu operacyjnym

    Dopiero zaczynam zabawę z analogówką, więc proszę wziąć na to poprawkę ;)
    Ogólnie moje pytania brzmią:

    - dlaczego przebieg wyjściowy dla układu wzmacniaczy nieodwracających
    jest taki nieregularny?
    - dlaczego przebieg dla układu odwracającego nie jest połówką sinusa, a piłą?

    Pozdrawiam.
    Jacek

    0 12
  • Pomocny post
    #2 03 Mar 2012 01:31
    Mirek Z.
    Moderator

    Gdzie jest ustawianie offsetu wejściowego napięcia niezrównoważenia? Rezystory powinny mieć tolerancję 0,5% przynajmniej.

    0
  • Pomocny post
    #3 03 Mar 2012 02:09
    marekzi
    Poziom 38  

    Tu jest ważne SR opampów - musi być bardzo wysokie, ze względu na konieczność bardzo dużej szybkości narastania napięcia na wyjściu przy przejściu przez zero.
    BIFET-y to dobry wybór (mały Ibias), ale muszą mieć duże SR, GBW ma drugorzędne znaczenie.
    Z moich doświadczeń nie polecam opampów od TI - np. w THS4631 wzbudzanie było nie do opanowania. Możesz próbować serię AD80xx, ale voltage feedback.
    I zmień diody Schottky (duże prądy wsteczne) na zwykłe krzemowe.

    0
  • Pomocny post
    #4 03 Mar 2012 11:12
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    -> ananas81 odpowiedź co zmienić już masz powyżej, sprawdź jak działa ten układ przy dużo niższej częstotliwości, dowiesz do ilu poprawnie pracuje na takim wzmacniaczu.
    Ogólna zasada jest taka, że jak coś nie działa trzeba sprawdzić jak reaguje na zmiany parametrów, gdybyś zmienił częstotliwość, z łatwością wykrył byś przyczynę.
    Gdybyś zmienił napięcie, wykrył byś czy ważniejsze jest SR czy GBW.

    Warto (niezależnie czy działa, czy nie) przetestować układ w różnych warunkach (tu napięcia i częstotliwości) żeby dowiedzieć się jak działa (i jakie są różnice pomiędzy teorią a praktyką). Kiedy wydaje się że układ działa prawidłowo, jest nawet łatwiej popełnić błąd, niż wtedy gdy są problemy.
    W pierwszym schemacie brakuje kondensatora który był w nocie aplikacyjnej AD
    widać autorowi strony Link układ działał bez niego, ten rozmyty oscylogram u Ciebie (pierwszy) wygląda jakby układ się wzbudził.

    0
  • #5 03 Mar 2012 23:02
    ananas81
    Poziom 7  

    jarek_lnx napisał:
    Ogólna zasada jest taka, że jak coś nie działa trzeba sprawdzić jak reaguje na zmiany parametrów, gdybyś zmienił częstotliwość, z łatwością wykrył byś przyczynę.
    Gdybyś zmienił napięcie, wykrył byś czy ważniejsze jest SR czy GBW.


    Sprawdzałem już dla napięcia 5V i dla układu z opampami nieodwracającymi przebieg był podobny, natomiast dla jednopołówkowego odwracającego wyjściowy przebieg był praktycznie idealny. Mam jeszcze pytanie odnośnie rezystora R1 ze schemtatu Figure 6 - na podanej stronie jest napisane, że jest to rezystor opcjonalny i wymagany jedynie w przypadkach gdy "source is AC coupled (czy to znaczy "jeżeli sygnał wejściowy jest przemienny"? - przyp. mój), więc ekstremalnie wysoka impedancja wejściowa (bez nieliniowości) jest możliwa". Ja tego rezystora nie dałem, ale teraz się zastanawiam, czy właśnie to czasem nie jest przyczyną problemów?

    0
  • #6 04 Mar 2012 00:05
    marekzi
    Poziom 38  

    To oznacza, to samo co zwykle w opampach: wejście nieodwracajace ma mieć polaryzację (opornik R1 do masy) - ważne gdybyś podawał sygnał np. przez kondensator (bez składowej stałej).

    0
  • #7 07 Mar 2012 21:22
    ananas81
    Poziom 7  

    Mam jeszcze pytanie co do wymaganego slew rate - mam ten wzmacniacz zmontowany także w układzie wtórnika napięcia i wiernie powtarza przebieg wejściowy na wyjściu. Czy nie jest to oznaką, że to nie wzmacniacz jest przyczyną zniekształceń?
    Co do diod to w pierwszym podejściu dałem właśnie diody krzemowe dokładnie takie jak na schemacie i przebieg był dużo brzydszy, nie osiągał amplitudy sygnału wejściowego, a załamywał się raczej przyjmując pofalowany kształt.
    Na cytowanej przeze mnie stronie jest także rada aby dla większych częstotliwości i minimalnych napięć zmniejszać wartości rezystorów, więc prezentowane przebiegi są już z układów z rezystorami 1,6k.

    0
  • Pomocny post
    #8 10 Mar 2012 13:59
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Mam jeszcze pytanie co do wymaganego slew rate - mam ten wzmacniacz zmontowany także w układzie wtórnika napięcia i wiernie powtarza przebieg wejściowy na wyjściu. Czy nie jest to oznaką, że to nie wzmacniacz jest przyczyną zniekształceń?


    A próbowałeś zmierzyć, jak zachowuje się ten układ przy zmianach napięcia wejściowego i częstotliwości?. Zacznij od częstotliwości przy której układ działa prawidłowo i względnie dużego napięcia (np 1V) zmierz jak wygląda napięcie wyjściowe wzmacniaczy operacyjnych. (szybkie zmiany wymagają wysokiego SR warto porównać zmierzone SR z danymi WO).

    Następnie ustaw taką częstotliwość przy której układ zaczyna wyraźnie zniekształcać jeśli zniekształcenia będą rosły przy wzroście amplitudy, przyczyną jest za małe SR jeśli będą się zmniejszały potrzeba większego GBW.

    Nie porównuj z wtórnikiem napięcia, bo to zupełnie inny układ pracy WO, gdzie wzmacniacz ma znacznie "lżejsze" warunki pracy. Zamiast kombinować, przeczytaj porządnie tą stronę którą podałeś, zrozumienie podanych tam informacji znacznie ułatwi ci pracę.

    Jak zasiliłeś WO i czy masz prawidłowo odsprzęgane zasilanie?.

    0
  • #9 10 Mar 2012 22:28
    ananas81
    Poziom 7  

    jarek_lnx napisał:

    A próbowałeś zmierzyć, jak zachowuje się ten układ przy zmianach napięcia wejściowego i częstotliwości?. Zacznij od częstotliwości przy której układ działa prawidłowo i względnie dużego napięcia (np 1V) zmierz jak wygląda napięcie wyjściowe wzmacniaczy operacyjnych. (szybkie zmiany wymagają wysokiego SR warto porównać zmierzone SR z danymi WO).


    Na razie sprawdzałem przy sygnale o poziomie 5V i praktycznie nie było różnicy. Co do częstotliwości, to dopiero będę musiał przerobić mój układ generatora, żeby można było płynnie ją regulować. Na razie sprawdziłem dla 15kHz i było podobnie.

    jarek_lnx napisał:

    Jak zasiliłeś WO i czy masz prawidłowo odsprzęgane zasilanie?.


    Zasilam go +15V/-15V. Nie wiedziałem o potrzebie odsprzęgania, ale sygnał podaję z wtórnika napięcia, na którego wejściu jest sygnał z układu ICL8038. Na wyjściu z wtórnika jest dzielnik napięcia, z którego podaję dopiero sygnał na WO.

    0
  • Pomocny post
    #10 11 Mar 2012 00:18
    marekzi
    Poziom 38  

    Radzę odwrotnie - dzielnik napięcia z ICL, tym sterować wtórnik i z niego wzmacniacz.
    Rozumiem, że to wtórnik na opampie, nie na tranzystorze?
    Sygnał z ICL8038 nie jest dobrej jakości, już przy 30kHz na dobrym oscyloskopie zauważysz sporą szpile na szczycie sinusa - i trójkąta, bo ona powstaje gdy napięcie trójkątne mija szczyt - to taka wada ICL-a, że w momencie przełączania jest tam "przerwa" i układ głupiejąc robi przerzuty (najpierw "w dół", a potem "do góry"). Obejrzyj 30kHz trójkąt albo sinus ale przy mniejszej podstawie czasu i przy dużej czułości - sam szczyt w powiększeniu.
    Do takiego wzmacniacza to ja stosowałem AD811, AD8065 - zobacz sobie datasheet.
    OP27 się tu nie nadaje, jest zbyt wolny, do 30kHz to już lepszy byłby popularny TL08x (oczywiście po kompensacji napięcia niezrównoważenia).
    Każdy opamp wymaga odsprzęgania zasilania, Jednym wystarczy na pinach zasilania po 0,1mikroF, inne wymagają tantale+47nF, a inne specjalnych zabiegów z precyzyjnym PCB włącznie, bo inaczej generują.

    0
  • #11 11 Mar 2012 22:51
    ananas81
    Poziom 7  

    marekzi napisał:
    Radzę odwrotnie - dzielnik napięcia z ICL, tym sterować wtórnik i z niego wzmacniacz.


    dzielnik po ICLu miałem na początku (500:1), ale za bardzo go obciążał i ICL wariował dając mi piłokształtny przebieg na wyjściu sinusowym. Dlatego dałem wtórnik.

    marekzi napisał:

    Rozumiem, że to wtórnik na opampie, nie na tranzystorze?


    Tak, na op27.

    marekzi napisał:

    Do takiego wzmacniacza to ja stosowałem AD811, AD8065 - zobacz sobie datasheet.


    Widzę, że AD811 jest current feedback, a nie voltage feedback, czy to nie przeszkadza w moim układzie?

    marekzi napisał:

    Każdy opamp wymaga odsprzęgania zasilania, Jednym wystarczy na pinach zasilania po 0,1mikroF, inne wymagają tantale+47nF, a inne specjalnych zabiegów z precyzyjnym PCB włącznie, bo inaczej generują.


    Aha, OK. Czyli to są zwykłe kondensatory blokujące, to znam z cyfrówki.

    0
  • #12 12 Mar 2012 00:07
    marekzi
    Poziom 38  

    Pisząc o wcześniej o current-voltage feedback miałem na myśli inną architekturę jednego z wejść układów CF i związanych z tym ograniczeniami w takim układzie jak Twój.
    Poczytaj o CF.
    Zwykłe jak zwykłe (kondensatory blokujące) - zawsze dokładnie czytaj datasheet co jest wymagane, nie zawsze i to pomaga przy szybkich opampach, czasem trzeba czytać "miedzy wierszami" (ze jest niestabilny).

    0