Двухполупериодный выпрямитель на ОУ с однополярным питанием

[АлексЮстасу]

Приветствую форумчан! Всех с наступившим 2022 годом!
Есть вопрос по схеме двухполупериодного выпрямителя, построенного на базе операционного усилителя с однополярным питанием.
Схема применяется в цепи измерения тока. Сама схема приведена ниже:

Схема измерения тока с применением выпрямителя на ОУ
Описание схемы.
Через первичную обмотку трансформатора тока T1 (выводы 2-1) проходит ток в диапазоне 3...7 А. Ко вторичной обмотке (выводы 4-3) подключен резистор R1 150 Ом, с которого снимается напряжение, пропорциональное току вторичной обмотки. Коэффициент трансформатора 2000:1.
По идее, сигнал, пройдя через схему выпрямителя, построенного на базе ОУ MCP602, должен иметь вид отзеркаленной синусоиды (классический вид сигнала после двухполупериодного выпрямителя), усиленной в 10 раз (коэффициент усиления инвертирующего усилителя, построенного на втором ОУ из микросхемы DA1).
Однако по факту на выходе имею только положительные полуволны. Далее представляю пошаговые осциллограммы, вид сигнала в указанных на схеме точках.

1 - Напряжение на резисторе R1. Размах 300мВ.


2 - Сигнал на выходе первого усилителя (выв. 1). Пока всё нормально, отрицательные полуволны срезаны.


3 - Сигнал на выходе второго усилителя (выв. 7). Отрицательные полуволны как будто не усилились. Вот здесь какая-то проблема.


3-1 - Сигнал на выходе второго усилителя (выв. 7). Увеличенный вид на отрицательные полуволны.


3-2 - Сигнал на выходе второго усилителя (выв. 7). Закрытый вход осциллографа (переменная составляющая).


4 - Сигнал на выходе RC-цепи.

Очень интересно мнение форумчан-экспертов насчёт данной схемы и описанной мною проблемы.
Буду рад услышать любые советы и пожелания.

[mickbell]

А точно он некорректно работает именно с отрицательными полуволнами?
Я бы делал так.
1. Или немного изнасиловал первый опер, замкнув его выход на общий, или заземлил его вход, лапу номер три, временно заткнув его в ноль, и проверил бы, что напряжение на его выходе околонулевое.
2. Теперь проверил бы усиление отрицательной полуволны. Оно должно быть десятикратное и со сменой знака. Желательно иметь двухлучевой осциллограф, дабы проверить, что полуволна на своём месте. Если осциллограф таки однолучевой, то можно синхронизировать входным сигналом по входу синхронизации и добиться, чтобы стоял на месте. (Посмотрел ещё раз картинку - вроде двухлучевой, ну и надо тогда входной сигнал везде показывать.)
3. Если окажется, что отрицательная волна обрабатывается, как и должна, то налаживаем положительную. Тут, возможно, потребуется подобрать усиление первого каскада. Например, вместо R2 и R5 поставить подстроечный резистор. Регулировкой надо добиться, чтобы и положительная полуволна усиливалась в пять раз. Потом, как обычно, измерить и поставить подходящие.
Я тут прикинул, схема рассчитана правильно. Так что, вероятно, что-то помёрло, возможно, даже плата.
Как оно работает, понятно?

[АлексЮстасу]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=4152887#p4152887"]А точно он некорректно работает именно с отрицательными полуволнами?
Я бы делал так.[/uquote]
Я сейчас нахожусь в отпуске, до 10 января, макет и приборы на работе. Поэтому все рассуждения пока только теоретические.
Саму схему брал от сюда.

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=4152887#p4152887"]А точно он некорректно работает именно с отрицательными полуволнами?
3. Если окажется, что отрицательная волна обрабатывается, как и должна, то налаживаем положительную. Тут, возможно, потребуется подобрать усиление первого каскада. Например, вместо R2 и R5 поставить подстроечный резистор. Регулировкой надо добиться, чтобы и положительная полуволна усиливалась в пять раз. Потом, как обычно, измерить и поставить подходящие.[/uquote]
В пять раз, это, как я понимаю, оговорка? Потому что само усиление рассчитано с коэффициентом 10.
Как работает схема понятно. Не совсем понимаю, почему сигнал в точке 3 имеет такой вид, какой имеет (осциллограмма с закрытого входа осциллографа). Синусоида искажена, хотя я предполагал, что в точке 3 (на закрытом входе) должна быть чистая синусоида с размахом около 3В.

[mickbell]

Конечно, десять. Я считал входное напряжение плюс-минус 500 мВ, на выходе должно быть пять вольт. Вот эти пять и прописал. Бывает.
Почему сигнал на выходе имеет такой вид - это и надо выяснить. Как - я вам подробно расписал. Выйдете из отпуска - проверяйте. Думаю, прояснится. У меня подозрение, что первый каскад имеет неподходящее усиление.

Добавлено after 2 minutes 55 seconds:
Да, кстати, при налаживании можно поступить ещё проще. Отключить трансформатор с нагрузочным резистором и подавать постоянное напряжение. И измерять постоянное же напряжение на всех интересующих точках. Я так даже советую сделать.

[АлексЮстасу]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=4152917#p4152917"]Да, кстати, при налаживании можно поступить ещё проще. Отключить трансформатор с нагрузочным резистором и подавать постоянное напряжение. И измерять постоянное же напряжение на всех интересующих точках. Я так даже советую сделать.[/uquote]
Хорошо, спасибо за быстрый ответ.
Через неделю выйду на работу - займусь отладкой схемы по вашей методике.
Потом напишу о результатах.
Всего доброго, до связи.

[musor]

идеч mickbell, с подачей калиброваного DC почередно меня полярность здравая что до искажения кривой на осцилке
длка полный даун будет мерять в цепях с постояной составляющей закрыф входа прибора...
толгда на постоянке вапше ничо не будет
частота 50гц достаточно низкая чтоб кондер нап 10н что стоит в болшинстве ослоф вносит охуеные и частотные и фазовые искажения и портит кривую любого несина это поводу кривизны перехода
2тепер почему потерялдся полперида я почти уверен что проходит ка раз минусово ПП а +нет...
кстати схема кривая от роду и называется УСЛОВНО РАБОЧЕЙ
дело в том что в угоду 1полярке тут пытаюются применит определеные типы оу но...требования оч жеские чуть чо не так (например оу имеюзнаке смешения иной)и не работает можно попытатся применить инструменталные райлтурайлОУ но это 1 дорого 2 не фак что тоже не заключит чем не устроила класика с диодами?

[mickbell]

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=4152945#p4152945"]чем не устроила класика с диодами?[/uquote]Два питания надо - думаю, в этом дело.

Добавлено after 2 minutes 55 seconds:
[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=4152945#p4152945"]тепер почему потерялдся полперида я почти уверен что проходит ка раз минусово ПП а +нет...[/uquote]Я тоже.

[tonyk]

Ты подаёшь на вход усилителя с однополярным питанием двухполярный сигнал и удивляешь, где потерялась вторая полуволна? Или сделай двухполярное питание, или смести ОУ на середину его напряжения питания. И будет тебе Щазьтье.

[El-Eng]

2 - Сигнал на выходе первого усилителя (выв. 1). Пока всё нормально...

Ненормально. Положительные полуволны должны быть усилены в 1.82 раза, а мы видим единичное усиление. Предположу обрыв или непропай в цепи резистора R2.

[FlymanRadioKot]

Думаю что проблема в операционнике. В документации на MСP602 хотя и написано что входы можно опускать ниже минусового питания но на графиках

image_2022-01-03_031433.png

(66.95 КБ) 189 скачиваний

они четко рисуют что ток через дифкаскад (Ib - bias current) падает до нуля при приближении напряжения на входах к нулю.
В оригинальной статье применен несколько необычный ОА OPA2374 у него два зеркальных дифкаскада на входе что позволяет действительно работать с напряжениями как ниже нуля так и выше питания.

image_2022-01-03_032036.png

(42.07 КБ) 176 скачиваний

Для проверки, как уже говорилось выше, посадите положительный вход второго ОУ на минус и посмотрите что будет на выходе. Я думаю что он заткнется и на выходе будет 0 независимо от напряжения на отрицательном входе.

[El-Eng]

... ток через дифкаскад (Ib - bias current) падает до нуля при приближении напряжения на входах к нулю.

Ib - bias current это ток смещения ОУ (ток через входы дифкаскада). Для КМОП ОУ, коим является MCP602, он и должен, в идеале, всегда быть равным нулю. Ненулевое значение связано с паразитными утечками (например, внутренней схемы защиты входов).

[1en2]

хватит и одной полуволны....)))))....раз со второй сложности...

[musor]

157да1 2полупериодный 1 полярный выпрямитель пиковых значений правда шастота до 50к всего и после 30спад начинается
но для 50-400гц точно пох
кстати без капа филтра выдает огибающую сина то чо надо тс
стоит капейки жаль уже дифицит ибо делали кажется проибалты

[FlymanRadioKot]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4153085#p4153085"]

2 - Сигнал на выходе первого усилителя (выв. 1). Пока всё нормально...

Ненормально. Положительные полуволны должны быть усилены в 1.82 раза, а мы видим единичное усиление. Предположу обрыв или непропай в цепи резистора R2.[/uquote]
Таки да! Тогда оба ОУ просто повторители! на положительной полуволне и 10:1 на отрицательной.

[АлексЮстасу]

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=4152945#p4152945"]идеч mickbell, с подачей калиброваного DC почередно меня полярность здравая что до искажения кривой на осцилке
длка полный даун будет мерять в цепях с постояной составляющей закрыф входа прибора...
...
2тепер почему потерялдся полперида я почти уверен что проходит ка раз минусово ПП а +нет...
кстати схема кривая от роду и называется УСЛОВНО РАБОЧЕЙ...[/uquote]
Вас очень трудно читать, слишком много лишних букв. Что разобрал, на то отвечу.
Тоже теперь думаю, что скорее вижу отрицательную полуволну на выходе.
Выбор пал на эту схему именно из-за возможности питаться однополярным питанием.
Сейчас для начала планирую получить отзеркаленный сигнал на выходе без усиления. Первый каскад - повторитель, второй - единичное усиление. Потом буду пробовать усилить сигнал, работая с каскадами поочерёдно, как советовали.
Для меня сейчас не совсем понятно, как второй каскад передаёт положительную полуволну. Вот здесь где-то, видимо, и загвоздка.

[mickbell]

На неинвертирующий вход приходит немного усиленный (это важно!) первым каскадом сигнал, на инвертирующий - тоже входной, но не усиленный. Получается, грубо говоря, разностный усилитель.

[musor]

райлоф нету но 358 валялось попробовал навесухой нихрена не работает от слва ваше ...даде из той полуволны что должна быть мелкает толка короткий всплеск...
вобщем в топку такие схемы
нормалная схема после сьорки из деталей испавных бех подбораи танцеф с бубном должна пахать и пахать

[Agaev]

Была уже светлая мысль:

Ты подаёшь на вход усилителя с однополярным питанием двухполярный сигнал и удивляешь, где потерялась вторая полуволна? Или сделай двухполярное питание, или смести ОУ на середину его напряжения питания. И будет тебе Щазьтье.

АлексЮстасу, перечитайте первоисточник
[uquote="АлексЮстасу",url="/forum/viewtopic.php?p=4152909#p4152909"]Саму схему брал от сюда[/uquote] Там в последнем абзаце написано: "Помните, что входной сигнал должен быть симметричен относительно земли. Если входное напряжение имеет постоянную составляющую, выпрямитель необходимо дополнить разделительным конденсатором на входе."
Попробуйте так:

[Andrey_B]

[uquote="АлексЮстасу",url="/forum/viewtopic.php?p=4154957#p4154957"]Выбор пал на эту схему именно из-за возможности питаться однополярным питанием.[/uquote]
Как уже сказали, Ваша схема будет работать, только с тем волшебным ОУ. Для MCP602 нужно немного "просадить" землю в минус. Если у Вас в схеме есть МК, выведете на свободную ногу меандр и подайте его через конденсатор на диодный умножитель, чтобы получить отрицательное напряжение.

Или на входе схемы, общий провод трансформатора тока и нагрузочного резистора уприте не в землю, а в среднюю точку (резисторный делитель).

[mickbell]

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=4154998#p4154998"]райлоф нету но 358 валялось попробовал навесухой нихрена не работает от слва ваше ...даде из той полуволны что должна быть мелкает толка короткий всплеск...[/uquote]Вроде бы (!!!) 358 около нуля вниз плохо тянет, надо ему помочь подтяжкой снизу. Да, и на постоянке опробовать бы, как я тогда сказал.