Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Пятничная задачка
Шарага > Hard - Железо > Аналоговая схемотехника
MrYuran
Во время обдумывания нового изделия вчитался в даташит на LF356.
И очень заинтересовала такая схемка:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Заинтересовала, потому что придумывал свой пиковый детектор, и в общем даже придумал, и он даже вроде в модельке работает.
А вот из даташита - никак не хочет.

Вопрос: что бы с ним сделать, чтобы заработал, как задумано?
Designer56
Вообще эта штука работает. Проверено. А что у вас в качестве ОУ и как проявляется неработоспособность?
MrYuran
Цитата(Designer56 @ 14.10.2011, 16:46) *
Вообще эта штука работает. Проверено. А что у вас в качестве ОУ и как проявляется неработоспособность?

Моделька в 9-м мелкокапе.
Всё как на схеме, и компоненты, и номиналы.
Конденсатор заряжается до напряжения насыщения опера и на этом всё благополучно завершается.
Designer56
Посмотрите в моделировании, какой входной ток у 356-го. А вообще- так и должно быть. Реальный ОУ своим вх. током зарядит накопительный конденсатор за несколько минут. Его сбрасывать надо перед измерениями.

Кстати, а емкость какую поставили?

Да, и задайте в модели нулевые НУ для конденсатора.
MrYuran
Цитата(Designer56 @ 14.10.2011, 16:57) *
Посмотрите в моделировании, какой входной ток у 356-го. А вообще- так и должно быть. Реальный ОУ своим вх. током зарядит накопительный конденсатор за несколько минут. Его сбрасывать надо перед измерениями.

В начале моделирования всё в нуле.
Не понял, почему зарядит, а не разрядит.
Да и происходит все не за минуты, а за секунды.
Что-то не то...

Ещё вопрос: падение на D1 не влияет на общий результат?
Designer56
разрядит- зарядит... это, в принципе, одно и тоже. Время зависит от емкости и вх. тока ОУ.
Падение на D1 как раз сводится к нулю ОС через резистор Rf. Но это только в линейно режиме ОУ.
Емкость какая? можно прикинуть время заряда/разряда.

Да, посмотрите что получается при расчете начальной рабочей точки. Перед всеми видами анализа это должно делаться в программе.
MrYuran
Цитата(Designer56 @ 14.10.2011, 17:28) *
Падение на D1 как раз сводится к нулю ОС через резистор Rf. Но это только в линейно режиме ОУ.

Это вроде D2 компенсируется, который слева. А D1 - перед кондером, вроде как мимо кассы...
Или я чего-то не понимаю (что вполне возможно).
Сейчас прикинул ещё раз - вроде как должно работать. За исключением падения на диоде. Всё-таки как-то он странно включен.
А у меня задача - 0,1% отловить, при входной амплитуде в 1В. То есть, 0,1 - это вообще предел, надо ещё запас иметь.

В общем, параллельно прорабатываю прямую оцифровку по входу (тоже пока много вопросов) с последующим анализом цифры.
Тоже тема: цифровой амплитудный детектор.
На входе синус ~1В/10кГц, формирую сам же ЦАПом контроллера. (то есть могу синхронно цифровать без разбега фаз)
Пока не знаю, как и подступиться. Для начала заказал несколько ацепух от AD и TI, 16 бит / 100к - 2,5М семплов/с.
Плюс цифровой обработки - плевать можно на оффсеты, все равно цифровать со смещением придётся. Потом все вычтется.
Designer56
нет. Он компенсирует утечку именно D1. В точке соединения диодов напряжение повторяет напряжение на накопительном конденсаторе с точностью до смещения. Таким образом, падение на D1 не превышает напряжения чмещения ОУ, а следовательно ток утечки диода D1- минимален, если вспомнить, что он сильно зависит от обратного напряжения. Практически, чтобы данная схема работала, нужно её дополнить ключом разряда, сделав его с малой утечкой. Обычно делают по аналогичной схеме- 2 ключа последовательно на землю, с соединение средней точки на выход ОУ через резистор, так же, как и в детекторе через Rf. Емкость нужно выбрать такой, чтобы, она, с одной стороны, не приводила к возбуждению всей схемы и обеспечивалась нужная скорость нарастания сигнала в схеме, а с другой- чтобы она была достаточно большой для того, чтобы за время измерения заряд на ней (напряжение) не превышал вашей погрешности. Если в качестве первого ОУ применить тот же 356, то емкость можно довести до 10 нФ для ваших частот, правда, нужно будет замкнуть выход первого ОУ и его инв. вход через конденсатор десятки- сотни пик. Для коррекции и предотвращения звона. Однако в таком случае нужно будет принять во внимание смещение первого ОУ- у 356-го оно порядка 10 мВ. Но можно взять более современный ОУ с гораздо меньшим смещение и ПТ либо КМОП входом. Сейчас таких навалом, и в сдвоенном варианте в т.ч.
Со схемой работают так:
-сбрасывают напряжение на конденсаторе
-собственно набирают пиковое за какой- то период
-измеряют его (отцифровывают) удерживаемое пиковое напряжение. приэтом вход схемы лучше отключить от сигнала (заземлить его).
при этом не следует забывать, что как за период накопления, таки за период оцифровки на конденсаторе накапливается напряжение от вх. тока ОУ. В период накопления это ещё может быть не страшно, если измеряемое напряжение много больше того, что может накопиться. А вот в период удержания- это даст погрешность.

MrYuran
В общем, поигрался уже конкретно.
Поставил параллельно кондеру гигаомную утечку, худо-бедно заработало. (моделька в мелкокапе).
Единственная засада - занижает уровень на 17-20-30 мВ при входной амплитуде порядка вольта.
Если реально так будет, не катит ни в какие ворота. Мне 0,1% нужно обеспечить.
Или это глюк модельки?

Можно смириться с постоянным смещением операционника в 2-3мВ, можно скомпенсировать автокалибровкой по 2 точкам.
Но вот откуда берутся 30 мВ, от чего зависят и как с ними бороться, пока не понятно.
И железо не хочется заказывать до полной ясности.
orthodox
Цитата(MrYuran @ 16.11.2011, 14:32) *
В общем, поигрался уже конкретно.
Поставил параллельно кондеру гигаомную утечку, худо-бедно заработало. (моделька в мелкокапе).
Единственная засада - занижает уровень на 17-20-30 мВ при входной амплитуде порядка вольта.
Если реально так будет, не катит ни в какие ворота. Мне 0,1% нужно обеспечить.
Или это глюк модельки?

Можно смириться с постоянным смещением операционника в 2-3мВ, можно скомпенсировать автокалибровкой по 2 точкам.
Но вот откуда берутся 30 мВ, от чего зависят и как с ними бороться, пока не понятно.
И железо не хочется заказывать до полной ясности.

Может, просто не успевает. Надо попробовать медленнее дать поработать, неторопливо.
Но такая точность едва ли для такой схемы. Чего-то думать уже бы надо.
Ага, еще емкость диодов проверьте. И время рассасывания. Они тоже при закрывании чего-то там разрядить могут.
MrYuran
Действительно, на 1кГц уже вполне.
Правда, все равно дельта от входной амплитуды зависит, причем при 1 и 2В занижает на 1 и 2 мВ соответственно, а при 0,1 - 0,5 - завышает. Можно, конечно, проводить локальную автокалибровку, но долго это и муторно, да и соотношение диапазонов скорее всего будет 1:10.
А в реале, чувствую, ещё хуже будет.

MrYuran
Заменил диоды на шоттки, стало значительно веселее.
На 10кГц отставание сократилось до 1%, причем более-менее стабильно в диапазоне 0,1-2В.
Вот такой результат уже вполне.Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Designer56
Надо уменьшить емкость и увеличить резистор утечки.
или сделать, как я ранее писал
MrYuran
Вот подкинули забавные усилители:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Все бы хорошо, полоса, скорость нарастания, входной-выходной и потребляемый токи, R-to-R итд.
Одно непонятно: вход только один. А где второй?
Или его как бы не предполагается вообще?
Designer56
это буферы/повторители с единичным усилением. Инвертирующий вход не предусмотрен, поскольку не нужен. ОС замкнута внутри.
MrYuran
Цитата(Designer56 @ 23.11.2011, 13:50) *
это буферы/повторители с единичным усилением. Инвертирующий вход не предусмотрен, поскольку не нужен. ОС замкнута внутри.

Тогда непонятно, что за 100дБ на картинках.
Я так понял, что усилитель инвертирующий, усиление задается через внешнюю ОС, а второй вход подцеплен к какой-то средней точке.
Не так?

Похоже, что действительно единичное усиление.
Эх, вот бы такой же, но с дифференциальным входом...
Designer56
100 дБ- это коефф. подавления пульсаций напряжения питания и, на другом графике- разделение каналов. Для диф. усиления нужны обычные ОУ.
С подобными параметрами найти не проблема.
MrYuran
Цитата(Designer56 @ 23.11.2011, 14:42) *
С подобными параметрами найти не проблема.

Например?
И чтобы ещё купить можно было в ближайшем сельпо типа компэла
Designer56
насчет сельпо не скажу, но поиск по базам штук 10 выкидывает. Например, http://www.analog.com/en/high-speed-op-amp...ts/product.html. Если сбавить требования по скорости нарастания до 2,7 В/мксек, то подойдет 1446УД14. У нас его точно в сельпо можно купить.
MrYuran
Таки взял с полки "Искусство схемотехники", раскрыл - и что, , характерно - именно на нужной странице!
Операционники, детекторы, активные фильтры...
И вот что я эту книжку 10 лет назад не прочитал...
MrYuran
Поигрался с железом (наконец-то разгреб рутину и вынул макет из ящика).
Ну чо.. в диапазоне 20-200мВ (1:10) показывает разброс от 0,1-0,3% в середине до 0,7-1% по краям.
Никатит..

Стал рыскать, оказалось, что все велосипеды давно изобретены и даже доступны

На место опера встает замечательно.
Будем пробовать.
Если и это не прокатит.. Придется городить колхоз.

А до этого ещё можно на компараторах попробовать.
orthodox
Лучше, может, задачу обрисовать в целом.
Может оказаться, что этот AD не сильно хорошо
как измеритель действующего значения работает.
Структурная схема странноватая какая-то.
Но, может, просто он внутри другой, конечно, тогда да.

То есть если эффективное значение надо мерять — то пиковый детектор как бы ни к чему.
А если надо только пиковый детектор — то тогда принцип обычного детектора ни к чему,
пики может как-то иначе засекать лучше.
MrYuran
Цитата(orthodox @ 30.1.2013, 9:49) *
То есть если эффективное значение надо мерять — то пиковый детектор как бы ни к чему.
А если надо только пиковый детектор — то тогда принцип обычного детектора ни к чему,
пики может как-то иначе засекать лучше.

Мне нужна амплитуда.
С действующим значением она вроде как однозначно связана.
Заодно усредняются шумы.
На входе чистый синтезированный синус, нелинейщины в усилителе не заметно.
Во всяком случае, В7-53 на выходе усилителя показывает то, что нужно.
orthodox
Цитата(MrYuran @ 30.1.2013, 7:55) *
Мне нужна амплитуда.
С действующим значением она вроде как однозначно связана.
Заодно усредняются шумы.
На входе чистый синтезированный синус, нелинейщины в усилителе не заметно.
Во всяком случае, В7-53 на выходе усилителя показывает то, что нужно.

Ну, это как бы немного через это....
Что значит — однозначно связана? Если чистый синус — там всё связано,
его вообще меряй как хошь, вопрос только, что часто можно и не мерить smile.gif
Тогда и среднее значение тоже однозначно связано,
отчего не просто усреднить?
Может, надо очень быстро получить нужное значение?
Тогда насколько быстро? Я, примеру, при частоте сигнала
50 гц получаю амплитудное значение за менее чем 0.1 мс,
Обычно считается, что амплитудное значение можно получить
два раза за период, то есть максимальное запаздывание полпериода.
А Вам надо с какой скоростью?

Короче, если неторопливо, но точно — то надо смещение регулировать
на одном входе компаратора, пока не пропадут импульсы на его выходе,
ну если отрицательная амплитуда тоже надо — то ещё один компаратор.
Будет довольно точно, если компаратор хороший.
Но там свои заморочки — у компаратора при малом напряжении перегруза срабатывание
медленнее, так что надо бы входной сигнал раскачать максимально, тогда чётче.
Если применять что-то типа LM211, посадив входы коррекции на питание — то может
довольно шустро ловить и доли милливольта, за время доли микросекунды.
Это штатный режим его, в даташитах есть, но в аппнотесах уж наверняка.

Можно и много чего другого на компараторах нафантазировать.
Например — при переходе через ноль ключом управлять, вместо диода детектора.
Тогда этот ноль будет как разница входного и выходного напряжения, то есть на ёмкости
детектора и на выходе предусилителя. Тоже может получиться довольно быстро.

MrYuran
Цитата(orthodox @ 30.1.2013, 10:18) *
Тогда и среднее значение тоже однозначно связано,
отчего не просто усреднить?

Там и такой режим есть.
Поставил конд-р в ОС - среднеквадратирует. Не поставил - просто усредняет.
Ещё один не поставил - получился прецизионный выпрямитель.
Цитата
А Вам надо с какой скоростью?

На первом месте - точность, потом все остальное.
сотня мс при частоте 10 кГц вполне устроит. Можно и побольше при финальном измерении (после подстройки всех диапазонов)
Измерения стационарные, торопиться особо некуда.
Все упирается в предел терпения пользователя, наблюдающего за мельканием цифирь, на пару секунд вполне может потерпеть.
Цитата
Можно и много чего другого на компараторах нафантазировать.

Для начала, напрягают смещения в несколько мВ.
Но придется, если прижмет.
orthodox
При таких скоростях вообще нету никаких проблем, ресурсов полно, а надо минимум.
Самое точное будет, вероятно, не выпрямлять все целиком, а брать только со смещением
разницу и её минимизировать, после измерять смещение.

Способов немало, только определитесь с точностью — сколько милливольт вешать в граммах?
Помните, когда будете задавать точность, что она зависит всё-таки от гармоник генератора,
которые хоть и небольшие, но имеют таки своё значение, которое может быть выражено в цифрах.
Ну или тогда надо точно знать, нужно ли действующее или амплитудное, и измерять только то, что надо.
Designer56
Если не нужно изначально именно СКЗ, то лучше его не применять вообще. СКЗ-метод измерения наинтегрирует мощность всех помех в рабочей полосе. Именно поэтому подавляющее большинство вольметров/амперметров измеряют средне выпрямленное, хотя и отградуированны в СКВ для синуса.
MrYuran
Ну что ж.. дело дошло до натурных испытаний yahoo.gif

Код
R, Ом    S, мСм                Uadc, mV        Uappr                   %
                            
1002,4    0,997605746        141,51        141,3992188        0,078346377
1100,35    0,908801745        128,62        128,7446486        -0,096818508
2001,8    0,499550405        70,41        70,42633266        -0,023191128
3001,1    0,333211156        46,74        46,72298972        0,036406666
4000        0,25                34,88        34,8654            0,041875326
4999,2    0,200032005        27,76        27,74496073        0,054205412
5998,3    0,166713902        23                22,99713107        0,012475148
6997,7    0,142904097        19,61        19,60423383        0,029412875
7997,3    0,125042202        17,06        17,05891375        0,006367648
8996,6    0,111153102        15,08        15,07971708        0,001876193
9996        0,100040016         13,47        13,49610228        -0,193406069

Uappr = 142,5*S - 0,7596 - калиброванная характеристика
Характеристика получилась исключительно линейная в диапазоне 1:10, с небольшим смещением, которое калибруется по 2-м крайним точкам, равно как и крутизна.
Итого, внимание на последний столбец - относительная погрешность в %
А учитывая, что диапазон я могу предварительным усилителем подгонять под 1:3 и калибровать на ходу, совсем хорошо получается smile.gif

Какая хорошая микросхема попалась, и всего 170 рублев в розницу smile.gif
MrYuran
Сегодня, заэкранировав все что можно и запитав от линейного источника, получил ужасающую точность:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Соответственно, на входе было 10кОм и 100кОм, а показания в мСм
Скриншоты оставил на память, внукам показывать laughter2.gif

Правда, это в точках калибровки smile.gif
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Форум IP.Board © 2001-2022 IPS, Inc.