|
|
  |
Высоковольтный(около 150В), линейный усилитель двуполярного сигнала, Как сделать? |
|
|
|
Feb 17 2007, 01:07
|
Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 158
Регистрация: 5-02-07
Пользователь №: 25 055

|
Цитата(Stanislav @ Feb 16 2007, 23:59)  PPS. Простите, сразу не обратил внимания. У Вас напряжение питания +-125 В, следовательно, Вам нужен размах не 150, а 250В? Схема, приведённая мной, даёт полный размах выходного напряжения практически от -Uп до +Uп. Ой, простите, ошибся. Нужен размах 250В. Про нужную полосу частот: Понимаете, усилителем предпологается усиливать синусоидальный сигнал с синхронного детектора. Предельная частота детектора - 100кГц, реально измерения будут проводиться до 10кГц. Неплохо было бы иметь усилитель во всей его полосе частот синхронного детектора, мало ли что ещё когда-нибудь измерять понадобится. Но если такой усилитель потребует существенно большего труда, то можно обойтись и полосой в 10 кГц. Огромное вам спасибо! Вот характеристики транзисторов: http://www.chipinfo.ru/dsheets/transistors/1850.htmlhttp://www.chipinfo.ru/dsheets/transistors/1851.html
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 11:59
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
Цитата(Stanislav @ Feb 16 2007, 17:11)  Берём какой-нить ОУ, напр. AD8610 (навскидку), обеспечиваем ему питание, скажем, +-10В и считаем: - исходя из максимального тока потребления, резисторы в коллекторах надо выбрать примерно 150 Ом; - сопротивление нагрузки ОУ выбираем порядка 50-100 Ом; - макс. выходной ток усилителя получится порядка нескольких (2-5) ампер. Не забывайте при этом, что выходными транзисторами усиливается не только напряжение, но и ток. В чём же Вы видите ограничение?  Тут такая ситуация - если мы выходные транзисторы загоним в линейный режим , например , сделаем токовые зеркала , то ток потребления ОУ будет создавать ток покоя этих транзисторов . Если ток ОУ - 3 ма ( максимальный ток - 15 ма ) , а токовые зеркала усиливают ток в 20 раз ( для примера ) , то ток покоя выходного каскада будет 60 ма . А максимальный ток выхода будет 300 ма . Маловато . Причём , этот ток покоя просто зря греет транзисторы , пользы от него никакой Другой вариант - выходные транзисторы работают с нулевым током покоя , то есть в базах стоят маленькие резисторы . Тогда эта проблема снимается , но появляется другая - ступенька . При малых сигналах выходные транзисторы закрыты . На НЧ это не страшно - ООС отработает , но на ВЧ будут расти искажения , это не есть хорошо . Если же мы хотим слегка приоткрыть выходные транзисторы , подбирая резисторы в базах , то искажения падают , но появляется новая проблема , теперь уже с термостабильностью . Периодически в усилителе будут гореть транзисторы . И вот эту проблему решить уже никак не удаётся .... Так что моё мнение - такая схема хороша , если мы хотим умощнить какой-нибудь ОУ , чтобы сделать из него что-то типа драйвера для мотора , или дешёвый УНЧ , но там где нужно высокое качество - лучше эту схему не применять - геморроя будет больше , чем пользы ...................................
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 13:07
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 11:59)  Тут такая ситуация - если мы выходные транзисторы загоним в линейный режим , например , сделаем токовые зеркала , то ток потребления ОУ будет создавать ток покоя этих транзисторов . Если ток ОУ - 3 ма ( максимальный ток - 15 ма ) , а токовые зеркала усиливают ток в 20 раз ( для примера ) , то ток покоя выходного каскада будет 60 ма . А максимальный ток выхода будет 300 ма . Маловато . Причём , этот ток покоя просто зря греет транзисторы , пользы от него никакой. Простите, а где Вы увидели на обсуждаемом эскизе токовые зеркала? И почему 300 мА - маловато? Я же посчитал эффективное значение требуемого тока на 100 кГц: 5,5 мА. Если хотите узнать пиковое - умножьте эту величину на sqrt(2). Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 11:59)  ...Другой вариант - выходные транзисторы работают с нулевым током покоя , то есть в базах стоят маленькие резисторы . Тогда эта проблема снимается , но появляется другая - ступенька . При малых сигналах выходные транзисторы закрыты . На НЧ это не страшно - ООС отработает , но на ВЧ будут расти искажения , это не есть хорошо... Искажения будут на любых частотах. Но, следуя приведённым выше рекомендациям, нелинейные искажения на 100 кГц можно сделать меньшими 1%, что здесь и требуется, и что я специально уточнил, перед обнародованием эскиза схемы. Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 11:59)  ...Так что моё мнение - такая схема хороша , если мы хотим умощнить какой-нибудь ОУ , чтобы сделать из него что-то типа драйвера для мотора , или дешёвый УНЧ , но там где нужно высокое качество - лучше эту схему не применять - геморроя будет больше , чем пользы. Не понял, в чём всё-таки Вы видите геморрой? Я придерживаюсь диаметрально противоположной точки зрения.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 14:07
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
2Stanislav Я не на эскизе увидел , а просто рассматривал варианты . Там если изменять резисторы , можно получить любой режим работы , в том числе и линейный вариант , похожий на токовое зеркало . Насчёт искажений - так я же описал причину их появления . Боюсь , что 1% там не отделаешься . Надо добавить ещё , что кроме ступеньки будут ещё искажения из-за нелинейной ёмкости коллекторного перехода . Выходные транзисторы - по схеме с ОЭ , и сигнал подаётся от источника тока , на частоте 100 кгц это немаловажно . Я бы применил либо эмиттерные повторители перед выходными транзисторами , либо каскод .
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 14:39
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 14:07)  Насчёт искажений - так я же описал причину их появления. Простите, но Вы не совсем хорошо разобрались в работе схемы. В "классическом" усилителе ступенька возникает из-за разрыва петли ОС при отсутствии выходного тока. Здесь же разрыва петли не происходит (не забывайте про кондёр Соу), и "ступеньки" в классическом понимании не будет вовсе.
Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 14:07)  ...Боюсь , что 1% там не отделаешься . Надо добавить ещё , что кроме ступеньки будут ещё искажения из-за нелинейной ёмкости коллекторного перехода. Можно запросто сделать и 0,1%  . Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 14:07)  ...Выходные транзисторы - по схеме с ОЭ , и сигнал подаётся от источника тока , на частоте 100 кгц это немаловажно. Неправильно. Это не источник тока - вых сопротивление задаётся небольшим по номиналу резистором в цепи базы вых. каскада. Тау входной цепи, вследствие этого, будет небольшим, если применить ВЧ транзисторы. Цитата(deemon @ Feb 17 2007, 14:07)  ...Я бы применил либо эмиттерные повторители перед выходными транзисторами, либо каскод. А зачем повторители, и, тем более, каскод? Транзисторы "слева" и так включены с общей базой.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 14:51
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Вот, изгалил ещё одну схему на токовых зеркалах, и вообще без ОУ. Представляю на суд публики. Критика - приветствуется.
Приведены обозначения компонентов, относящихся только к верхнему плечу усилителя, т.к. схема абсолютно симметрична. Думается, и в ней можно получить к-т нелинейных искажений гораздо менее 1% на 100 кГц. Ток покоя через вых. каскад выбирается небольшим - 1-2 мА, чтобы не греть сильно вых. транзисторы. Ток покоя в предварительном каскаде можно выбрать в 5-10 раз меньшим. Параллельно резистору R4 можно включить мелкий (пару пик) кондёрчик, для коррекции. К-т усиления задаётся отношением R4/R3. Если кого заинтересовала - могу помочь сделать расчёт. PS. Всё-таки, эта схема, по-моему, может пригодиться только истинным любителям  . Схема с ОУ гимору создаст гораздо меньше, а повторяемость её - лучше.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 17:09
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  Могу посоветовать высоковольтые ОУ 3584 от TI или LH0004 от National И что, они +-125В питания выдержат? Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  ...По поводу схемы с зеркалами - трудно оценить без моделирования , но возникает вопрос о стабильности тока в токовых зеркалах - а кроме того в такие схемы между зеркалами обычно ставят токозадающий транзистор , который вместе с сигналом "летает" вверх-вниз. Не понял, о каком токозадающем транзисторе речь? В данной схеме ток покоя через транзисторы Q1 и Q2 определяется отрицательным напряжением питания и резистором R5. Нестабильность токов - это гимор, конечно. Между транзисторами Q2 и Q3 нужно обеспечить хороший тепловой контакт, иначе ток покоя вых. транзисторов поплывёт. Впрочем, увеличением номиналов резисторов R1 и R2 этот эффект можно значительно уменьшить. Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  ...Трудно оценить и влияние ёмкости миллера - напряжения то большие, а соответственно и коэффициет умножения этой ёмкости очень большой - может оказаться что подходящих транзисторов просто не существует - или ёмкость велика или напряжение мало... Да, это верно. В предложенных мной транзисторах эта ёмкость гарантируется не более 15 пФ, что многовато для "зеркальной" схемы. Если она реально составляет пик 5 (в справочнике нет типовых значений), то транзисторы безусловно подойдут и для неё.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Feb 17 2007, 18:24
|

Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474

|
Цитата(Stanislav @ Feb 17 2007, 17:09)  Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  Могу посоветовать высоковольтые ОУ 3584 от TI или LH0004 от National И что, они +-125В питания выдержат? Из datasheet: The 3584 operates over a wide power supply range =+150v and provides outputs up to 15ma.... The 3584 provides GBP of 20MHz(50MHz typical)... Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  ...По поводу схемы с зеркалами - трудно оценить без моделирования , но возникает вопрос о стабильности тока в токовых зеркалах - а кроме того в такие схемы между зеркалами обычно ставят токозадающий транзистор , который вместе с сигналом "летает" вверх-вниз. Не понял, о каком токозадающем транзисторе речь? В данной схеме ток покоя через транзисторы Q1 и Q2 определяется отрицательным напряжением питания и резистором R5. Видел такую схему: между двумя зеркалами на 350в стоял bc546 с какой-то обвязкой, мне кажется, что он работал в режиме пробоя!!!! (отрицательное динамическое сопротивление)- но тем не менее работала схема надёжно - она раскачивала маломощные полевички со сверхмалой ёмкостью в режиме повторителей, ну а те уже качали просто повторители с которых брался сигнал ОС. Нестабильность токов - это гимор, конечно. Между транзисторами Q2 и Q3 нужно обеспечить хороший тепловой контакт, иначе ток покоя вых. транзисторов поплывёт. Впрочем, увеличением номиналов резисторов R1 и R2 этот эффект можно значительно уменьшить. Видел подобную схему , насколько помню R2 был 10ом а R1 220, транзисторы bd130/bd140 ( хотя это всё по-памяти - скорей всего ошибся), она работала до 100кгц, но на +-50в. Транзисторы Q2 Q3 стояли на алюминивой полоске.. Найти хорошие pnp транзисторы на 450в может быть проблематично... Если схема заводится - а это иногда бывает если что с нагрузкой не в порядке - то нужен 3ной запас по напряжению. Цитата(jam @ Feb 17 2007, 16:05)  ...Трудно оценить и влияние ёмкости миллера - напряжения то большие, а соответственно и коэффициет умножения этой ёмкости очень большой - может оказаться что подходящих транзисторов просто не существует - или ёмкость велика или напряжение мало... Да, это верно. В предложенных мной транзисторах эта ёмкость гарантируется не более 15 пФ, что многовато для "зеркальной" схемы. Если она реально составляет пик 5 (в справочнике нет типовых значений), то транзисторы безусловно подойдут и для неё. На мой взгляд подобную схему можно осуществить на комплементарных полевиках с общим затвором, если ток задавать операционником , например L2722 (это было лет 10 назад, сейчас можно найти что-нибудь получше)- по крайней мере у меня была задумка сделать так , но до реализации дело не дошло.... СергейВ.
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|