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

Dobór wzmacniacza operacyjnego

marnowak 03 Lis 2012 15:15 3243 10
  • #1 03 Lis 2012 15:15
    marnowak
    Poziom 14  

    Witam!
    Zwracam się z prośbą do bardziej doświadczonych w temacie.
    Mianowicie jaki wzmacniacz operacyjny (łatwo dostępny) proponujecie.
    Interesuje mnie to, aby był zasilany napięciem niesymetrycznym +5V (wzmacniać będę tylko przebiegi o amlitudzie ujemnej na wejściu odwracającym). Dodatkowo chciałbym, aby miał wzmocnienie 40dB przy częstotliwości 1MHz.
    Przeglądam różne oferty, ale albo nie jest na napięcie niesymetryczne, albo wzmocnienie przy 1MHz zbyt małe.

    0 10
  • #2 03 Lis 2012 15:31
    marekzi
    Poziom 38  

    Jak zwykle, namawiam do układów AD.
    Np. AD8065/66 jest do kupienia na allegro, chociaż go tam "nie widać" (PW).
    AD8031/32 (jest w TME, na allegro) będzie troszkę zbyt wolny.
    Ale AD8055/56 będzie OK - jest w TME.
    Tu sobie wybierz: http://www.analog.com/en/high-speed-op-amps/products/index.html
    a dostępnych szukaj np. w TME.
    Co to znaczy, że "nie jest na napięcie niesymetryczne"?
    W zasadzie każdy opamp pracuje na napięciu niesymetrycznym, byle miało ono odpowiednią wartość, i napięcia wejściowe mieściły się w "input range".

    0
  • #3 03 Lis 2012 18:43
    marnowak
    Poziom 14  

    Dziękuję.
    Własnie o to mi chodziło.
    Jeszcze pytanie.
    Czy można podłączyć pod +Vs +5V, a pod -Vs masę?
    Czy konieczne jest zasilanie go napięciem symetrycznym +Vs=+5V, a -Vs=-5V?
    W niektórych specyfikacjach wzmacniaczy pisze konkretnie, że można je zasilać napięciem symetrycznym i niesymetrycznym np. +-5V, bądź 10V i masa. Tu pisze raczej, że +-5V. Czy zasilenie z +5V i GND nie spowoduje jakichś dziwnych rzeczy?

    0
  • #4 03 Lis 2012 19:18
    marekzi
    Poziom 38  

    marnowak napisał:

    Czy można podłączyć pod +Vs +5V, a pod -Vs masę?
    Czy konieczne jest zasilanie go napięciem symetrycznym +Vs=+5V, a -Vs=-5V?
    W niektórych specyfikacjach wzmacniaczy pisze konkretnie, że można je zasilać napięciem symetrycznym i niesymetrycznym np. +-5V, bądź 10V i masa. Tu pisze raczej, że +-5V. Czy zasilenie z +5V i GND nie spowoduje jakichś dziwnych rzeczy?


    A skąd wzmacniacz ma "wiedzieć" że to zasilanie jest symetryczne czy niesymetryczne?
    On tylko "widzi":
    1. Różnicę napięć na pinach zasilania - i tu ma być minimalna wartość podana w datasheet, czyli symetryczne -Vs i +Vs, albo niesymetryczne +Vs względem masy - ale wtedy jest ono dwukrotnie wyższe niż przy symetrycznym,

    2. Napięcia wejściowe jako zgodne z napięciami zasilania, albo niezgodne. T.zn. napięcia wejściowe muszą leżeć zawsze wewnątrz przedziału "Input Common-Mode Voltage Range", którego granice są odniesione nie do masy (np. symetrycznego zasilania) ale do napięć zasilania -Vs i +Vs (dla symetrycznego) albo +Vs i masy (dla niesymetrycznego; - tu przecież masa jest de facto -Vs).

    W konsekwencji takiego a nie innego zasilania napięcia wyjściowe będą zawierać się w pewnym przedziale napięć - podobnie jak Uwe, producent deklaruje odstęp Uwy+ od +Vs i Uwy- od -Vs. Ale jeśli zasilanie jest niesymetryczne (+Vs i masa) to Uwy nie może być ujemne. Bo przecież opamp to nie przetwornica.

    Co do minimalnego napięcia zasilania - to podaje datasheet.
    Np. dla AD8031/32 podano "Fully specified at +2.7 V, +5 V, and ±5 V supplies" co oznacza, że można go zasilać symetrycznie od ±1,35V do ±5V, albo niesymetrycznie od 2,7V do 10V.
    Np. dla AD8055/56 podano tylko zakres napięć dla zasilania symetrycznegoo "POWER SUPPLY Operating Range min. ±4V - max. ±6V", co oznacza że to zasilanie symetryczne, a można go zasilać niesymetrycznie +8V do +12V.

    1
  • #5 04 Lis 2012 13:09
    marnowak
    Poziom 14  

    OK.
    Czyli mam takie opcje:
    1. Zasilam +10V i GND, a na wejście odwracające daję dzielnik 100k na 100k z kondensatorem 100uF- nie wiem czemu symulacja wówczas nie działa i czy mam się tym przejmować. (Stąd strona 6.
    2. Trafko 7V z dwoma wyprowadzeniami. Drugie służy jako masa. Pod pierwsze podłączam diodę prostowniczą przepuszczającą + połówki. To pod kondensator i do LM7805. Pod pierwszy odczep podłączam też diodę prostowniczą przepuszczającą połówki ujemne. To podłączam pod kondensator i do LM7905. Widziałem, to gdzieś na necie, ale nie pamiętam gdzie.

    Na pewno 5V będzie bardziej obciążone, niż -5V. Oprócz dwóch OPAMP dalej mikrokontroler i MAX232 będą jeszcze z +5V korzystać.
    Które rozwiązanie poleca pan bardziej?

    0
  • #6 04 Lis 2012 14:36
    marekzi
    Poziom 38  

    Tu nie używamy "pan", zwracamy się do rozmówcy per "Ty"; - zwracanie się do kogoś per "Kolego" jest szczytem konwenansu :D

    Kombinujesz z zasilaniem AD8055? - a czy sprawdziłeś inne szybkie wzmacniacze o zasilaniu niesymetrycznym +5V z tego linka który Ci podałem? - i ich dostępność?
    Sztuczna masa wg linka który podałeś, ale dla wzm odwracającego do sztucznej masy zapinacz wejście nieodwracające. I to sposoby raczej dla małych częstotliwości.
    Dlaczego chcesz wzmacniać w układzie odwracajacym? Współczesne opampy są raczej używane w układzie nieodwracajacym i zwykle z zasilaniem symetrycznym.
    Teraz dopiero dotarło do mnie, że chcesz uzyskać wzmocnienie 40dB czyli 100V/V - przy paśmie 1MHz to dużo. Teoretycznie na AD8055 powinno dać się zrobić, ale sądzę, że lepiej zrobić na AD8056 dwustopniowy, każdy o wzmocnieniu 10V/V.

    Zasilanie - widzę, że tu też masz problemy, i dlatego sądzę że to temat zbyt trudny dla Ciebie. Najlepiej użyć trafa z symetrycznym uzwojenie wtórnym 2x8VAC, odczep środkowy na masę, skrajne na mostek Graetz'a, z mostka masz + i - , obydwa kondensatorami elektrolitycznymi spiąć do masy (filtracja tętnień) i na 7805 i 7905. Można też trafo z pojedynczym uzwojeniem wtórnym, dwie diody jak pisałeś, ale to prostowniki jednopołówkowe i większe tętnienia, co da sie skompensować zwiększeniem pojemności kondensatorów filtrujących.
    Zalecam zasilanie symetryczne (z kilku powodów), wzmacniacz dwustopniowy na AD8056.

    0
  • #7 04 Lis 2012 15:47
    marnowak
    Poziom 14  

    Odbiornik:
    Pierwszy wzmacniacz jest tak na prawdę konwerterem I/U. Pod wejście odwracające podłączam fotodiodę PIN BPW45. Fotodioda ma odbierać sygnał ASK(OOK) o nośnej 1MHz i bitrate 115.2 kbit/s(max RS232). W sprzężeniu zwrotnym przetwornika I/U wstawiam filtr dolnoprzepustowy. Przy założeniu 1,5 mA (około tyle wygeneruje dioda przy oświetleniu jej z wysokości 1m lamką LED 12V) na wyjściu wzmacniacza powinno być około 5V. Za wzmacniaczem daję filtr LC na 1MHz w celu eliminacji śmieci. Za filtrem ponownie wzmacniacz operacyjny z obwodem automatycznej regulacji wzmocnienia(z założenia ma utrzymywać poziom 5V na wyjściu niezależnie od sygnału wejściowego- nietypowy układ zamiast regulować wzmocnieniem wzmacniacza daję dwa tranzystory npn na wejście sygnałowe i przy zbyt dużym poziomie na wyjściu ch-ka tranzystora przesuwa się zbijając proporcjonalnie do napięcia wyjściowego prąd wejściowy sygnału do masy- schemat z tego forum. Było coś o układzie ARW do bassów do gitary- przerobiłem pod 1MHz. Symulacja OK.). Za otrzymanym układem daję diodę prostowniczą oraz układ RC(detekcja obwiedni). Mam tu dzięki ARW zawsze stały poziom napięcia i daję komparator, który ukształtuje impulsy cyfrowe. Impulsy cyfrowe dekoduję w ATMEGA8 i przesyłam na RS232 (do komputera przez MAX232).

    Lampka LED podłączona przez tranzystor do wyjścia ATMEGA8. ATMEGA8 odbiera z RS232, programowo opracowuję ramkę i wysyłam na bazę tranzystora.

    Ma to być system komunikacji świetlnej- taki temat pracy magisterskiej.

    Konkretnie, to pasuje mi OPAMP na niesymetryczne, ponieważ mogę kupić z allegro gotowy zasilacz w ładnej obudowie(takie jak np. do komórek ładowarki). Nie widziałem zasilaczy na +-5V- pozostaje wówczas robić samemu, a wypadałoby też w jakąś obudowę wrzucić (dużo pracy- konkretnie to montaż trafka i płytki). Nie chciałbym wrzucać trafa z układem zasilającym blisko elektroniki niskonapięciowej. Taki motyw. Wolę dać już zasilacz 12V, przerobić na +-6V dla wzmacniacza, a dla reszty układu zbić z 10V przez rezystor i LM7805 mając osobne zasilanie.
    Zalety:
    - brak 230V i trafa siejącego zakłócenia blisko sygnałów napięciowych 1MHz,
    - aby uniknąć tego co powyżej musiałbym jakąś skrzynkę kupić podłączaną pod 230V. Wówczas musiałbym robić jakieś mocowania na płytkę i trafo. Sporo niepotrzebnej pracy.

    0
  • #8 04 Lis 2012 16:26
    marekzi
    Poziom 38  

    Jeden schemat znaczy więcej niż tysiąc słów... daj chociaż koniec (wyjście) źródła sterującego ten wzmacniacz. Nie jestem pewien nawet czy to wzmacniacz stałoprądowy bo w linku powyżej dawałeś schemat układu z kondensatorem na wejściu.
    Powinny być dwa stopnie, z kilku powodów - np. te szybkie wzmacniacze wymagają niskich rezystancji (Rf) w obwodzie sprzężenia zwrotnego - poniżej 1kohm, więc dla ku=100 opornik do masy (Rg) musiałby mieć kilka ohm - kłopot ze znalezieniem takich, zwłaszcza że musi być bezindukcyjny i z małą pojemnością. No i wtedy rezystancja wejściowa odwracajacego wyniesie tych kilka ohm. W nieodwracajacym może być łatwiej, ale wyższa rezystancja wyjściowa stopnia sterującego spowoduje wzrost offsetu opampa.
    I co z offsetem? - bo jeśli stałoprądowy wzmacniacz, to musisz go kompensować, gdyż przy ku=100 da na wyjściu błąd rzędu 1V.
    A argumenty o ładnej obudowie to wiesz...to ostatni, najmniej ważny argument, mówiąc delikatnie. I trafo nie sieje zakłóceniami na 1MHz.

    0
  • #9 04 Lis 2012 18:59
    marnowak
    Poziom 14  

    Schemat1 bloku:
    Dobór wzmacniacza operacyjnego

    Uploaded with ImageShack.us

    Symulacja bloku 1:
    Dobór wzmacniacza operacyjnego

    Uploaded with ImageShack.us

    Schemat 2 bloku i symulacja:

    Dobór wzmacniacza operacyjnego

    Uploaded with ImageShack.us

    Wiem- mało czytelny.

    Jest to zwykły wzmacniacz odwracający. Wzmocnienie określane stosunkiem -R2/R1. Regulacja wzmocnienia na komponentach BC549B(zbija do masy zbyt wysoki sygnał). Ogólnie to się zastanawiam nad sensem stosowania ARW. Przebieg 1MHz będzie najprawdopodobniej prostokątem (tak będzie wysyłany z nadajnika). I tak wzmacniacz ograniczy wzmocnienie do +Vs, więc na pewno nie będzie tu zbyt dużego sygnału. Przebieg 1MHz oczywiście kluczowany będzie. Na wyjściu drugiego bloku dioda prostownicza, elementy RC do detekcji obwiedni i na komparator, za którym otrzymam przebieg cyfrowy. Pełnego schematu nie mam, bo najpierw chcę przeprowadzić test napięcia na wyjściu bloku pierwszego w zależności od odległości od nadajnika.

    Zasilanie wymyśliłem takie:
    Dobór wzmacniacza operacyjnego

    Uploaded with ImageShack.us

    Chyba, że jest lepsza opcja.

    0
  • #10 04 Lis 2012 23:54
    marekzi
    Poziom 38  

    Jeśli dwa AD8055 - to lepiej 1xAD8056.
    Czytaj datasheet - AD8055/6 da na wyjściu tylko +-3V, dopuszczalne Uwe=+-3,2V, czytaj o odsprzęganiu zasilania, n/t elementów, oporników itp zalecenia.
    Zasilacz może być, chociaż widząc prostowanie jednopołówkowe zgrzytam zębami. Napięcie wtórne trafa wystarczyłoby 8-9V. Na nogach 7805 i 7905 powinny być przylutowane pojemności ok. 0,22mikroF (z we. do masy i z wy. do masy)- patrz datasheet.
    Zapomnij o opornikach rzędu 1M w pętli sprzężenia zwrotnego. Czytaj datasheet - teoretycznie nie powinny przekroczyć 1k (ja używałem 4,7k i było OK). Chodzi o to, że duże wartości Rf w połączeniu z pojemnościami dają filtr RC ograniczający pasmo, ale też dla niektórych opampów to jest wymóg ze względu na możliwość niestabilności.
    W tym drugim wzmacniaczu 4,7k ujdzie, w pierwszym (z fotodiodą) więcej jak kilkadziesiąt kohm chyba się nie da. Rozumiem, że 1M potrzebne ze względu na ten układ ARW (stosunek rezystancji Rf do rezystancji C-E tranzystora tłumiącego), ale 1M w połączeniu z pojemnościami układu i samego opornika skutecznie ograniczy pasmo opampa do rzędu stu (kilkuset?) kHz.
    Rozważ zastosowanie tranzystora FET jako tłumiącego. Prawdopodobnie układ się skomplikuje (sterowanie FET-a), ale FET ma dużą liniowość w szerokim zakresie prądu drenu, i można mu dać prąd rzędu 1-10mA co oznacza niską jego rezystancję i o wiele mniejszą wartość Rf.

    Poczytaj tu: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8065_8066.pdf
    To inny wzmacniacz, na nim przy 1MHz nie da się zrobić ku=100, ale dwa takie o ku=10 każdy - tak. Podaję Ci go tutaj ze względu na materiały do poczytania: str.20-21 - nieco teorii n/t wzmocnienia, Vos, BW i oporników, a na str. 24-25 masz aplikację "WIDEBAND PHOTODIODE PREAMP".

    0
  • #11 11 Lis 2012 19:58
    marnowak
    Poziom 14  

    No lipa ogólnie.
    Założyłem, że dioda wygeneruje prąd 1 mA, ale chyba mniejsze prądy są przez fotodiody generowane przy oświetlaniu.

    0