А как, кстати, рассчитать параметры RC в цепи ОС, чтобы не допустить чрезмерного броска тока в момент подачи управляющего напряжения?

Боюсь, что не станет. Интегральное звено вижу. А пропроциональное где? Насколько мои скромные познания в этой области позволяют мне судить, ПИ регулятор - это устройство, в котором интегральное и пропорциональное звенья работают параллельно - сигнал ошибки поступает на оба звена одновременно, в пропроциональном звене просто усиливается (умножается на свой коэффициент), в интегральном - интегрируется, накапливается (тоже с масштабированием), после чего выходы с обоих звеньев суммируются.


Если замкнуть кондер, то получится просто П регулятор.

Ну как же... А ОС через пару лазер-фотодиод?

И что? Это П звено? ОС через лазер-фотодиод образует звено, включенное последовательно с интегральным звеном на ОУ. Цель П звена - быстро выдать основную величину сигнала. К сожалению, при этом всегда остается некоторая статическая ошибка, которая тем меньше, чем больше усиление пропорционального звена (и устойчивость контура, ессно, при большем усилении получается хуже). Поэтому усиление П звена берут таким, чтобы статическая ошибка была наименьшей, но при этом была достаточная устойчивость. А сведение небольшой статической ошибки к нулю производит интегральное звено, которое медленее, но и "доводка" сигнала у него относительно небольшая. Если звенья работают паралелльно и их выходные сигналы суммируются (со своими весами), то и получается то, что нужно, а устройство называется ПИ регулятором. Если же их включить последовательно, то это даже не знаю, что получится. Вернее - получится просто И регулятор с весовым коеффициентом равным произведению своего коэффициента усиления на коэффициент усиления пропроционального звена.

Тогда иду учить, чем отличается параллельное соединение от последовательного...

Зачем писать столько слов, если можно взять карандаш и лист бумаги, и найти передаточную функцию?

Ладно, поясню "на пальцах". Входом является ток ФД, выходом - ток питания ЛД. Ток ФД создает частотно-независимое падение напр-я на резисторе (П) и интегрируется на кондере (И), после чего два напряжения складываются, т.к. резистор и кондер включены последовательно. Преобразователь напряжение-ток выполнен на транзисторе. Получается ПИ-регулятор.

Вот именно...

А почему он вообще должен быть? Правильно рассчитанная схема будет давать "гладкий" переходный процесс. Макс. ток же в лазерный диод определяется резистором в эмиттере тр-ра. В простейшем случае, он должен ограничивать ток до максимально допустимого.

Да, но в том-то и дело, что правильно рассчитанная. Как рассчитать? Покажите конкретно, пожалуйста. У лазеров максимально допустимый ток мало отличается от рабочего, т.е. рабочий диапазон совсем неширокий. У меня, к примеру, режим работы лазера импульсный. Импульсы порядка 5-10 мкс с периодом повторения несколько мс. Естесственно, хотелось бы, чтобы мощность поддерживалась стабильной. Но я понимаю так, что в момент подачи управляющего импульса П-звено регулятора ещё не работает из-за задержки в паре лазер-светодиод (что-то говорилось о ~45 грд на Мегагерцах). От резкого возрастания тока через лазер (со скоростью, ограниченной только slew rate ОУ) удерживает только интегральное звено, ограничивая усиление на этом этапе. Если эту цепь выбросить (или ёмкость недостаточна) ОУ успеет войти в насыщение. Или я не так себе представляю работу схемы?


Это объяснение поставило меня в тупик. Здесь имеется в виду какой именно резистор?

Для правильного расчета нужно знать передаточную (или импульсную, или переходную) характеристику системы лазер - фотодиод. Проще всего это сделать, подав скачок тока на лазер и измерив отклик в ФД с помощью усилителя с токовым входом.

Как это не работает? Оно-то и определяет начальную "ступеньку" изменения тока (замкните кондер для простоты - схема в момент изменения упр. напряжения будет эквивалентна П-регулятору). Далее регулятор будет плавно уменьшать ошибку до 0.

Это неверно. Советую внимательно разобраться с принципом работы ПИ-, а лучше ПИД-регулятора. На форуме ссылки были...

. Чтобы "выбросить" И-звено, емкость нужно замкнуть.

В обратной связи ОУ. Похоже, нужно рисовать "нормальную" схему...

Ок, поскольку схема Ваша, Вы и предъявите эту самую передаточную функцию.


Извините мне мою тупость, я не понимаю как следует этого. Давайте на примере. Пусть лазер дает при 100 мА накачки 100 мкА фототока (для простоты быстродействие звена "лазер-фотодиод" будем считать бесконечным, что на самом деле обычно и имеет место по сравнению с быстродействием схемы ОС). Укажите номиналы элементов, чтобы можно было смоделировать и посмотреть, как это работает.

Хорошо, тогда такой вопрос: если RC-цепочку выбросить совсем, схема перестанет быть регулятором?


Да, я действительно знаком с теорией работы регуляторов весьма поверхностно, к сожалению. Поэтому пытался представить работу схемы, как неинвертирующего преобразователя напряжение-ток, охваченного двумя петлями ООС. Первая, частотонезависимая, "внешняя" ООС по току - через пару лазер-фотодиод. Вторая частотозависимая (из-за наличия С) через RC-цепочку.
Давайте мысленно выбросим вторую. Схема останется П-регулятором, но перерегулирование будет высоким. Ведь в начальный момент ООС оказывается разомкнутой из-за задержки в паре лазер-светодиод, её инерционности. Теперь, добавив вторую ветвь при помощи R с эммитера транзистора (без С) мы можем увеличить быстродействие, но снизим общий коэффициент усиления и, следовательно, увеличим статическую ошибку. Это происходит потому, что вторая ветвь ООС не охватывает собой оптопару и "не отрабатывает" её ошибку. И только добавление в цепочку конденсатора позволяет сохранить усиление по постоянному току высоким, ограничив его для устойчивости на ВЧ. Можно представить себе это так: в начальный момент "внешняя" ООС ещё не работает (фототока нет), конденсатор разряжен и, следовательно, "замкнут", петлевое усиление определяется только R. И только затем конденсатор начинает заряжаться и влияние второй цепи ОС начинает ослабевать. Зато замыкается "первая". Таким образом, вторая ветвь "актуальна" только для резких изменений сигнала, для высоких частот, в то время как первая - для низких, вплоть до ПТ.

Этого я не понимаю. Как это- частотнонезависимое, когда резистор включен последовательно с конденсатором?
Вы, очевидно, сильнее меня в данном вопросе и лучшее, что я могу сделать - пойти... по ссылкам изучать матчасть. Но, признайтесь честно, это Ваша схема? У меня почему-то сложилось впечатление, что Вы тоже неправильно трактуете её работу. Если, по-Вашему, и П- и И- регулирование реализуется на одной ветви, включающей R и С, то зачем вообще ООС через пару лазер-фотодиод?
Ведь, во-первых, в ПИ-регуляторе, насколько я понимаю, эти ветви работают параллельно, независимо друг от друга, во-вторых, позвольте обратить внимание: RC-цепочка в данной схеме - это цепь обратной связи, снимающей сигнал с резистора в цепи эммитера и передающей его на вход ОУ.

Вот, в схеме компоненты пронумеровал.


Продолжим. Чтобы исключить П-звено, нужно замкнуть резистор R2. Чтобы схема перестала быть регулятором, цепочку R2C1 нужно замкнуть всю.

Здесь у Вас ошибка в терминологии. Система лазер-фотодиод - объект регулирования; ОУ,V1,R2,C1,R3 - регулятор; Iупр=Uупр/R1 - эталон. Задача регулятора - приведение выхода объекта регулирования к эталону. В данном случае, это достигается при Iфд = Iупр.

См. выше.

Uп(t)=Iош(t)*R2 - пропорциональная часть, напряжение на резисторе R2. Здесь Iош(t) = Iупр(t)-Iфд(t) -ток ошибки управления. Не забывайте, что ток через резистор R2 и кондер C1 течет одинаковый.
Да, моя. Набросал под тягостным впечатлением от схемы из поста #1.

См. выше.

Хороший схемотехник должен прежде всего обращать внимание не на форму, а на суть работы схемы. Я утверждаю, что моя схема по сути полностью эквивалентна классическому ПИ-регулятору. Упростить же ее без серьезного нарушения функциональности действительно невозможно.

Ну, Вы, блин, даете... Что ж, предъявляю.

1. Для "классического" ПИ-регулятора:
Iвых(t)=Кп*(Iупр(t)-Iфд(t)) + Ки*int((Iупр(t)-Iфд(t)dt)=Кп * Iош(t) + Ки * int( (Iош(t)dt ).
Здесь: Iвых(t) - выходной ток регулятора, Iупр(t)-Iфд(t)=Iош(t) - ток ошибки регулирования, Кп и Ки - пропорциональный и интегральный коэффициенты соответственно. Так?

2. Для "моего" ПИ-регулятора:
Iвых(t)=(Uп - U1(t))/R3 =(Uп - R2*Iош(t) - 1/С1*int( (Iош(t)dt )) / R3,
где Uп - напряжение питания, U1 - напряжение на выходе опера. Т.к. интеграл определен с точностью до константы ( физ. смысл - начальные условия), слагаемое Uп/R3 можно без потери общности опустить. Тогда Ки=-R2/R3 ,Кп=-1/(R3*C1).
Т.е., имеет место быть полная эквивалентность регуляторов.

А какой смысл в симуляции регулирования безынерциальной системы? Ну, если не облом, возьмите, например, R1=100кОм, R2=1кОм, R3=20Ом, С1=0,1мкФ, Uп=5В (все "от балды") и посмотрите...

какие именно? если не трудно - скиньте в гостевую или мылом/аськой через профиль

Сообщение отредактировал LordN - Jan 11 2006, 18:41

Вот так намного понятнее. В Вашей схеме вся соль в том, что входной сигнал и сигнал обратной связи - суть одно и то же и он же является и по сути выходным сигналом, что неочевидно на первый взгляд, хотя вполне очевидно на второй. В этом случае все встает на свои места. Но выглядит это все равно оригинально. Спасибо за интересную схему и пояснения.


Смысл в самом регуляторе - он-то ведь сам по себе вполне инерционный. По сравнению с лазером. Как раз можно увидеть, как происходит переходный режим.