Самовозбуждение интегратора на lm2902

Звуковые генераторы, фильтры и другие аналоговые устройства (кроме радиотехники и УНЧ)
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

хотя на счет синфайзных я не уверен...
если заземлили один вывод, на втором могут усилиться синфазные наводки относительно земли, те относительно первого, как диф сигнал. разве не так?
извините что так настырно лезу с вопросами, я уже изза него засыпаю плохо:)
кругом одни вопросы... и ни одного наставника, кроме вас...
Реклама
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):извините что так настырно лезу с вопросами, я уже изза него засыпаю плохо:)
кругом одни вопросы... и ни одного наставника, кроме вас...
Мне это тоже знакомо... :)

Нумерация выводов неправильная! Если LM2902.

Заземлив один из входов, Вы мгновенно превращаете синфазный сигнал в дифференциальный. В том-то и достоинство данной схемы, что вход СИММЕТРИЧНЫЙ для синфазного напряжения.
Если кружок с волной - это ПР, то вход V2 землить не надо - разрываем связь. Добавляем два резистора номиналом несколько килоОм (для начала): первый - между входом V1 и землёй, второй - между входом V2 и землёй. Вот теперь полная симметрия... Синфазка не пройдёт! Подавление синфазки зависит от точности резисторов R4,R5,R6,R7. Не от номинала, а от точности! Лучше, если есть возможность, поставить 0,1% (типа С2-29, например).
По поводу смещения... LM2902 имеет собственное смещение до 7мВ. Их у нас два (в первом каскаде) итого (в худшем случае - 14мВ). Дальше это смещение усиливается вместе с дифф.сигналом. Если, например, коэффициент усиления (Ку) у Вас 300, то на выходе может появиться смещение 14*300=4200мВ=4,2В. Поэтому Ку нельзя делать сильно большим - ОУ первого каскада просто перегрузятся (выходное напряжение "упрётся" в напряжение питания.
Это смещение может "дрейфовать" с температурой. Этот дрейф 7мкВ/град. Тоже усиливается - 7*300=2100мкВ=2,1мВ/град. При изменении температуры, например, на 20град, напряжение смещения "сдрейфует" на 2,1*20=42мВ.
Шумы, ксожалению, не приводятся в документации, но они тоже усилятся в 300 (Ку) раз.
R2 лучше выбрать поменьше - он тоже влияет на шум усилителя. Если его взять, скажем 10 Ом, то R1 и R3 получается 1,5кОм (Ку=301). Такая комбинация лучше, чем R2=10кОм, R1=R3=1.5МОм (Ку=301). Кроме того, не нужно в качестве R2 брать переменный резистор. Инвертирующие входы усилителя - тоже входы, поэтому любые наводки и помехи, наведённые на длинных проводах переменного резистора, тоже усилятся.
Реклама
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Нумерация выводов неправильная! Если LM2902.
это на скорую руку...

И снова вопросы :oops: :
а)У резисторов, которые поттягивают входные выводы к земле, стоит обращать внимание на точность? или они не сильно повлияют на разность напряжений, которое вызовет синфазка (ведь если они будут разные, то и падение синфазки на них будут разные а это эта разность уже диф сигнал получится)
б)тоже про точность R2 и R3. они тоже должны быть максимально одинаковыми номиналами? по логике они вызовут разное усиление по отдельности.
в)как я понял, lm2902 не подходящий случай для усилителя, если применить для этого, например, OP07 кажется у них минимальное смещние. как по-вашему?
г)Вы, как я понял, предлагаете сделать усилитесь с фиксированным усилением? те придется делать последующие усиливающие каскады с переменным усилением (когда работать будем с сигналами с меньшими отношением шум/сигнал)
д)у, как много накопилось... извините.
что скажите про интегратор? стоит ли ставить развязывающие конденсаторы (чтобы, например, обрезать постоянное смещение), и как бороться с постоянно заряжающемся конденсаторе С3, он не сбрасывается, какие бы я значения R12 не ставил.
уместны ли R8 и R11?
еще раз спасибо.
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):И снова вопросы :oops: :
а)У резисторов, которые поттягивают входные выводы к земле, стоит обращать внимание на точность? или они не сильно повлияют на разность напряжений, которое вызовет синфазка (ведь если они будут разные, то и падение синфазки на них будут разные а это эта разность уже диф сигнал получится)
б)тоже про точность R2 и R3. они тоже должны быть максимально одинаковыми номиналами? по логике они вызовут разное усиление по отдельности.
в)как я понял, lm2902 не подходящий случай для усилителя, если применить для этого, например, OP07 кажется у них минимальное смещние. как по-вашему?
г)Вы, как я понял, предлагаете сделать усилитесь с фиксированным усилением? те придется делать последующие усиливающие каскады с переменным усилением (когда работать будем с сигналами с меньшими отношением шум/сигнал)
д)у, как много накопилось... извините.
что скажите про интегратор? стоит ли ставить развязывающие конденсаторы (чтобы, например, обрезать постоянное смещение), и как бороться с постоянно заряжающемся конденсаторе С3, он не сбрасывается, какие бы я значения R12 не ставил.
уместны ли R8 и R11?
еще раз спасибо.
а) Есть общий принцип: "кашу маслом не испоритшь" :) Точные резисторы можно ставить вместо неточных, но не наоборот. Если наводится синфазное именно напряжение, то величина сопротивления роли не играет. Если источник наводки имеет более высокое внутреннее сопротивление, то да, образуется делитель напряжения. Так что надо конкретно разбираться с источником синфазного сигнала, что? откуда? как? Так что, лично я, ставлю точные и не грею голову (хуже-то точно не будет).
б) Наверное имеются ввиду R1 и R3? Здесь ситуация другая. Если на оба входа ИУ подать одинаковое напряжение, то и на инвертирующих входах будет такое-же напряжение (по крайней мере, пока ОУ находятся в линейном режиме - поддрерживается нулевая разность напряжений между входами, с точностью до напряжения смещения). Это значит, что на концах резистора R2 - одинаковое напряжение, то есть ток через него не течёт. То есть, это то же самое, что его вообще нет (для синфазного сигнала). Тогда ОУ первого каскада вырождаются в повторители напряжения с резистором в обратной связи (синфазное напряжение в первом каскаде не усиливается, а просто передаётся с коэффициентом 1). При таком включении номиналы R1 и R3 на синфазку не влияют. Они влияют на точность Ку только дифф.сигнала.
в) Да, ОР07 (К140УД17) предпочтительнее. По крайней мере, смещение будет в несколько десятков раз меньше.
г) Для экспериментов, да! Иначе придётся гадать, откуда наводки (из лесу, вестимо :) )? В дальнейшем, при использовании аналоговых ключей, можно будет переключать R2 (но это надо будет делать аккуратно, с грамотной разводкой печатной платы, экранировкой и т.п.). Длинных проводников-антенн переменного резистора, в этом случае-то, уж точно не будет.
д) Основная погрешность интеграторов связана с интегрированием своих неидеальностей. В первую очередь - это входной ток, который, протекая через конденсатор, заряжает его. То есть, входной ток ОУ интегрируется напрямую. Резистор, параллельный конденсатоу, всего лишь останавливает этот процесс на уровне Iвх*R12. А это дополнительное смещение выхода. Во вторых интегрируется напряжение смещения ОУ. Это напряжение присутствует между входами ОУ. Если его поделить на сопротивление, подключенное ко входу (R8+R9), то получим ток, который, складываясь с входным, также будет интегрироваться. Ещё одно дополнительное смещение. Поэтому, в данном случае, R8 - вредный резистор. Разделительные конденсаторы С1 и С2 должны быть достаточно большими (вместе с R9 (R8 уберём?) и R11 соответственно) образуют дифференцирующие цепочки.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Очень понятный и равернутый ответ. если бы присуждались премии, я бы вас выдвинул..)
вы не пробовали писать книги? это у вас получится.
Про диф цепочкия сам как то не подумал, действительно, придется что то с этим делать.
а вот интегратор надо будет в любом случае нагружать на резистор, иначе надо же куда то токам деваться, тк у меня он нагрузится на повторитель, и значит на высокоомную нагрузку, это тоже не есть хорошо для конденсатора в ОС (будет куда разряжаться)
постоянки, я думаю будут в лбом случае и не маленькие с выхода, так что от с2 отказываться тоже как то не хотелось. буду экспериментировать...
спасибо, если будут вопросы, а они будут, я вновь Вас побеспокою :oops: ) с вашего позволения)))
Реклама
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):Очень понятный и равернутый ответ. если бы присуждались премии, я бы вас выдвинул..)
вы не пробовали писать книги? это у вас получится.
Про диф цепочкия сам как то не подумал, действительно, придется что то с этим делать.
а вот интегратор надо будет в любом случае нагружать на резистор, иначе надо же куда то токам деваться, тк у меня он нагрузится на повторитель, и значит на высокоомную нагрузку, это тоже не есть хорошо для конденсатора в ОС (будет куда разряжаться)
постоянки, я думаю будут в лбом случае и не маленькие с выхода, так что от с2 отказываться тоже как то не хотелось. буду экспериментировать...
спасибо, если будут вопросы, а они будут, я вновь Вас побеспокою :oops: ) с вашего позволения)))
Спасибо!
Книги - не книги, но всякого рода инструкции, описания, заявления, объяснительные и прочую ерунду - пробовал (как, наверное, и все). Вывод - писательский труд очень тяжёл... :( Поэтому, я предпочитаю читать, нежели писать. Пожалуй, самой лучшей книжкой по электронике, на мой взгляд, является "Искусство схемотехники" Хоровица и Хилла. Два или три тома, в зависимости от года издания.
Реклама
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

доброго времени суток
давно меня тут не было...
сначала др, потом выходные.
пришли пояса роговского ан плате, хорошая вещь получилась, совместно с ИУ на ор07.
картинки будут наверно позже завтра или послезавтра
вопросы, как и обещал возникли...ъ
а) как можно уменьшить напряжение смещение на выходе ИУ
б) ор 07 не пока не поянл для чего нужны выводы 1 и 8 , (я подозреваю, что это либо установка нуля , либо коррекция фазы) откройте мне глаза). и что с нимиделать? оставлять в воздухе или же замкнуть друг с другом, при подкл к земле они принимают максимальное значение по модулю)

да, вы наверно много перевидали ОУ, есть ли подобные ор07, но несколько в одном корпусе?
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):доброго времени суток
давно меня тут не было...
сначала др, потом выходные.
пришли пояса роговского ан плате, хорошая вещь получилась, совместно с ИУ на ор07.
картинки будут наверно позже завтра или послезавтра
вопросы, как и обещал возникли...ъ
а) как можно уменьшить напряжение смещение на выходе ИУ
б) ор 07 не пока не поянл для чего нужны выводы 1 и 8 , (я подозреваю, что это либо установка нуля , либо коррекция фазы) откройте мне глаза). и что с нимиделать? оставлять в воздухе или же замкнуть друг с другом, при подкл к земле они принимают максимальное значение по модулю)

да, вы наверно много перевидали ОУ, есть ли подобные ор07, но несколько в одном корпусе?
Выводы 1 и 8 в ОР07 служат для установки нуля. Между этими выводами включается подстроечный резистор 20кОм, движок подстроечника - к плюсу питания. Однако, нужно иметь ввиду, что такая коррекция несколько увеличит температурный дрейф выходного напряжения. Да и настраивать каждый усилитель - удовольствие ниже среднего. Сейчас выпускают множество разных усилителей. Для выбора усилителя, нужно задать приемлемый для Вас уровень выходного смещения, поделить его на коэфиициент усиления и подобрать усилитель, имеющий смещение ниже полученной цифры. Есть и готовые ИУ. Я, например, пользуюсь INA118 - смещение <50мкВ.
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

доброго времени суток.
Надеюсь вы еще здесь, YAA. )
хочу поделиться для начала результатами. Платы как и говоирл пришли (ПР). при первичных токах около 100А дают неплохие результаты (я пока доволен, есть еще одно и х хорошее свойство, при необходимости можно подключать их батареями (я про ПР)) единицы миллиампер.

теперь закралась другая проблема. я "научился" усиливать сигнал на сколько мне надо (до 5В), но мне теперь надо этот сигнал интегрировать! чтобы избавиться от всяких пакостей типа выбросов итд в сети. И интегрировать наадо с коэфициентом передачи 1, иначе сложности с установкой КУ в целом, пробовал классический вариант, с конденсатором в ОС
Изображение
возникают разные проблемы...
-заряд конденсатора, ошибка интегрирования (для проверки интегрировал меандр)
подбирал разные номиналы резисторов и конденсатора(по поводу конденсатора хочу спросить, какой номинал наиболее предпочтитителен на 50 гц?) шунтирующий резистор в щепи ОС примерно 10R9 (по теории), ставил резистор последовательно С, для усиления, тогда добившись единичного усиления, я не смог добиться интеграла от входного сигнала.
я так подумал, может можно применить альтернативные интеграторы? мои странствия по просторам интернета не привели ни к чему хорошему, а хороших книг пока у меня тет, к сожалению.
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):доброго времени суток.
Надеюсь вы еще здесь, YAA. )
хочу поделиться для начала результатами. Платы как и говоирл пришли (ПР). при первичных токах около 100А дают неплохие результаты (я пока доволен, есть еще одно и х хорошее свойство, при необходимости можно подключать их батареями (я про ПР)) единицы миллиампер.

теперь закралась другая проблема. я "научился" усиливать сигнал на сколько мне надо (до 5В), но мне теперь надо этот сигнал интегрировать! чтобы избавиться от всяких пакостей типа выбросов итд в сети. И интегрировать наадо с коэфициентом передачи 1, иначе сложности с установкой КУ в целом, пробовал классический вариант, с конденсатором в ОС
Изображение
возникают разные проблемы...
-заряд конденсатора, ошибка интегрирования (для проверки интегрировал меандр)
подбирал разные номиналы резисторов и конденсатора(по поводу конденсатора хочу спросить, какой номинал наиболее предпочтитителен на 50 гц?) шунтирующий резистор в щепи ОС примерно 10R9 (по теории), ставил резистор последовательно С, для усиления, тогда добившись единичного усиления, я не смог добиться интеграла от входного сигнала.
я так подумал, может можно применить альтернативные интеграторы? мои странствия по просторам интернета не привели ни к чему хорошему, а хороших книг пока у меня тет, к сожалению.
А куда я, на..ен, денусь! ;) Рад за Вас, что "научились" усиливать! :)

Теперь, об интеграторах. Как я понимаю, Вам нужен именно интеграл от напряжения ПР, чтобы получить форму тока. Что такое коэффициент интегратора 1? Не очень понятно. Если на вход интегратора подать постоянное напряжение, то на выходе будет линейноизменяющееся. Поэтому правильнее говорить о коэффициенте преобразования.

Как же работает интегратор? Альтернативой могут быть либо интегратор на индуктивности, либо цифровое интегрирование в процессоре - других способов, лично я, не знаю... Рассмотрим Вашу схему. Неинвертирующий вход ОУ соединён с землёй. Пока ОУ находится в линейном режиме (выход не в насыщении), при наличии отрицательной обратной связи, между его входами будет поддерживаться одинаковое напряжение с точностью до напряжения смещения. Это значит, что можно считать, что и на инвертирующем входе ОУ будет нулевое напряжение ("виртуальная земля"). Следовательно ток, протекающий через R9 - I=Uвх/R9. Деваться току некуда, кроме, как течь через C3 (для начала, будем считать, что R12 нет) на выход ОУ интегратора. Ток и напряжение на конденсаторе связаны формулой Ic=C*(dUc/dt). Напряжение на конденсаторе Uc равно выходному напряжению ОУ Uвых, поскольку напряжение на инвертирующем входе равно нулю. Ток, протекающий через R9, равен току конденсатора Ic. Проинтегрировав формулу, получим Uвых=1/C3*интеграл(I). И это "правильный" интеграл - если, например, ток будет линейно нарастать, то на выходе ОУ будет парабола! Коэффициент преобразования между выходным напряжением и интегралом от тока, равен 1/С3. Чем меньше ёмкость конденсатора, тем больше выходной сигнал. Интегрируется ток, R9 - всего лишь преобразователь напряжение-ток (причём, не очень хороший - выходное сопротивление равно R9, а у идеального генератора тока оно должно быть бесконечным). Если подставим I=Uвх/R9 в конечную формулу, получим Uвых=1/(R9*C3)*интеграл(Uвх). В этом случае, коэффициент преобразования между выходным напряжением и интегралом от входного напряжения равен 1/(R9*C3). То есть, уменьшая R9, можно тоже поднять выходной сигнал (правда, уменьшая R9, мы сильнее нагружаем предыдущий каскад, да и выходной ток ОУ интегратора тоже не бесконечный).

Для чего же ставят R12? Реальный интегратор интегрирует не только полезный сигнал, но и свои неидеальности, о чём я писал раньше. Это приводит к тому, что ОУ выйдет в насыщение (напряжение на его выходе станет почти равным напряжению питания). Поэтому параллельно конденсатору С3 ставят ключ, замыкая С3 и размыкая его только на время измерений, либо ставят R12, если измерения непрерывные. Максимальную величину R12 выбирают из следующих соображений: задаются максимально допустимым напряжением ошибки Uош и, зная токи ошибки, рассчитывают R12=Uош/(Iвх+Uсм/R9), где Iвх – входной ток ОУ (Input Bias Current), Uсм – смещение ОУ (Input Offset Voltage). Появление R12 приводит к тому, что на частотах, ниже 1/(2*пи*R12*C3) интегратор перестаёт интегрировать и становится просто усилителем с Ку=-R12/R9. То есть, C3 нельзя делать слишком маленьким (для обеспечения интегрирования на Вашей частоте) и R9 нельзя делать слишком маленьким из-за того, что максимально допустимый выходной ток ОУ ограничен, и из-за того, что смещения, дрейфы, шумы и прочее, на выходе ОУ вырастут в (1+R12/R9) раз. Так что электроника – это не только «наука о контактах» ;) , но и наука о компромиссах. Приходится считать разные варианты... Выходов из этой ситуации можно предложить несколько. Первое – смириться с низким коэффициентом преобразования и поставить после интегратора дополнительный усилитель. Второе – выбрать более качественный ОУ, чтобы увеличить R12 и, за счёт этого, уменьшить C3. Третье – усилить входное напряжение до нескольких килоВольт и сделать R9>R12 так, чтобы Uвх/R9 осталось прежним. Четвёртое – вместо R9 применить активный преобразователь напряжение-ток.
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Что такое коэффициент интегратора 1?
это конечно же я погорячился, я хотел сказать следующее:
в частном случае при интегрировании гармонического сигнала (усиленного с ПР до 5В) получить с интегратора тоже 5В чтобы не ставить дополнительный усилитель после интегратора, иначе будут проблемы с регулировкой усиления, что не есть хорошо. как же добиться такого условия, чтобы с интегратора снимать напряжение 5В.
как я понял, для этого мне понадобится ставить преобразователь напряжение-ток перед интегратором?
вариант поставить интегратор перед ИУ тоже не вариант, пропадает весь смысл подавления синфазки (если я правильно понимаю)
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

а если последовательно с3 поставить резистор (усиливающий интегратор)? пробовал, но тоже получается какая то ерунда. мне кажется мне нужно (по моим частотам) увеличивать С3, пробовал ставить 100мкф (танталовый)
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

вот слизал с буржуйского...
Изображение
потыкал звонилкой, схема получилась такая, сеорей всего где нибудь ошибся...
Изображение

и это работает.
схему не собирал, что можете сказать?

зы, кстати, тему бы переименовать н еплохо было :)
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):вот слизал с буржуйского...
и это работает.
схему не собирал, что можете сказать?
"Работает", это, как я понимаю, значит интегрирует? Ну, что можно сказать? Как-то интегрировать эта схема должна, но есть и вопросы. Например, для чего R3...R8? Вообще не понятно. А вот комбинация из R10...R12 и C3,C4 - удачное решение (440кОм на постоянном токе и примерно 66МОм на переменном), но только для положительного напряжения на выходе ОУ из-за электролитов. И ещё смущает количество подстроечных резисторов для такой маленькой схемы...
dnk_lite писал(а):а если последовательно с3 поставить резистор (усиливающий интегратор)? пробовал, но тоже получается какая то ерунда. мне кажется мне нужно (по моим частотам) увеличивать С3, пробовал ставить 100мкф (танталовый)
Ерунда и должна была получиться. Если I=Uвх/Rвх - интегрируемый ток, то протекая через последовательное соединение резистора R и конденсатора С в обратной связи он "отберёт" от конденсатора С часть напряжения из-за падения на R. Уравнение тогда перепишется так I=C*(d(Uвых-I*R)/dt)=C*(dUвых/dt)-R*C*(dI/dt) - появилось лишнее слагаемое, пропорцональное току. При интегрировнии этого уравнения появится, кроме нужного нам интеграла от тока, ещё и составляющая пропорциональная самомУ току. При интегрировании меандра это приведёт к такой картине - скачок-линейный рост (вместо просто линейного роста), затем скачок в обратную сторону-линейный спад (вместо просто линейного спада). Так что резисторы последовательно с конденсатором - противопоказаны.
Внимательно прочитайте предыдущий мой пост - там показано, что увеличения выходного сигнала можно добиться уменьшая ёмкость C3 и (или) уменьшая номинал R9. Попробуйте рассчитать номиналы R9,R12,C3, исходя из параметров ОУ и Ваших требований к интегратору, а мы потом совместно это обсудим, уже на конкретных цифрах.
это конечно же я погорячился, я хотел сказать следующее:
в частном случае при интегрировании гармонического сигнала (усиленного с ПР до 5В) получить с интегратора тоже 5В чтобы не ставить дополнительный усилитель после интегратора, иначе будут проблемы с регулировкой усиления, что не есть хорошо. как же добиться такого условия, чтобы с интегратора снимать напряжение 5В.
как я понял, для этого мне понадобится ставить преобразователь напряжение-ток перед интегратором?
вариант поставить интегратор перед ИУ тоже не вариант, пропадает весь смысл подавления синфазки (если я правильно понимаю)
Для начала, надо посчитать вырианты без дополнительного преобразователя. Для гармонического сигнала Uвх*SIN(w*t), Вы хотите получить на выходе его интеграл так, чтобы амплитуда не изменилась. В прошлом посте было показано, что Uвых=1/(R9*C3)*интеграл(Uвх). ПОдставим вместо Uвх выражение Uвх*SIN(w*t) и проинтегрируем. Получим Uвых=Uвх/(R9*C3*w)*COS(w*t). Отсюда получаем, что Ваше условие выполнится при R9*C3*w=1 (w=2*пи*f - круговая частота, при f=50Гц w=314). Если при рассчёте R9,C3,R12 удастся обеспечить условие 314*R9*C3=1, то всё будет хорошо.
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Провел некоторые расчеты, смутил график интеграла входного сигнала, хотя он имеет выходное напряжение 5В, он считал общую площадь под кривой. Пошел конструировать девайс на полученных данных.

не совсем понял формулу нахождения R12 и Напряжение ошибки (если я правильно понял, напряжение ошибки - это значение постоянки на выходе)
а так я даже и не знаю, что бы я без вас делал *побежал покупать томы искусства схемотехники* :)
Вложения
1.JPG
Расчет параметров интегратора
(38.83 КБ) 494 скачивания
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):Провел некоторые расчеты, смутил график интеграла входного сигнала, хотя он имеет выходное напряжение 5В, он считал общую площадь под кривой. Пошел конструировать девайс на полученных данных.

не совсем понял формулу нахождения R12 и Напряжение ошибки (если я правильно понял, напряжение ошибки - это значение постоянки на выходе)
а так я даже и не знаю, что бы я без вас делал *побежал покупать томы искусства схемотехники* :)
В формуле интеграла стоит минус. А интеграл от синуса равен минус косинус. Если поменять на плюс, то всё встанет на свои места. Интеграл начнётся в нуле и будет нарастать до 5В. Хотя, в процессе интегрирования, всегда появляется произвольная константа, которая определяется из начальных условий. Вы её положили равной нулю, поэтому и интеграл начался из нуля. Это графики начального процесса (синус на входе вот только что "включился", а до этого его не было). В установившемся режиме (когда пройдёт много времени) выходной сигнал "сползёт" вниз на 2,5В (так как R12 разрядит ёмкость - останется только переменная составляющая, а постоянка станет равной 0).
Что делает R12? Он не даёт неограниченно заряжаться конденсатору C3. А что заряжает этот конденсатор при нулевом входном сигнале? Это делают всякие "левые" токи. Один из них - Iвх (то входа ОУ), он интегрируется напрямую. Второй "левый" ток - ток, возникающий из-за входного напряжения смещения ОУ Uсм. Это напряжение существует между входами ОУ. Если неинвертирующий вход заземлён (напряжение 0), то на инвертирующем будет как-раз это напряжение Uсм. Если этот вход соединить с землёй (а отсутствие входного сигнала и предполагает, что выход предыдущего каскада имеет потенциал 0) через сопротивление R9, то потечёт ток, равный Uсм/R9. Суммарный "левый" ток равен сумме токов Iвх+Uсм/R9. Если бы не было R12, то C3 заряжался бы этим током до бесконечного напряжения. А так, R12 постепенно "перетягивает" этот ток на себя. При некотором напряжении, равном произведению R12 на сумму "левых" токов, весь ток начнёт протекать по резистору R12 и это значит, что ток через конденсатор будет равным нулю - дальнейшее изменение напряжения на C3 (зарядка) прекратится. Это "некоторое" напряжение, Uош, задаёт разработчик из своих соображений. Отсюда и формула для R12=Uош/I"левый"=Uош/(Iвх+Uсм/R9). Это одна часть постоянки на выходе при отсутствии входного сигнала. Вторая часть получается из-за того, что напряжение смещения ОУ, Uсм, усилится в (1+R12/R9) раз, поскольку цепочка R12 и R9 образуют обратную связь по постоянному току. Во столько же раз усилятся и дреф, и собственные шумы усилителя.

А ещё вопрос: для чего Вам нужнО требование равенства амплитуд входного и выходного сигналов для гармонических сигналов? Ведь логичнее, вроде, сделать так, чтобы на выходе Вольты как-то соответствовали Амперам измеряемого тока? Ну, скажем, 1В=1А, или 10мВ=1А, а не 0,33568984125В=1А.
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Спаял схему "на проводочках" и макетка заработала как и обещалось, вы были опять же правы :) но вот пришлось уменьшить R12 до 30кОм, иначе уходил в отсечку. (рисунок 1 и 2 соответственно)
интегрирует не плохо. (рисунок 3)
после усилителя пришлось поставить развязывающий по постоянке керамический чип-конденсатор - 4,7мк, как и после интегратора. После чего у меня получилось все красиво, кроме одного... :( на температуре -40 амплитуда упала на 25% и это грустно. возможно усилитель уходит в отсечку (этого не промеряешь в печи - не предусмотрел), или же конденсаторы, извиняюсь за выражение гадят.
А ещё вопрос: для чего Вам нужнО требование равенства амплитуд входного и выходного сигналов для гармонических сигналов? Ведь логичнее, вроде, сделать так, чтобы на выходе Вольты как-то соответствовали Амперам измеряемого тока? Ну, скажем, 1В=1А, или 10мВ=1А, а не 0,33568984125В=1А.
По условию мне с этого всего девайса надо предоставить 5В и уже там от этого эталона "плясать", и мне показалось, если это проще сделать, если просто усилитель настроить на 5В. (мы же все равно оперируем напряжениями)
хотя я даже не задумывался (да просто скорее не пришло бы в голову сделать такую зависимость, хотя мне опять надо в это вникать)
Вложения
001.jpg
Рисунок 1 - R12 = 470k
(41.9 КБ) 574 скачивания
003.jpg
Рисунок 2 - R12 = 30k
(40.22 КБ) 546 скачиваний
004.jpg
Рисунок 3 - просто интеграл
(37.45 КБ) 614 скачиваний
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

На температуре все плывет *истерика*
YAA
Говорящий с текстолитом
Сообщения: 1627
Зарегистрирован: Чт авг 06, 2009 20:34:52
Откуда: Новосибирск

Сообщение YAA »

dnk_lite писал(а):На температуре все плывет *истерика*
Нужно планомерно искать источник смещений и дрейфа!

Какой у Вас ОУ, интегрирующий конденсатор, номиналы резисторов?

Есть ещё один источник "левых" токов, о котором я не упоминал (неужели дело дошло до этого?) - утечки по печатной плате, особенно, если плата сделана их СТЭФа, и применялся жидкий флюс для пайки (ЛТИ-120 или подобные).

Керамические конденсаторы большой ёмкости (с "плохим" диэлектриком Н90, X7R...) тоже склонны к "фокусам".

Короче, будем ставить эксперименты...
Аватара пользователя
dnk_lite
Встал на лапы
Сообщения: 121
Зарегистрирован: Пн авг 10, 2009 09:35:14
Откуда: Ижевск

Сообщение dnk_lite »

Какой у Вас ОУ, интегрирующий конденсатор, номиналы резисторов?
на данный момент имеется текущая схема (см рисунок), собранная на двух отладочных платах: ИУ и интегратор (из-за отсутствия выбора на гетинаксе вытравленная ЛУТ методом).
Нужно планомерно искать источник смещений и дрейфа!
при нагревании отдельных плат и совместно можно построить такую табличку (напряжения с мультиметра, те абсолютные):

25 градусов(ну)
1,27В

60 градусов
ИУ - 1,24
интегратор - 1,25

60 градусов
1,18В
те общее отклонение около 8%

"потыкал" паяльником, обнаружил что наибольшее отклонение вызывают:
С1 сильно уменьшает амплитуду при нагревании
С2 сильно увеличивает амплитуду при нагревании, примерно с той же скоростью
ОУ НЕ вызывают отклонение, кроме DA1 и DA2 уменьшая амплитуду
также сильно зависит от R1
Вложения
.jpg
Текущая схема
(48.64 КБ) 588 скачиваний
Ответить

Вернуться в «Аналоговая техника»