logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego, masa sygnału

sieger 15 Lut 2007 20:46 5435 19
REKLAMA
  • #1 3576402
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Witam

    Mam potrzebę zrobić układ wzmacniacza o wzmocnieniu 1000x.
    Mały sygnał o maksymalnej wartości 7.5 mV chcę podać na wejście 10V.
    Zrobiłem układ zasilający, transformator z symetrycznym uzwojeniem, mostek Graetza na skrajne odczepy, odpowiednie kondensatory i stabilizatory 7815 i 1915.
    Wzmacniacz operacyjny jest częścią kości TL074.

    Sygnał wzmacniany jest napięciem pochodzącym z rezystancyjnego dzielnika napięcia wpiętego między masę a napięcie +15V. Nie wiem czemu pojawiają mi się ujemne napięcia na wyjściu.

    Wzmocnienie 1000x zaplanowałem na pojedynczym stopniu nieodwracającym. Pętla sprzężenia jest utworzona z rezystorów 330Ω i 330kΩ. Zastanawiam się czy to nie za duże wzmocnienie jak na jeden stopień i jak określić dla danego typu wzmacniacza maksymalne wzmocnienie. Mam na myśli sygnały wolnozmienne nie podchodzące pod zakres obniżonego wzmocnienia otwartej pętli.

    Do wzmacniacza nie podłącza się środka zasilania czyli napięcia 0V. Co w razie asymetrii napięć zasilających?

    Niestety moja wiedza jest głównie teoretyczna w zakresie wzmacniaczy operacyjnych i to w dodatku w ujęciu makroskopowym - bez szczególnego zagłębiania się w strukturę samego wzmacniacza.
  • REKLAMA
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #3 3576538
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 889
    Witam
    Zwróć uwagę na napięcie niezrównoważenia wejść wzmacniaczy operacyjnych i ich dryf termiczny. Dla 2mV niezrównoważenia, będziesz miał 2V na wyjściu, przy wzmocnieniu 1000x.
  • #4 3576631
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Jedyne co mam pod ręką to eagle, ale nie nie za bardzo udało mi się w nim cokolwiek na razie narysować.
    Te 2 mV dryftu wyjścia aż tak się wzmocnią? No niby są podane na wejście, ale....
    W kaskadzie ten problem by się zmniejszył zapewne, ale tak dla pełności wiedzy poeksploatujmy temat pojedynczego stopnia, jeśli można prosić.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #5 3576672
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 889
    Musisz zastosować lepszy wzmacniacz (droższy) i dodać zerowanie. Jeżeli potrzebujesz wzmocnić sygnały wolnozmienne, to wystarczy jeden stopień na dość tanim OP07. Nie zapomnij o prawidłowym zasilaniu i prowadzeniu mas, to wszystko może zepsuć całą zabawę.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #6 3577028
    KaW
    Poziom 34  
    Posty: 2616
    Pomógł: 170
    Ocena: 306
    1-lepiej jest wybrac pojedyńczy wzmacniacz operacyjny -chyba to
    bedzie TL 071 .Przeciętnie ma taki wzmacniacz wzmocnienie 100 tys.
    razy coś na wejściu -ale luksus korzystania ze wzmacniacza operacyjnego to możliwość ustalenia dokładnego wzmocnienia -wg potrzeb.Ale nic za darmo-jak jest wzmocnienie to się chce aby było
    stabilne -stabilne musza być oporniki i cała reszta detali....

    2-obecnie jest b. dużo typów wzmacniaczy operacyjnych -i tu najpierw nalezałoby określić jakie rodzaje sygnału -tego 7,5mV -bedzie wzmacniany. Czy to będzie przemienny sinus ,czy też sygnał mowy ,muzyki,-jakie pasmo częstotliwości ?

    3-Wszystkie uwagi jakie czytałem wcześniejsze są istotne -dlatego chcizłbym TL 071 /czy też podobny /-bo on ma wszystkie nogi wzmacniacza operacyjnego prawdziwego wyprowadzone-dostępne-
    tak jak prawdziwy wzm. operacyjny .
    4-ćwiczyć na najtańszym-dzisiaj te drogie kiedyś leżą na chodnikach -takie czasy -brak może byc dobrych oporników ,kondensatorów .
    5-masa sygnału to srodek zasilacza -wzm. operacyjny ma oś symetrii
    elektrycznej -i można powiedzieć -oś symetrii układowej .
  • #7 3578732
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Sprawę doboru rezystorów potraktowałem po macoszemu, ponieważ dla mnie informacją jest skok napięcia. Na wejściu wisi dzielnik 100kΩ II 50Ω. Do 50Ω równolegle jest czujnik złożony z pasków połączonych równolegle, które kolejne zostają przerwane. Zmiana napięcia na wyjściu dzielnika i dalej - wzmacniacza jest dla mnie informacją o zdarzeniu. Kolejne zdarzenia oddziela co najmniej minuta. Rejestracja jest dokonywana co 10 sekund. Jak widać dynamika prawie żadna
  • #8 3578775
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Posty: 3447
    Pomógł: 501
    Ocena: 451
    Widzę, że sygnał wejściowy może mieć charakter "cyfrowy". Mam parę pytań:
    - czy nie może iść osobny 1 drut od każdego paska?
    - czy napięcie jakie pojawi się "w przerwie" ma jakieś znaczenie?
    - czy jest krytyczna wartość prądu płynacego przez pasek?
    - czy można stworzyć sieć - "drabinkę" pasków tak, żeby przerwanie kolejnego paska zmieniało "cyfrowo" stan tak zbudowanego przetwornika cyfrowo - analogowego? Wówczas z otrzymanego odczytu było by dokładnie wiadomo, jakie paski są w danej chwili przerwane?
  • #9 3583724
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Odpowiedzią na wszystkie pytania jest:
    Obiektem jest czujnik foliowy wykonany identycznie (albo prawie bo materiał przewodzący ma małą rezystancję w stosunku do 120Ω tensometrów i chyba jest kruchy, żeby jego pęknięcie było pewne, zdecydowane) jak tensometr. wszystkie paski są zwarte i doprowadzone do pól lutowniczych. Tu jest opis czujnika http://tenmex.pl/index.php?action=tenspknc&numer=1
  • Pomocny post
    #10 3584256
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Posty: 3447
    Pomógł: 501
    Ocena: 451
    Z Twojego opisu wynika, że tensometr jest połączony równolegle z dzielnikiem 100k/50 ohm.
    W opisie tensometru nie znalazłem informacji o ograniczeniu prądu, jaki może przepływać przez tensometr, ale wydaje mi się, że przy jego geometrii prąd 10mA powinien być akceptowany bez problemu. W takim razie może było by sensowne zasilanie go ze źródła prądowego, o stałej wydajności, np. 10mA, wówczas na czujniku powstaje spadek napięcia od 18mV do 350mV, czyli sygnał jest dość duży. Jeżeli ta maksymalna wartość (350mV) ma być wzmocniona do poziomu 10V, to wystarczy wzmocnienie 30-krotne, co nie sprawia już żadnych problemów.
  • #11 3588136
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Pomysł jest bardzo dobry. Musiałbym tylko poczytać noty np Vishay'a o mocy rozpraszanej przez tensometry, ale tutaj z racji niskiej oporności nie powinno być to problemem. Dodatkowo warunki poprawia to, że materiałem badanym jest stop aluminium, który powinien bardzo sprawnie odebrać ciepło z czujnika (specjalnienie pisze tensometru, bo czujnik ten nie mierzy żadnych odkształceń). Pan z Tenmex-u podesłał mi własnie taki układ dzielnika, w katalogu Vishay taki jest podany dla podobnego czujnika, podłaczony do rejestratora pisakowego, kŧóry ma zakres 10mV. Zastanawiałem się jak by można ten układ usprawnić,. Pewno gdybym był elektronikiem praktykiem, to naturalne by było dla mnie źródło prądowe. Pozostaje kwestia zapewnienia odpowiednio dużej wartości rezystancji wejściowej układu wzmacniającego, zeby prąd nie uciekał bokiem. Wydaje mi się, że nie powinno być z tym problemu. Czujnik mógłbym zasilać też z ujemnej połówki zasilacza i zastosować wzmacniacz w ukłądzie odwracającym, są jakiekolwiek za i przeciw w stosunku do nieodwracającego i zasilania z +? Jak tylko będą na horyzoncie kolejne badania to biore się za implementację Pana pomysłu. Szkoda, że te czujniki takie drogie. Urządzenie będzie dwukanałowe, żeby badać pękanie po obu stronach próbki.
  • Pomocny post
    #12 3588253
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Posty: 3447
    Pomógł: 501
    Ocena: 451
    1. Naklejenie tensometru na podłoże aluminiowe daje wspaniałe warunki chłodzenia. ponieważ materiałem oporowym w tensometrze jest konstantan, więc zmiana temperatury nie powoduje zmiany oporności.
    2. Rejestratory o zakresie pomiarowym 10mV były kiedyś "standardem" dla rejestracji temperatury mierzonej przy użyciu termopar. Równie dobrze sygnał po wzmacniaczu może być doprowadzony (poprzez dzielnik) do rejestratora - oczywiście, o ile rejestrator nie ma własnego dzielnika ze skokową zmiana czułości (zmiana zakresów).
    3. Źródło prądowe układowo jest nadzwyczaj proste: dla zakresu 10mA to 1 tani układ scalony LM317 i 1 opornik o oporności 125 omów.
    4. Do zmierzenia zmiany napięcia na tensometyrze o oporności kilkudziesiaciu omów nie potrzeba wcale miernika o wysokiej oporności wejsciowej, jeżeli przyjmiemy, że błąd pochodzacy od obciążenia może wynosić <0,1%, to oporność wejściowa miernika (lub wzmacniacza) >125kΩ spełnia ten warunek.
    5. Nie jest potrzebne zasilanie z innej połówki napięcia zasilania, nawet użycie zasilacza tylko z jednym napięciem, oraz wzmacniacza akceptującego napięcie wejściowe od zera (np. tani LM324), lub jakiegokolwiek "rail - to - rail" załatwia sprawę. A zasilenie całego układu pomiarowego z jednego napięcia stabilizowanego (np. 12V) pozwala na pozbycie się źródła prądowego i zastąpienie go 1 rezystorem, w tym przypadku 1,2kΩ. Błąd wynikajacy ze zmiany pradu na skutek zmiany oporności tensometru będzie wynosił <3%.
    Załączam proponowany schemat:
    Załączniki:
    • Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego, masa sygnału Wzm_do_tensometru.JPG (7.19 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • Pomocny post
    #14 3589514
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Posty: 3447
    Pomógł: 501
    Ocena: 451
    To nie ma znaczenia. Wejście różnicowe wzmacniacza operacyjnego spokojnie to wytrzyma - zwłaszcza przy napieciu zasilania znacznie nizszym od maksymalnego dopuszczalnego. Gdyby już aż tak bardo mialo to przeszkadzać, to wystarczy równolegle do tensometru włączyc diodę zenera, albo np. 2 diody krzemowe w kierunku przewodzenia, wówczas po przerwaniu scieżek na wejściu wzmacniacza pojawi się napięcie ok. 1,2V, wszystkie wzmacniacze operacyjne to wytrzymuja z palcem w ...
    Natomiast to 50Ω niepotrzebnie "zjada" sygnał.
    Istotna jest inna sprawa: należy uzyć wzmacniacza, który akceptuje sygnał "rail - to - rail", albo od potencjału zasilania "Vee", wówczas nie trzeba ujemnego źródła zasilania dla wzmacniacza, wystarczy proste zasilanie niesymetryczne.
    Wczesniej pisałem o najtańszym typie LM324, taki właśnie wystarczy.
  • #15 3591333
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    W pudełku już mam zabudowany zasilacz symetryczny stabilizowany ±15V, więc z ujemną połówką nie ma problemu. Czy zamontowany TL074 nie będzie się nadawał?

    Na marginesie:

    Wpadła mi myśl do głowy, ż popełniłem błą konstrukcyjny nie zapewniając dla regulatorów napięcia przepływu minimalnego prądu potrzebnego do stabilnej pracy. Całkiem nieobciążony 7815 albo 7915 woltomierzowi podawał 12V.
    Ze wzmacniaczem napięcia były raczej ok, ale tak dla pewności można by z 5 czy 10 mA wyciągnąć opornikami z zasilacza. Wpadło mi to do głowy przeglądając notę LM317
  • Pomocny post
    #16 3592690
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Posty: 3447
    Pomógł: 501
    Ocena: 451
    Naogół nieobciążony 7815 daje nieco wyższe napięcie, niż obciążony. W zaleceniach eksploatacyjnych najczęściej się podaje, żeby minimalny pobór prądu był conamniej 5mA, to łatwo osiągnąć: na wyjściu stabilizatora "powiesić" opornik 2,2k do masy.

    TL074 nie będzie stwarzał problemów przy zasilaniu "dwustronnym".
  • #17 3594301
    sieger
    Poziom 24  
    Posty: 897
    Pomógł: 27
    Ocena: 31
    Dar.El napisał:
    Witam
    Zwróć uwagę na napięcie niezrównoważenia wejść wzmacniaczy operacyjnych i ich dryf termiczny. Dla 2mV niezrównoważenia, będziesz miał 2V na wyjściu, przy wzmocnieniu 1000x.


    Jakbym zrobił kaskadę dwóch wzmacniaczy ze wzmocnieniem 32x to chyba ten efekt i tak by wystąpił w podobnym wymiarze? Intuicja podpowiada, że mogło by być nawet gorzej.
  • Pomocny post
    #18 3594327
    Dar.El
    Poziom 41  
    Posty: 5450
    Pomógł: 750
    Ocena: 889
    Już napisałem wcześniej, zastosuj OP07, ma bardzo małe napięcie niezrównoważenia i mały dryf temperaturowy. Dodając potencjometr zerujący, na początku ustawisz 0V a dryf temperaturowy typowo 0,3µV, więc dla wzmocnienia 1000 i zmianie temperatury scalaka o 10°C, zmiana napięcia wyjściowego wyniesie 3mV. Jeśli jest to za dużo to musisz zastosować o wiele droższe wzmacniacze, albo zastosować termostat.
  • Pomocny post
    #19 3609608
    Quarz
    Poziom 43  
    Posty: 14357
    Pomógł: 1646
    Ocena: 629
    Witam,
    Dar.El napisał:
    Już napisałem wcześniej, zastosuj OP07, ma bardzo małe napięcie niezrównoważenia i mały dryf temperaturowy. Dodając potencjometr zerujący, na początku ustawisz 0V a dryf temperaturowy typowo 0,3µV, więc dla wzmocnienia 1000 i zmianie temperatury scalaka o 10°C, zmiana napięcia wyjściowego wyniesie 3mV. Jeśli jest to za dużo to musisz zastosować o wiele droższe wzmacniacze, albo zastosować termostat.

    ani jedno, ani drugie nie zda się przy tak małych napięciach wzmacnianych. To tylko dryft temperaturowy, a gdzie napięcie niezrównoważenia wejść, które przenosi się na wyjście i stałość w czasie?

    Pozostaje wzmacniacz chopperowy (z przetwarzaniem).
    Klasyczne wzmacniacze prądu stałego tu nie pomogą, ponieważ rozłożenie wzmocnienia na kaskadę nic nie daje, przecież offset jest wzmacniany tak samo, jak i sygnał użyteczny.

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    #20 3610286
    nmos
    Poziom 21  
    Posty: 277
    Pomógł: 46
    Ocena: 29
    "Całkiem nieobciążony 7815 albo 7915 woltomierzowi podawał 12V." - najbardziej prawdopodobny powód to zbyt małe kondensatory blokujące - muszą fizycznie być blisko stabilizatora, szczególnie kondensator ceramiczny. Stabilizatory tego typu nie wymagają przepływu żadnego prądu minimalnego. Stabilizują napięcie od prądu równego 0. Za to łatwo się wzbudzają, gdy nie są blokowane kondensatorami. Najlepiej dać 100nF ceramiczne po 1 szt. na wejściu i wyjściu plus elektrolity.

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Dyskusja dotyczy projektu wzmacniacza operacyjnego o wzmocnieniu 1000x dla sygnału o maksymalnej wartości 7,5 mV, który ma zostać wzmocniony do około 10 V. Autor zastosował zasilacz symetryczny ±15 V z stabilizatorami 7815 i 7915 oraz układ na bazie wzmacniacza TL074. Problemem są ujemne napięcia na wyjściu oraz dryf napięcia niezrównoważenia wejść wzmacniacza, który przy tak dużym wzmocnieniu (1000x) powoduje znaczne przesunięcia napięcia wyjściowego. Zalecane jest rozważenie zastosowania wzmacniacza o niskim napięciu offsetu i małym dryfie temperaturowym, np. OP07, oraz dodanie potencjometru zerującego. Wzmacniacz kaskadowy nie eliminuje problemu offsetu, gdyż jest on wzmacniany tak samo jak sygnał. Wskazano również na konieczność prawidłowego prowadzenia mas i zasilania oraz stabilnych rezystorów sprzężenia zwrotnego. W kontekście czujnika tensometrycznego o niskiej rezystancji (około 50 Ω) zasugerowano zasilanie źródłem prądowym (np. 10 mA) zamiast dzielnika napięciowego, co pozwoli na uzyskanie większego sygnału wejściowego i zmniejszenie wymaganego wzmocnienia do około 30x. Omówiono także kwestie stabilizacji napięcia zasilania stabilizatorami 7815/7915, podkreślając konieczność minimalnego obciążenia (około 5 mA) oraz odpowiedniego filtrowania kondensatorami ceramicznymi blisko stabilizatorów. Wskazano, że wzmacniacz TL074 jest odpowiedni przy zasilaniu symetrycznym, a dla sygnałów wolnozmiennych i niskich napięć offsetu lepszym wyborem jest OP07 lub wzmacniacze chopperowe. Dyskusja obejmuje także charakterystykę czujnika tensometrycznego i jego integrację z układem pomiarowym.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA