Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym

kiclaw 13 Jul 2013 23:02 4824 22
  • #1
    kiclaw
    Level 16  
    Mam takie pytanie:

    Jest sobie układ prostownika jedno-połówkowego na WO:
    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym

    Po nim wsadzę kondensator 10u i rezystor 1k i dalej do reszty układu.

    Czy gdy zasilę +V do 5V, a -V do GND, to nadal będzie mi prostował przebieg przemienny (sinus) ? Po prostu mam w układzie tylko 5V i mase a WO jest rail-to-rail (choć to i tak bez znaczenia bo napięcia będą ~ 1V).
  • #2
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Mam takie pytanie:

    Jest sobie układ prostownika jedno-połówkowego na WO:
    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym

    Po nim wsadzę kondensator 10u i rezystor 1k i dalej do reszty układu.

    Czy gdy zasilę +V do 5V, a -V do GND, to nadal będzie mi prostował przebieg przemienny (sinus) ? Po prostu mam w układzie tylko 5V i mase a WO jest rail-to-rail (choć to i tak bez znaczenia bo napięcia będą ~ 1V).
    Nie, zasilanie WO ma tu być "po bożemu", czyli symetryczne, albo trzeba zrobić sztuczne zero dla wejścia odniesienia - nieodwracające - oraz stosowny kondensator szeregowo z R1, ale wtedy nie ma "przejścia" dla składowej stałej.
  • #3
    kiclaw
    Level 16  
    Ajj no to kiepsko bo sinus będzie generowany z DAC (amplituda=2,5V między +5V a GND).

    Jest w ogóle jakiś sposób na pomiar małych napięć sinusoidalnych przez ADC nie dysponując napięciem ujemnym?
  • #4
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Ajj no to kiepsko bo sinus będzie generowany z DAC (amplituda=2,5V między +5V a GND).
    To po co go prostować, skoro z samego DAC można od razu wygenerować tylko połówkę sinusoidy?

    kiclaw wrote:
    Jest w ogóle jakiś sposób na pomiar małych napięć sinusoidalnych przez ADC nie dysponując napięciem ujemnym?
    Tzn.? Bliżej proszę to opisać.
  • #5
    kiclaw
    Level 16  
    To trochę bardziej skompilowane, bo ten sygnał (z DAC) jest właśnie potrzebny jeszcze do czegoś innego (dokładnie do rezonansu szer.)

    Co do drugiego, no to moje pytanie jest następujące, czy da się doprowadzić małe napięcie sinusoidalne (~1V) do postaci wyprostowanej. A jeżeli tak, to jak. Detektory odpadają, bo tam są diody które obniżają napięcie.
  • #6
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    To trochę bardziej skompilowane, bo ten sygnał (z DAC) jest właśnie potrzebny jeszcze do czegoś innego (dokładnie do rezonansu szer.)
    OK. Rozumiem, potrzebna cała sinusoida.

    kiclaw wrote:
    Co do drugiego, no to moje pytanie jest następujące, czy da się doprowadzić małe napięcie sinusoidalne (~1V) do postaci wyprostowanej. A jeżeli tak, to jak. Detektory odpadają, bo tam są diody które obniżają napięcie.
    Ale przebieg sinusoidalny i o amplitudzie 1V bez trudu - oraz względnie dokładnie - da się wyprostować za pomocą dwupołówkowego prostownika operacyjnego - potrzebne są wtedy dwa WO oraz ich symetryczne zasilanie.
    A u Ciebie, to na jakim poziomie względem GND jest zero owej generowanej z DAC-a sinusoidy i czy jest fizycznie 'dojście' do tej wartości?
  • #7
    kiclaw
    Level 16  
    No zero jest na poziomie 2,5V (Generowanie SIN od 0V do 5V).

    Masz na myśli TAKI prostownik? Mimo wszystko nie za bardzo mam go jak zasilić symetrycznie bo mam +5 i GND.

    Nie rozumiem co masz na myśli pisząc o fizycznym dojściu. No ja generuje tego sinusa z DAC, więc mogę z jego wyjścia wyprowadzić sygnał gdzie indziej.
  • #8
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    No zero jest na poziomie 2,5V (Generowanie SIN od 0V do 5V).
    To, że jest, to już wiem, ale czy ów potencjał 2,5V względem GND jest tam fizycznie dostępny - innymi słowy; czy mogę go tam względem GND pomierzyć? - czy trzeba go sobie dopiero uzyskać/wygenerować?

    kiclaw wrote:
    Masz na myśli TAKI prostownik? Mimo wszystko nie za bardzo mam go jak zasilić symetrycznie bo mam +5 i GND.
    Tak, dokładnie o tym układzie operacyjnego prostownika dwupołówkowego tu wcześniej napisałem.

    kiclaw wrote:
    Nie rozumiem co masz na myśli pisząc o fizycznym dojściu. No ja generuje tego sinusa z DAC, więc mogę z jego wyjścia wyprowadzić sygnał gdzie indziej.
    To też już wiem, ale patrz tu wyżej...
  • #9
    kiclaw
    Level 16  
    Nie, w takim razie potencjału 2,5V nie mam "fizycznie" dostępnego. Jak mówię, tam jest tylko generowany SIN "wokół" tej wartości. Nic więcej. Niestety :|
  • #10
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Nie, w takim razie potencjału 2,5V nie mam "fizycznie" dostępnego. Jak mówię, tam jest tylko generowany SIN "wokół" tej wartości. Nic więcej. Niestety :|
    No to w takim przypadku trzeba to zero - poziom odniesienia - uzyskać z przebiegu sinusoidalnego poprzez zastosowanie aktywnego filtru dolnoprzepustowego i o wzmocnieniu napięciowym równym 1V/V.
    Np. w takim układzie Sellen-Key'a jak tam na stronie 1 rysunek pierwszy, przy czym;
    rezystor R3 jest tam zbędnym (nie montować go wcale, czyli; R3 -> +∞), a;
    R4 = R1 + R2 - patrz tamże rysunek drugi.
    Zaś jaką te rezystory mają mieć wartość (od kilku do kilkunastu kiloomów) to wynika jaki rodzaj charakterystyki przenoszenia ma posiadać ten filtr - Bessel'a, czy czy Butterworth'a - oraz by nie obciążały one zbytnio wyjścia owego DACa.
    Również wartości występujących tam pojemności C1 oraz C2 są do wyliczenia w zależności od wartości częstotliwości granicznej f oraz obranej charakterystyki owego filtru dolnoprzepustowego.
    Przy czym - ze względu na zasilanie jednonapięciowe tego wzmacniacza operacyjnego - dolną okładkę kondensatora C1 należy podłączyć do GND (minusa zasilania).
    Oczywiście wejście tego filtru - oznaczone tam Vi - dołączyć należy do wyjścia DACa.
    Zaś wyjście owego filtru Vo będzie stanowić fizyczne odniesienie do wejść nieodwracających obu wzmacniaczy operacyjnych dwupołowkowego prostownika operacyjnego oraz jako odniesienie napięcia wyprostowanego -
    a które również można wyfiltrować poprzez dołączenie równoległe jak na schemacie niżej:
    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    stosownego kondensatora do rezystora R, a sprzęgającego wyjście z wejściem prawego tam wzmacniacza operacyjnego
    - dla napięcia wyjściowego tego prostownika operacyjnego.
    A wtedy już nic nie stoi na przeszkodzie aby wszystkie trzy wzmacniacze operacyjne zasilać niesymetrycznie z jednego napięcia.

    To wszystko co miałem tu do powiedzenia, dostałeś tu ode mnie "wędkę", wskazałem też Tobie "rybne łowisko" - patrz stosowna część mojego tu podpisu - a w odpowiedzi powiedz mi; do czego to Tobie jest potrzebne?

    Pozdrawiam
  • #11
    kiclaw
    Level 16  
    Dzięki!

    To jest filtr dolnoprzepustowy więc gdy mam częstotliwość sinusa 5kHz, to ten filtr zrobić żeby tłumił dopiero przy ok.10kHz?

    Stosuje filtr Butterworth’a, więc dla częstotliwości granicznej 10kHz schemat wygląda tak (?): Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym

    Wejście prostownika U1 podpiąć pod badany sygnał, tak?

    Potrzebne mi to do badania amplitudy sygnału w stanie rezonansu. Czuli U1 pójdzie między cewkę a kondensator.
  • #12
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Dzięki!
    Proszę... :lol:

    kiclaw wrote:
    To jest filtr dolnoprzepustowy więc gdy mam częstotliwość sinusa 5kHz, to ten filtr zrobić żeby tłumił dopiero przy ok.10kHz?
    Ależ skąd ma być odwrotnie, to ma być przecież dla tej wartości częstotliwości już napięcie praktycznie stałe na wyjściu - wyfiltrowane - a więc wartość częstotliwości granicznej powinna tu być o jeden rząd mniejsza, czyli dla 5kHz to będzie 500Hz.

    kiclaw wrote:
    Stosuje filtr Butterworth’a, więc dla częstotliwości granicznej 10kHz schemat wygląda tak (?): Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    Patrz wyżej...

    kiclaw wrote:
    Wejście prostownika U1 podpiąć pod badany sygnał, tak?
    Tak.

    kiclaw wrote:
    Potrzebne mi to do badania amplitudy sygnału w stanie rezonansu. Czuli U1 pójdzie między cewkę a kondensator.
    ? Nie rozumiem, narysuj schemat tego.
  • #13
    kiclaw
    Level 16  
    Quarz wrote:
    Nie rozumiem, narysuj schemat tego.


    Proszę:

    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    Napięcie będzie maks. 1,1V bo będzie mały prąd.

    Jeśli możesz, to rzuć okiem czy nie ma jakichś większych błędów.
  • #14
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Quarz wrote:
    Nie rozumiem, narysuj schemat tego.


    Proszę:

    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    Napięcie będzie maks. 1,1V bo będzie mały prąd.

    Jeśli możesz, to rzuć okiem czy nie ma jakichś większych błędów.
    Dziękuję, ale zechciej zauważyć jak kiepski jest to woltomierz, a dołączony do kondensatora C obwodu rezonansowego, skoro jego wartość rezystancji wewnętrznej wynosi zaledwie R.
    Zaś prawdziwy woltomierz - to taki, który nie pobieraja energii z obwodu mierzonego - ma wartość owego R -> +∞.
    Wobec powyższego, zastanów się; co należy tu zmienić, aby w tym rzeczywistym układzie pomiarowym zbliżyć się do ideału z woltomierzem przyłączonym do C.
    Poza tym, to wartości elementów pokazano wyżej filtru dolnoprzepustowego nie sprawdzałem.
  • #15
    kiclaw
    Level 16  
    Zwiększyć rezystory w układzie prostownika do np. 100kΩ?
  • #16
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Zwiększyć rezystory w układzie prostownika do np. 100kΩ?
    Nie, bez zmieniania wartości rezystorów w prostowniku operacyjnym masz to zrobić. Poszukaj rozwiązania z elementem aktywnym...
  • #17
    kiclaw
    Level 16  
    Może zmniejszyć diody na Schottky, żeby miały mniejszy spadek?
  • #18
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Może zmniejszyć diody na Schottky, żeby miały mniejszy spadek?
    Eee... diody w prostowniku operacyjnym pracują w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, więc ich charakterystyki prądowo-napięciowe nie mają tam większego znaczenia.
    Podpowiedź, całość tego da się zrealizować np. za pomocą - czterokrotnego w jednej obudowie - wzmacniacza operacyjnego typu TL084
  • #19
    kiclaw
    Level 16  
    Może chodzi o dołożenia wtórnika napięciowego przed układ prostownika aby nie obciążać układu RLC?
  • #20
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Może chodzi o dołożenia wtórnika napięciowego przed układ prostownika aby nie obciążać układu RLC?
    BINGO - wytłuszczenie w cytacie moje... :lol:
    To teraz narysuj tu kompletny schemat i z poprawnie zaprojektowanym filtrem dolnoprzepustowym.
  • #21
    kiclaw
    Level 16  
    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    Ufff, po długich - a ciężkich bojach ;)
  • Helpful post
    #22
    Quarz
    Level 43  
    kiclaw wrote:
    Prostownik na wzmacniaczu operacyjnym
    Ufff, po długich - a ciężkich bojach ;)
    Całość pod względem schematu ideowego poprawna, a obliczenia filtru D-P sprawdzę później, ponieważ teraz mam 'gorącą linię' na Zdalnym Pulpicie.

    EDIT:
    Obliczenie wartości częstotliwości granicznej f dla filtru typu Butterworth’a są poprawne:
    f =1/(2•Π•2250Ω•(100F/10^9)√2)=500.175731198393...Hz
    Ale proponuję zmianę wartości R oraz C tak, by ich wartości były łatwo dostępne do fizycznej realizacji.
    A więc pomniejszając dwa razy wartość C należy powiększyć dwa razy wartość R, czyli;
    C =50nF -> C1 = C =50nF, C2 = 2•C =100nF,
    R =4500Ω -> R1 = R2 =4500Ω,
    oraz ostatecznie - wszak wartość częstotliwości granicznej nie jest tu wartością krytyczną - przyjmuję katalogowe wartości R oraz C:
    R1 = R2 =4700Ω=4,7kΩ ±5%,
    C1 =47nF ±5%,
    C2 =100nF ±5%,
    oczywiście wartość rezystancji z obwodu ujemnego sprzężenia zwrotnego należy też stosownie zmienić i tu najbliższą wartością z Szeregu Wartości Nominalnych E-24 (5%) jest wartość; 9100Ω=9,1kΩ ±5%.

    Autorowi tematu proponuję sprawdzenie - korzystając ze wzoru pod pierwszym schematem w dokumencie PDF z podanej tu do niego linki - co zmieni się w wartościach parametrów przedmiotowego filtru po przyjęciu w/w wartości R oraz C z podaną tolerancją - odchyłką - od wartości nominalnej dla wszystkich; 4!/((4-2)!)=1•2•3•4/(1•2)=12, możliwych przypadków granicznych elementów R oraz C, czyli:
    R1_1 =4,7kΩ -5%,
    R1_2 =4,7kΩ +5%,
    R2_1 =4,7kΩ -5%,
    R2_2 =4,7kΩ +5%,
    C1_1 =47nF -5%,
    C1_2 =47nF +5%,
    C2_1 =100nF -5%,
    C2_2 =100nF +5%.
    Zechciej też zauważyć, iż we wzorze na f masz iloczyn R•C, czyli iloczyny wartości elementów jednego z tolerancją dodatnią a drugiego z tolerancją ujemną - 1,05•0,95=0,9975 ≈1- będą powtarzały się, dając w wyniku tę samą wartość iloczynu, a więc nie zachodzi tu potrzeba powtarzania takich obliczeń.

    Pozdrawiam
  • #23
    kiclaw
    Level 16  
    Dzięki wielkie!

    Mam jeszcze jedno pytanie, mógłbyś wytłumaczyć jak to "zero odniesienia" jest tworzone, i jak to się dzieje, że w tym przypadku mogę zasilać niesymetrycznie? Tzn co daje podanie na plus WO tego "zera odniesienia"?

    Aha! Jeszcze jedno, tak sobie teraz myślę, że skoro chce mieć napięcie wyprostowane, to czemu po prostu nie użyć filtra dolnoprzepustowego, małe napięcie będzie po prostu podzielone na dwa (gdy będzie już wytłumione), więc można to skompensować już w samym uC. Co o tym sądzisz? Czyli z cewki filtr dolnoprzepustowy, i od razu na ADC.