Операционные усилители и АЦП. Схемы, нюансы проектирования

[КОМПЭЛ]

Здесь мы будем размещать самые практические материалы(схемы и нюансы проектирования), интересные статьи, анонсы и материалы бесплатных вебинаров по операционным усилителям и АЦП.

[vlasovzloy]

Решили выйти в радиолюбительский эфир? Тогда делайте розницу для физиков с почтовой доставкой. А ролики и на чипдипе можно посмотреть. На форуме мало фирм, да они и так легко с вами свяжутся для закупок.

[главный колбасист]

А для кого это все,простите? разве кто этим занимается?
Я то обожаю эту тему,и любимые книжки были,типа,искусство схемотехники.
Но кому это щас нужно?

[Novosib_3000]

[uquote="КОМПЭЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=3418169#p3418169"]Здесь мы будем размещать самые практические материалы(схемы и нюансы проектирования), интересные статьи, анонсы и материалы бесплатных вебинаров по операционным усилителям и АЦП.[/uquote]
Лучше, электронщик верните.

[Eugene_SG]

Уважаемые коллеги добрый день! Подскажите пожалуйста вопрос или подтвердите или опровергните правильность моих рассуждений:
На выходе масштабирующего усилителя поставил параметрический стабилизатор для защиты входа АЦП от повышенного напряжения. В ходе тестирования путем подачи испытательного напряжения прямоугольной формы на вход всего узла все работало норм. Потом внезапно выходное напряжение на выходе ОУ достигло максимального уровня. Меняя значение сопротивления в цепи ОС уровень не менялся. Меня значение направление смещения уровень на выходе не менялся. Он появился или пропадал. Поменял ОУ заработало, а через минуту тоже самое. Чуть поразмыслив пришел к выводу что виной всему стабилитрон, а именно неправильный расчет параметров данного стабилизатора. Использован стабилитрон BZV85С4V7. Ном ток стабилизации 45мА. То есть в режиме пробоя ток нагрузки ОУ составит 45 мА, это при том что по даташиту он всего 2 мА. Поэтому ОУ и горят.
И еще вопрос при расчете величины балластного сопротивления стабилитрона значение напряжений Uвых и Uстаб брать действующее значения или амплитудные?
Спасибо!!! Схему прилагаю.

[mickbell]

[uquote="Eugene_SG",url="/forum/viewtopic.php?p=4685867#p4685867"]Использован стабилитрон BZV85С4V7. Ном ток стабилизации 45мА.[/uquote]Кто не позволяет давать в него меньшие токи?
[uquote="Eugene_SG",url="/forum/viewtopic.php?p=4685867#p4685867"]И еще вопрос при расчете величины балластного сопротивления стабилитрона значение напряжений Uвых и Uстаб брать действующее значения или амплитудные?[/uquote]Второе, конечно. Что такое действующее значение напряжения стабилизации стабилитрона?
У вас в схеме балластный резистор номиналом 100 кОм. Это ж какое напряжение должно быть на выходе бедного опера, чтобы ток через этот резистор был 45 мА? Мне аж самому интересно стало.
U = 0.045*100000+4.7 = 4504.7 V. Как-то многовато, мне кажется.

[Krismi70]

Схему прилагаю

схема без питания не работает...)))

[mickbell]

[uquote="Krismi70",url="/forum/viewtopic.php?p=4685887#p4685887"]схема без питания не работает...)))[/uquote]Не придирайтесь, там показаны плюс и минус двенадцать вольт - на входе балансировочной цепи. Можно подразумевать, что ими же и опера питаются. А можно показать на схеме явно. Или так, как ещё в СССР делали: в техтребованиях расписывали, какие лапы каких микросхем куда подсоединять. Да-да, и такой изврат бывал.
Блокировку по питанию тоже надо показывать.

[Eugene_SG]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=4685873#p4685873"][uquote="Eugene_SG",url="/forum/viewtopic.php?p=4685867#p4685867"]Использован стабилитрон BZV85С4V7. Ном ток стабилизации 45мА.[/uquote]Кто не позволяет давать в него меньшие токи?
[uquote="Eugene_SG",url="/forum/viewtopic.php?p=4685867#p4685867"]И еще вопрос при расчете величины балластного сопротивления стабилитрона значение напряжений Uвых и Uстаб брать действующее значения или амплитудные?[/uquote]Второе, конечно. Что такое действующее значение напряжения стабилизации стабилитрона?
У вас в схеме балластный резистор номиналом 100 кОм. Это ж какое напряжение должно быть на выходе бедного опера, чтобы ток через этот резистор был 45 мА? Мне аж самому интересно стало.
U = 0.045*100000+4.7 = 4504.7 V. Как-то многовато, мне кажется.[/uquote]

Добавляю схему с БП.

Так как параметрический стабилизатор является для ОУ нагрузкой, при 100 кОм ток получается очень маленький. Почему же вышли из строя ОУ?

[mickbell]

Проверяйте монтаж. Что ещё сказать...

[El-Eng]

Почему же вышли из строя ОУ?

Они, скорее всего, и не вышли из строя. Усилитель на DA2, судя по номиналам резисторов, имеет максимальный Ку порядка 1000. Для того, чтобы он ушел в насыщение, ему на вход достаточно подать 12 милливольт. Из них 3 - типовое смещение собственно ОУ DA2, 3*2=6 даст каскад на ОУ DA1, т.е. уже есть 9 типовых, а по максимуму будет порядка 20. Конечно, "Установка Нуля" скомпенсирует это смещение, но к регулировочному резистору 100к приложено почти 15 вольт. Я не уверен, что он позволяет ловить милливольты.
А вишенкой на тортике может оказаться тот факт, что на выходе ФД (источника сигнала, который идет на вход схемы) имеется разделительный конденсатор.

[mickbell]

Я другую вишенку наконец-то разглядел. Балансировочный резистор средним выводом подключен непосредственно к выходу первого ОУ и пытается его перетягивать. Как-то это неправильно.

PS. Тьфу, на последней схеме косяк ликвидирован. Mille pardonnes.

[Динозавр]

ТС упорно не хочет подключить цепь установки "0" к первому ОУ ??
Например: нижний вывод резистора 3М3 подключить к общему проводу через резистор 0,1- 1кОм
и к нему движок переменного 100 кОм "Уст. 0".
Для точной передачи напряжения с выхода масштабирующего ОУ на АЦП стабилитроном(нами)
ограничивать лучше напряжения питания DA2.

[Вячеслав М.]

О чём эта компел говорит? Они повернулись к радиолюбителям задом - только для юридических лиц передом, таки пусть у себя там размещают плакаты какие они молодцы, а здесь по моему им не место этим недоразвитым.

[rw6hrm]

Решил под старость всё же заняться операционниками и напоролся...
Схема:
.
Тут покрупнее, http://rw6hrm.qrz.ru/pics/my_sca.GIF
Вопрос по операционникам DA1.1 и DA1.2 (КР1401УД2, если не видно на картинке). Первый активный полосовой фильтр (67 кГц, если кому-то интересно), второй обычный усилитель.
Итак, на 14 ноге DA1.1 как бы нормальная синусоида, размахом 1Vp-p,

А вот на 8 ноге DA1.2 хрень, около 5Vp-p, но остроконечная сверху и с пиком внизу

Наличие переходного конденсатора или его закоротка на выходной сигнал не влияет. Замена операционника тоже, ну мож немного разные уровни, но общая картина аналогичная.
Каскад на DA1.3 сделан аналогично, но работает идеально. А тут косяк... Перегруз по входу? Или как-то надо по-иному подключить вывод 10?

[El-Eng]

Вы выбрали не тот ОУ для такой частоты. Из-за ограниченной скорости нарастания, этот ОУ способен выдавать на частоте 67 КГц максимум 2 В размаха (см. рис. 7 даташита (КР1401УД2 - аналог LM324)), поэтому DA1.1 работает нормально, но размаха в 10 В на выходе DA1.2 вы не получите. Кроме того, собственное усиление ОУ на этой частоте - порядка 20 дБ, поэтому запаса усиления для нормальной работы ОС в усилителе с Ку=10 просто нет.
Что же касается полосового фильтра, то я бы порекомендовал проектировать его так, чтобы сопротивления резисторов не превышали примерно 100 КОм, а емкости не были бы меньше примерно 100 пф. Это уменьшит влияние паразитов и неидеальности ОУ. Вообще, для снижения требований к параметрам ОУ, я бы спроектировал полосовой фильтр так, чтобы сделать наименьшим максимальное усиление каскада на DA1.1.

[rw6hrm]

По полосовику расчёт брал тут, https://vpayaem.ru/information3.html . Работа устраивает, как по "очистке" сигнала, так и по полосе пропускания. 92 кГц даже тянет без проблем.
По оконечному каскаду - что запаса по усилению мало, это я понял. Неужели от этого зависит форма выходного сигнала? Причём так критично... Т.е. мне уменьшить КУ выхода дабы получить красивую синусоиду? Или придётся заменять на УД708?

[El-Eng]

УД708 не поможет, у него тоже недостаточна скорость нарастания выходного напряжения (0.3 В/мкс). Вам нужен ОУ, имеющий скорость нарастания не менее чем V=2*Pi*F*U, где F-частота, а U-амплитуда синуса на выходе. Для частоты в 67 КГц и амплитуды 5 В скорость нарастания должна быть не менее 2*3.14*67000*5 ~ 2.1 В/мкс.

[rw6hrm]

Хорошо, повторю вопрос - как в существующих условиях улучшить выходную картинку? Снижением усиления хотя бы до 3 - 4? Или перевести усилитель в режим повторителя?
Следующий блок буду делать уже на транзисторной рассыпухе, головняка будет меньше...

[El-Eng]

По даташиту на LM324, максимальный размах, который можно получить на частоте 67 кГц - 2 В. На входе размах - 1 В, поэтому максимально возможное усиление - 2. В реале, параметры (импортных) ОУ, обычно, чуть лучше, чем в даташите, так что, может, и усиление 3 прокатит.
По сравнению с рассыпухой, с ОУ головняка существенно меньше, если, конечно, знать, как его правильно готовить.