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

Wzmacniacz operacyjny mnożący napięcie

robokop 07 Lut 2019 01:36 558 24
  • #1 07 Lut 2019 01:36
    robokop
    Moderator Samochody

    Potrzebuję napięcie stałe rzędu 0-30 mV wzmocnić liniowo do wartości, powiedzmy, 0-3 V. Interesowałby by mnie prosty układ na wzmacniaczu operacyjnym, np. LM358 - z pojedynczym zasilaniem, dostępne 12 V.

    0 24
  • Pomocny post
    #2 07 Lut 2019 02:57
    Kraniec_Internetów
    Poziom 41  

    Czyli chcesz mnożyć napięcie x100. Jeżeli napięcie wejściowe, napięcie wyjściowe i napięcie zasilające 12V mają wspólną masę, to układ jest banalnie prosty:
    Wzmacniacz operacyjny mnożący napięcie
    Jeżeli tak nie jest, to napisz.
    Rezystory ustalające wzmocnienie dobierz tak, by ten poziomy był 99x większy od tego pionowego. Uzyskasz wtedy wzmocnienie x100. Proponuję użyć rezystorów 1k i 100k, chociaż będzie to wprowadzało 1% błędu. Rezystory oczywiście o tolerancji wedle potrzeb.
    Jeszcze jedno - LM358 niebardzo się do tego nadaje, gdyż przy zasilaniu niesymetrycznym nie będzie w stanie zejść do tych 0V na wyjściu. Musisz użyć wzmacniacza typu rail-to rail.

    0
  • Pomocny post
    #4 07 Lut 2019 11:08
    krzysiek_krm
    Poziom 35  

    Kraniec_Internetów napisał:
    Musisz użyć wzmacniacza typu rail-to rail.

    Jeżeli na wyjściu ma być dokładnie 0 V to nawet wzmacniacz RRIO tego nie uzyska, niestety bez ujemnego zasilania się nie obejdzie.
    robokop napisał:
    z pojedynczym zasilaniem, dostępne 12V.

    Możesz w sumie zastosować lokalną maleńką przetwornicę kondensatorową.

    0
  • Pomocny post
    #5 07 Lut 2019 11:27
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Jest jeszcze kwestia błędu polegającego na przesunięciu zera - typowy wzmacniacz operacyjny może mieć błąd zera na poziomie kilku mV.

    Oporniki oczywiście nie 99 i 1 om, a dużo, dużo większe - może 9k9 i 100, bo wzmacniacze operacyjne są raczej do małych prądów.

    A raczej, żeby się trzymać standardowego szeregu: 10k, i 100+1. Typowa dolna granica napięcia na wyjściu LM358 to około 5mV.

    0
  • #6 07 Lut 2019 11:53
    robokop
    Moderator Samochody

    Żeby rozjaśnić sytuację - układ rozpatruję jakoi wzmacniacz napięcia z bocznika pomiarowego 75mV/50A - ustrój pomiarowy, w tym przypadku chiński woltomierz LCD za żadne skarby nie chce dać się zmusić do pomiaru tak małych napięć - a w urządzeniu niestety nie da się ze względów estetyczno-mechanicznych wlepić nic innego.
    Wzmacniacz operacyjny mnożący napięcie

    Dodano po 10 [minuty]:

    krzysiek_krm napisał:
    Możesz w sumie zastosować lokalną maleńką przetwornicę kondensatorową.
    Ależ mogę - nawet ICL7660.

    0
  • Pomocny post
    #7 07 Lut 2019 11:53
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    pikarel napisał:
    wzmacniacza o określonym (liczbowo) wzmocnieniu.

    Dokładnie, mnożenie napięć to co innego, tu należy mówić o wzmocnieniu.
    Niestety coraz częściej jest to mylone.
    krzysiek_krm napisał:
    Jeżeli na wyjściu ma być dokładnie 0 V to nawet wzmacniacz RRIO tego nie uzyska, niestety bez ujemnego zasilania się nie obejdzie.

    Dokładnie tak, w okolicach Uwy=0 będą błędy.
    Pytanie - jaka ma być dokładność, bo tu może grać rolę
    _jta_ napisał:
    wzmacniacz operacyjny może mieć błąd zera na poziomie kilku mV.

    oraz ten błąd w okolicach Uwy=0.
    Jeśli z wyjścia tego wzmacniacza będzie wypływał prąd (current source) - a nie wpływał (sink current) to można ten błąd Uwy=0 łatwo "obejść" prostym sposobem - na wyjściu WO dać diodę np. 1N4148:
    Wzmacniacz operacyjny mnożący napięcie
    Oporniki np. 100Ω, 9,9k.

    0
  • #8 07 Lut 2019 12:03
    robokop
    Moderator Samochody

    Dokładność - "na oko" - przy odłączonym obciążeniu ma pokazywać "0", przy podłączonym zaś prąd z zakresu 0-20A, dokładność 10% jest wystarczająca.

    0
  • Pomocny post
    #9 07 Lut 2019 13:44
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Bocznik jest "umasiony" ? - t.j. czy jest jednym końcem dołączony do masy?

    0
  • Pomocny post
    #11 07 Lut 2019 15:45
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Zapnij go od strony masy - wtedy napięcie na nim będzie względem masy i wzmocnij je układem jak w poście nr 7.

    Gdyby bocznik był w dodatniej gałęzi to też da się zrobić, ale sprawa się nieco komplikuje - trzeba spadek napięcia na boczniku przesunąć na poziom masy i ewentualnie wzmacniać, pojawiają się problemy z zasilaniem.

    0
  • Pomocny post
    #12 07 Lut 2019 18:25
    krzysiek_krm
    Poziom 35  

    trymer01 napisał:
    Gdyby bocznik był w dodatniej gałęzi to też da się zrobić, ale sprawa się nieco komplikuje - trzeba spadek napięcia na boczniku przesunąć na poziom masy i ewentualnie wzmacniać, pojawiają się problemy z zasilaniem.

    W dodatniej albo ujemnej - można zastosować gotowy CSA, zazwyczaj mają dość precyzyjne wzmocnienie, mały offset, chociaż chyba też nie "dociągają" do zera. Nie są drogie.

    0
  • Pomocny post
    #13 07 Lut 2019 18:30
    _jta_
    Specjalista elektronik

    LM358 może prawidłowo wzmacniać sygnały w okolicy -zasilania (i nota katalogowa to zapewnia); jakieś inne wzmacniacze operacyjne (LM111?) mogą to robić z sygnałami w okolicy +zasilania (ale nota katalogowa tego wyraźnie nie określa); niektóre wzmacniacze z JFET-ami, albo MOSFET-ami na wejściu potrafią prawidłowo działać przy napięciu wejściowym sporo (np. o 1V) poza zakresem napięć zasilania (tylko w jedną stronę) - nie trzeba przesuwać napięć na inny poziom, tylko trzeba wybrać wzmacniacz odpowiedni do przewidywanego podłączenia. Ale jeśli może być tak, że wzmacniany sygnał będzie na poziomie minusa, to przynajmniej wiadomo, że LM358 pasuje, i jest tani. Z kolei dla poziomu plusa są jakieś wzmacniacze zrobione specjalnie do pomiaru prądu, dokładniejsze od LM358, ale nie pamiętam, jakie (można by poszukać na forum, mam wrażenie, że ktoś chciał użyć LM111 zamiast takiego wzmacniacza do pomiaru prądu - może to pomoże znaleźć).

    Typowy błąd (napięcie niezrównoważenia, offset voltage) LM358 to 2mV, a zawsze można pokombinować i zrobić układ regulacji zera, który pozwoli ustawić mniej.

    0
  • Pomocny post
    #15 07 Lut 2019 19:36
    _jta_
    Specjalista elektronik

    I myślisz, że bez wzmacniacza będzie działać jako amperomierz? Miernie... A poza tym, autor nie ma na niego miejsca.

    0
  • Pomocny post
    #16 07 Lut 2019 20:37
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    _jta_ napisał:
    LM111

    To komparator.
    Trudno o WO o wysokim napięciu zasilania i akceptujące Vin=+Vsup.
    Nadają się LM101/301/107/307 - typowo akceptują one napięcie wejściowe =dodatniemu napięciu zasilania, ale - typowo. Mogą się zdarzyć egz. które nie pracują poprawnie w tych warunkach.
    https://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=...2Flm101a.pdf&usg=AOvVaw3sYjue9PEYL7ShFt2ABgR4
    _jta_ napisał:
    I myślisz, że bez wzmacniacza będzie działać jako amperomierz?

    Będzie - z odpowiednim bocznikiem. Co do miejsca - były dostępne niewielkie moduły na ICL7107 z wyświetlaczem - tyle że potrzebowały zasilania 9V - tu musiałoby ono być "pływające" wraz z bocznikiem.
    Skoro dyskusja idzie w innym kierunku:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=16031923#16031923
    https://elektronikab2b.pl/technika/24211-pomi...u-w-dodatniej-szynie-zasilajacej#.WBhNBCTDSTY
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3363702.html
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=13098910#13098910

    0
  • Pomocny post
    #18 08 Lut 2019 19:21
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Jeśli sam zrobisz układ z ICL7107 (albo podobnym - różnią się wyjściem, np. ICL7106 steruje LDC), to możesz uzyskać nawet lepszą stabilność, niż z LM358, ale zwróć uwagę na to, żeby nie łączyć LO np. z COM, czy z masą cyfrową - on wskazuje napięcie między HI i LO, możesz je połączyć do opornika pomiarowego, on może być połączony z masą cyfrową, ale nie tym połączeniem, które idzie do LO, bo wtedy prąd płynący tym połączeniem wpłynie na odczyt. Innymi słowy: połączenia HI i LO do mierzonego napięcia muszą służyć wyłącznie do pomiaru, nie mogą mieć części wspólnych z żadnymi innymi. Również zwróć uwagę na połączenie do bocznika: on powinien mieć odrębne końcówki do prądu i do napięcia, a HI i LO mają być połączone z napięciowymi.

    ICL7107, jeśli ma mierzyć i wskazywać napięcie, to albo w zakresie -199.9mV..+199.9mV, albo -1999mV..+1999mV (dla napięcia wzorcowego odpowiednio 100mV i 1V) - wtedy może pokazywać je w mV. Jeśli pomiar prądu, to np. bocznik 0R01 i zakres -19.99A..+19.99A; jeśli użyjesz bocznika o mniejszej oporności, to trzeba użyć mniejszego napięcia wzorcowego, ale pogorszy się dokładność (albo większego, i większy będzie spadek napięcia na boczniku); przy napięciu wzorcowym 100mV błąd jest poniżej 1 na najniższej wyświetlanej pozycji (co dla pomiaru prądu z bocznikiem 0R01 oznacza 10mA).

    ICL7107 i podobne potrzebują zasilania +- (względem zakresu mierzonych napięć); zobacz w temacie o termometrze jednoukładowym, jak uzyskać '-' (tam akurat napięcie wzorcowe dobiera się tak, żeby ICL7107 mierząc napięcie na diodzie pokazywał temperaturę w °C).

    0
  • #19 11 Lut 2019 13:12
    robokop
    Moderator Samochody

    Tak to sami "kitajce" wymóżdżyli:
    Wzmacniacz operacyjny mnożący napięcie
    Tyle że tu jest to prostsze - można programowo ustawiać sobie "zero" gdzie się komu podoba.

    0
  • #20 11 Lut 2019 18:53
    _jta_
    Specjalista elektronik

    I taki układ (jeśli jest zmontowany tak, jak na schemacie) nie ma prawa dobrze działać - złe połączenie masy.

    0
  • #23 11 Lut 2019 20:21
    krzysiek_krm
    Poziom 35  

    _jta_ napisał:
    Poczytaj w #18.

    A gdzie w tym układzie jest ICL7107 ?

    0
  • #24 11 Lut 2019 20:49
    robokop
    Moderator Samochody

    Wystrugałem na kolanie układ z obrazka, który wkleiłem, z zachowaniem wartości elementów, pozbyłem się tylko rezystora R_Off, 270K - z nim ukłąd po zdjęciu obciązenia cały czas pokazywał napięcie na wyjściu, do tego dołożyłem diodę na wyjściu z 7 nogi op-ampa - póki co dwa punkty mam dobrze - brak obciążenia - wskazania "0" i obciążenie 11A - mam "11" na wyświetlaczu. Nie mam na tyle mocnego zasilacza pod ręką teraz, żeby sprawdzić liniowość w zakresie tych 0-11A.

    0
  • #25 12 Lut 2019 10:10
    krzysiek_krm
    Poziom 35  

    robokop napisał:
    pozbyłem się tylko rezystora R_Off, 270K

    Moim zdaniem ten opornik jest potrzebny, daje niewielki offset żeby "uciec z napięciem wyjściowym od masy".

    0