Здравствуйте! Может для кого-то покажется банальным вопрос, тем не менее.
Подробности таковы:
Напряжение источника питания +-200В (источник подчиняется этой задаче), индуктивность нагрузки 2мГн, требуемый ток +-1 Ампер. Частота сигнала 0-50кГц, связь по постоянному току. Входной сигнал идёт с ЦАПа через ОУ, на который также приходит ОС по току с нагрузки. Выходной мостовой каскад выбрал из-за высокого напряжения, нужно его как-то раскачать.

Нужны крутые фронты, даже в ущерб небольшим искажениям. Как лучше и проще сделать усилитель напряжения? Подойдёт ли прикреплённая схема? Модель пока не смог заставить работать как нужно, кажется в чём-то я заблуждаюсь.

"Крутые фронты..."- какие конкретно? Время установления уровня напряжения определяет верхнюю граничную частоту усилителя.
Задана индуктивная нагрузка, "требуемый ток" и "усилитель напряжения" это "редиолюбительские" термины и определения...
Вы должны определиться с техническими требованиями к усилителю напряжения или тока. Какой должен быть конечный результат работы этого усилителя?
На нулевой частоте понятие коэффициента усиления по напряжению для индуктивности без потерь вообще не имеет смысла...

Сообщение отредактировал VNS - Feb 13 2015, 11:22

Одно из двух — если первое не синус, тогда оно лишнее и просто озвучьте нужные фронты, потому что сейчас они заданы, как 60 В/мкс.

раскройте смысл этой фразы, вы хотите сделать источник тока для индуктивной нагрузки?

Сигнал произвольный. Ориентир - получить острую пилу тока 50кГц. Период 20мкс, от +200В до -200В нужно устанавливать напряжение раз в 100 быстрее. Получается 800В/мкс. Это реально? И чего стоит, если да?


Результат - ток в индуктивности. По моим представлениям - главная разница в ОС, или это сильно влияет на идеологию построения усилителя?

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Feb 13 2015, 11:58

Задача не двинется с места, пока Вы не выразите ясно в общепринятых величинах требуемую остроту, потому что 2 мГн и 400 В сами по себе ограничивают быстродействие на уровне 0,2 А/мкс, т.е. дают не более треугольника амплитудой 1 А 50 кГц.

Простите, конечно же треугольник 1А 50кГц и фронт напряжения 800В/мкс. Напряжение исходя из этого и выбрано, самого источника еще нет. При слове "острый" пила сама на ум приходит.

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Feb 13 2015, 14:03

"...острая пила..." - отличается от реалной пилы полосой спектра частот, которую пропустит усилитель тока. Вам нужно определиться с термином "острая".
Напряжение устанавливать можно, но ток из-за индуктивности будет запаздывать из-за физики переходного процесса.
"Если ток в индуктивности", - то начинать нужно с расчёта её допустимого значения для заданного приращения тока в течение обратного хода пилы..

Про пилу уже ответил выше, а по расчёту индуктивности и тока - можно немного уменьшить одно и увеличить другое, но особого смысла не вижу, так как в итоге эта индуктивность формирует магнитный поток, который Ф=BS=LI и который и есть цель всего.

Строго изложить не получилось, к сожалению, но теперь, думаю, всё ясно.

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Feb 13 2015, 14:23

Для получения пилы тока в индуктивной нагрузке надо использовать Flyback. Посмотрите как устроен выходной каскад строчной развертки телевизоров и мониторов, используюших кинескоп. Там с однополярным питением +145 вольт получаут биполярную пилу тока. В телевизорах это 16 килогерц, а в мониторах и повыше.

В этом документе в главе 4.1.1 описано как это работает.
http://www.nxp.com/documents/application_note/APPCHP4.pdf

По русски здесь:
http://master-tv.com/article/hd/
На фиг. 2 вы можете увидеть, что ток пилообразный.

Имейте ввиду, что транзистор нужен высоковольтный. Когда определитесь с параметрами сигнала, я вам посчитаю выброс напряжения. Там будет компромисс: чем короче обратный ход пилы тем выше напряжение выброса.

Сообщение отредактировал Tarbal - Feb 13 2015, 15:47

Там пила жёстко задана, ключевой режим. А у меня сигнал произвольный (тоже управление лучом, но хитрое, например вот http://www.youtube.com/watch?v=AQEh3NzXg-E), поэтому аналоговая схема. Пила/треугольник - тест своего рода. Так проще формализовать задачу и сравнивать характеристики.

Если я для мостового выходного каскада сделаю усилитель напряжения, а на его вход заведу ОС по току, чем это принципиально отличается от типовых усилителей? Да, импеданс нагрузки с понижением частоты будет меньше и меньше до единиц Ома, но можно же входное сопротивление моста сделать большим, используя составные транзисторы, и тогда нет проблем?

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Feb 13 2015, 16:01

Управление амплитудой осуществляется посредством изменения напряжения питания на верхнем конце катушки.



Вы не сформулировали задачу. Индуктивная нагрузка -- это тот еще сюрприз. Вы в одном месте пичете о токах, в другом о напряжениях в третьем о магнитном потоке. Определитесь что вам надо.
Сомневаюсь, что усилитель напряжения, потому как индуктивность это токовое устройство.

Боюсь вас огорчить, но произвольный сигнал на луче всегда будет невероятно сильно отличаться от требуемого входного напряжения. Вам нужен усилитель тока. В обратную связь надо ввести ток в нагрузке.
Мало того максимальная скорость изменения тока в катушке равна отношению напряжения на катушке к ее индуктивности.



Тем, что получится преобразователь напряжения в ток, а не усилитель напряжения. Но вы правильно мыслите. Вам такое устройство и нужно.

Только имейте ввиду, что крутые фронты вашего сигнала будут завалены, потому, что максимальная скорость изменения тока равна отношению напряжения (200В) к индуктивности 2 мГ, что даст 200 Ампер за миллисекунду.

Сообщение отредактировал Tarbal - Feb 13 2015, 16:16

Все об этом только и говорят.

Между этими величинами прямая связь, неужели всё что я написал выше нельзя сопоставить и понять задачу?


Я же чётко написал выше: "на его вход заведу ОС по току"


В усилителях я далеко не специалист, поэтому и открыл тему, но элементарные законы физики не секрет для меня, к счастью.


Я изначально не стал акцентировать на названии и чёткой классификации. И пытался задать вопрос об одной функциональной части устройства - УСИЛИТЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ. Он превращается в усилитель тока обратной связью, но это уже дальше. Главное предусмотреть изменение нагрузки.

Что вы понимаете под прямой связью? Как по фиг2. на http://master-tv.com/article/hd/ можно сделать вывод о "прямой" связи между графиками напряжения и тока? На мой взгляд связь ну очень кривая.



Какое изменение нагрузки? Вы не должны говорить о напряжении в отношении катушки. Только ток. Тогда и не надо будет учитывать никаких изменений.

Поскольку в обратную связь сигнал снимается с преобразователя тока в напряжение, то ваше устройство преобразует напряжение в ток.

Схема негодная. Она не сможет растянуть напряжение выходного сигнала на полную амплитуду. Есть еще одно ограничение.
Если вы разгоните ток в катушке и захотите быстро его выключить, то напряжение на катушке легко прыгнет в киловольты. Поскольку обратное напряжение база-эмиттер у транзистора не должно превышать 7 вольт, то ваши транзисторы мгновенно накроются. Их можно защитить, поставив диоды параллельно транзисторам, но это исказит токовый сигнал. Может быть можно поставить диоды последовательно, но во-первых они должны быть высоковольтными и быстродействующими к тому же такой схемы я никогда не видел.



Сообщение отредактировал Tarbal - Feb 13 2015, 17:19

Вы прикинули требуемые параметры компонентов? Сомневаюсь в практической возможности создания столь широкополосного усилителя для данной сосредоточенной индуктивной нагрузки. Для распределенной нагрузки сделать можно, но это на порядок более сложный конструктив.

Сообщение отредактировал SNGNL - Feb 14 2015, 09:07