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

Wzmacniacz nieodwracający i stałe napięcie na wyjściu

waski4 25 Mar 2015 01:22 639 4
  • #1 25 Mar 2015 01:22
    waski4
    Poziom 9  

    Podobnie jak w tym temacie zudowałem taki układ jednak z troche innymi parametrami: wzmocnienie 1,33, przesunięcie 1,05V, zasilanie z 5V. Z obliczeń wyszło mi: R1=3,57k, R2=18,79k, R3 założyłem 1k. Zbudowałem układ na LA6358 i okazało się, że wzmocnienie ok, przesunięcie ok, tylko przy napięciach wejściowych od 0 do 1,54V na wyjściu jest stałe niezmienne napięcie około 0,65V a potrzebuje mieć 0. Jak to osiągnąć?

    0 4
  • #2 25 Mar 2015 03:08
    kspro
    Poziom 27  

    LA6358 to jest LM358, a stopień wyjściowy tego wzmacniacza jest w stanie zejść z napięciem prawie do zera ale tylko w sytuacji, gdy obciążenie dołączone jest do masy, czyli gdy prąd z wyjścia wypływa, a nie wpływa, a tak właśnie jest w Twoim układzie. Gdyby na wyjściu miało być 0V, to musiałoby ono zwierać około 1mA do masy, a to za dużo. Prąd ten wynika z dzielnika R1/R2 i opornika R3. Dzielnik wytwarza napięcie około 4.2V, jego oporność wyjściowa wynosi 3kΩ, łącznie z R3 jest 4kΩ, zatem przy 0V na wyjściu prąd płynący przez R3 do masy musiałby wynosić 4.2V/4kΩ=1.05mA, a tymczasem z karty katalogowej LM358 wynika, że już przy przekroczeniu 20-30µA minimalne napięcie na wyjściu wzrasta do 0.6V, co właśnie obserwowałeś.

    Żeby obniżyć minimalne napięcie na wyjściu musiałbyś wielokrotnie zwiększyć wartości wszystkich oporników, przynajmniej kilkaset razy. Na przykład po pomnożeniu przez 500 łączna oporność pomiędzy 4.2V a wyjściem wynosiłaby 2000kΩ, więc wymagany prąd zmalałby do 2.1µA i wówczas według charakterystyk wyjściowych udałoby się zejść do około 10mV na wyjściu (przy zasilaniu jednym napięciem idealnie do zera zejść się nie da). Nie ma problemu ze zwiększeniem R3 do 500kΩ czy nawet 1MΩ, jest za to problem z dzielnikiem, bo wychodzą wartości bardzo duże, dlatego należałoby zrobić dzielnik z mniejszych wartości (a choćby tak jak teraz) i dla zachowania wzmocnienia sztucznie zwiększyć mu oporność wyjściową przez dołożenie mu na wyjściu dodatkowego opornika równego 3•R3 (od wyjścia dzielnika R1/R2 do wejścia odwracającego wzmacniacza).

    Dalszą poprawę można by osiągnąć dołączając jakiś opornik, na przykład 1kΩ, od wyjścia wzmacniacza do masy. Już przy 10mV popłynęłoby przez niego 10µA w dobrym kierunku, więc przypuszczalnie udałoby się zejść do pojedynczych miliwoltów na wyjściu.

    2
  • #3 25 Mar 2015 15:00
    waski4
    Poziom 9  

    Wielkie, wielkie dzięki. Bez twojej pomocy chyba bym nie dał rady, bo nie wiedziałem już gdzie szukać.
    Po analizie mam kilka pytań.
    1. Jak z karty katalogowej mogę wyczytać, żę przy prądzie wypływającym z WO w okolicy 1mA na wyjściu będzie około 0.
    2.Jak to się dzieje, że na wyjściu z dzielnika wychodzi Ci 4,2V? Mi wychodzi 1.05V bo R3 bocznikuje R2 do masy z założenia przez WO. Czy dobrze kombinuje?

    Dodano po 4 [godziny] 2 [minuty]:

    A jakbym zwiększył wszystkie rezystancje o 56 czyli:
    R1-200k,
    R2-1,052M
    R3-56k

    to wychodzi mi, że prąd wpływający do wyjścia WO byłby około 1,05V/56k=0,019mA,
    dla tego prądu z charakterystyki wyjściowej wychodzi mi 0,07V co mógłbym zaakceptować. czy dobrze rozumuję?

    0
  • #4 25 Mar 2015 22:39
    kspro
    Poziom 27  

    W załączonej karcie katalogowej na stronie 10 jest wykres "Output Characteristics Current Sinking", z którego korzystałem, a na stronie 13 jest schemat uproszczony wzmacniacza. To załamanie charakterystyki w pobliżu napięcia 0.6V bierze się stąd, że dolny tranzystor Q13 na wyjściu jest typu PNP, więc poniżej tego napięcia już nie pracuje, bo jest to sytuacja gdy Q12 całkiem zewrze bazę Q13 do masy, wówczas pozostaje tylko źródło prądowe o małej wydajności 50µA włączone na stałe, ale ono też słabnie w miarę nasycania się. Na stronie 10 jest też wykres "Output Characteristics Current Sourcing" ale dotyczy on maksymalnego napięcia wyjściowego, czyli na ile można się zbliżyć do napięcia zasilania. Informację o tym, że napięcie na wyjściu dochodzi prawie do masy przy prądzie wypływającym, zamieszczono jedynie w tabeli "Electrical Characteristics" na stronie 6 (pozycja "Output Voltage Swing", napięcie VOL). Znajduje to potwierdzenie na schemacie, bo jeśli Q12 może sie nasycać prawie do zera to może całkiem odciąć wyjściowe górne tranzystory NPN Q5 i Q6 połączone w układ Darlingtona.

    Dzielnik R1/R2 zasilany z Us=5V można potraktować jako źródło napięciowe o jakiejś oporności wewnętrznej Rw (lub wyjściowej). Wzór na napięcie wyjściowe dzielnika Uo w funkcji prądu obciążenia Io jest następujący:

    Uo = R2/(R1+R2) • Us - R1•R2/(R1+R2) • Io = U - Rw • Io

    czyli U = R2/(R1+R2) • Us
    oraz Rw = R1•R2/(R1+R2)

    Po podstawieniu wartości wychodzi, że U = 4.2V oraz Rw = 3kΩ, czyli jest tak samo jak gdyby pojedynczy opornik 3kΩ podłączony był do napięcia 4.2V (i wówczas wzmocnienie się zgadza, bo (3+1)/3=1.33V/V). Oczywiście jeżeli taki dzielnik jest obciążony opornikiem R3=1kΩ do masy, to na wyjściu będzie 1/4 napięcia U, czyli 1.05V, ale R3 nie wchodzi w skład dzielnika, jest tylko jego obciążeniem. Mam nadzieję, że teraz wszystko jest jasne.

    Dobrze rozumujesz. Jeżeli 0.070V zamiast 0V jest dopuszczalne to możesz dać takie wartości jakie zaproponowałeś, pamiętaj tylko, że nie wiadomo jak charakterystyka wyjściowa zmienia się z temperaturą (miejmy nadzieję, że nie za bardzo). W razie czego zawsze możesz jeszcze dołożyć na wyjściu 1kΩ do masy i zjechać jeszcze bardziej, bo prąd 0.019mA płynie przez 1kΩ już przy 0.019V, więc poprawa byłaby wręcz gwarantowana.

    1
  • #5 26 Mar 2015 21:03
    waski4
    Poziom 9  

    Jeszcze raz dzięki! Jestem pod wrażeniem dogłębnej wiedzy i chęci podzielenia się nią.
    Układ zbudowałem na rezystancjach 56 razy większych i działa prawidłowo. Gdyby coś się działo niedobrego to dołożę na wyjściu 1k.

    0