возбуждение УМ, ОУ+транзистор ОЭ Опции

[shf_05]

Добрый день, коллеги.
Помогите пожалуйста, побороть возбуждение в прилагаемой схеме усилителя. (Я не автор схемы, приходится использовать что есть, но хочется немного улучшить работу усилителя без существенных переделок схемы).

итак:
Возбуд наблюдается на коллекторе VT7, его частота десятки МГц (10...50), при этом самостоятельной генерации нет, усиливаемый сигнал (sin около 20кГц) насыщен "всплесками на частотах МГц" в моменты минимума и максимума мгновенного значения.
Усиление каскада ОУ+транзистор порядка 100 раз по напряжению.
Питание УМ от 48В, сигнал на коллекторе VT7 до 20В амплитудой.

Хотя оконечные каскады не имеют ВЧ частот на выходах эмиттеров, я полагаю, что возбуд- дело плохое, надо его пересилить...
схема вроде бы очевидна, но я попробовал несколько способов- схема напротив стала еще более неустойчивой.

спасибо!
ПС- буду рад, если посоветуете литературу (диапазон частот УМ - десятки килогерц-1МГц, СВЧ и УКВ литература наверно будет не в точку (?)).

Прикрепленные файлы

 UM.pdf ( 32.91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 232

 

[_Vova]

в моменты минимума и максимума мгновенного значения

если на вход подать меандр?..

Усиление каскада ОУ+транзистор порядка 100 раз по напряжению.

- а R17 и R34?
не видно ОС с выхода оконечного каскада
какую полосу нужно от усилителя?
к С5 добавить последавательно резистор 100-300 Ом, параллельно R17 конденсатор 2-10пФ, в базу VT7 резистор 10-100 ом
схему в симуляторк погонять

[shf_05]

если на вход подать меандр?..
на вход подавали только синус

не видно ОС с выхода оконечного каскада
ее нет.

какую полосу нужно от усилителя?
сам усил от 20кГц до 1МГц, но сам сигнал узкополосный единицы кГц

к С5 добавить последавательно резистор 100-300 Ом, параллельно R17 конденсатор 2-10пФ, в базу VT7 резистор 10-100 ом
схему в симуляторк погонять
с конденсатором в R17 теряется устойчивость...

- а R17 и R34?

они тоже в счет, Ку будет поменьше, порядок тот же...

найти бы причину неустойчивости, где какие сдвиги фазы, величина ОС, КУ.

[galya]

...частотная хар-ка AD9631 известна...тогда надо определить АЧХ оконечного усилителя...
...базу VT7 отключиь от 6(AD9631) и через резистор порядка (100 Ом) подключить на общий...
...желательно подключить нагрузку...
...резисторы R17 и R8 отключить от диодов смещения....
...подать синус-й сигнал(1,0 КГц) на базу VT7 и регулировкой тока(меняя значение R1) установить на коллекторе VT8 половину питания(щуп оссци-фа должен быть для ВЧ - малая вх.ёмкость)...
...при наличии ступеньки на синусоидальном сигнале подстроить R3...
...меняя амплитуду сигнала на базе VT7 получить мах-й размах неискажённого синус-го сигнала(также меняя значение R1) на коллекторе VT8 и меняя частоту(в сторону ВЧ) определить полосу и частоту среза(на уровне ..-3дб)...
...продолжая увеличивать частоту для определения скорости спада частотной характ-ки(20дб/дек или более)..
...продолжать увеличивать частоту пока уровень выходного сигнала не станет равным входному...это и будет частота единичного усиления выходного каскада..

ps...что-то на схеме не видно блокировочных емкостей по питанию..!!1

Сообщение отредактировал galya - Mar 25 2013, 18:53

[shf_05]

спасибо.
моделирование показывает отсутствие звона в этой схеме при таких номиналах элементов.
блокировочные к-ры просто не показаны, но они есть, попробую увеличить их емкость.
включение УМ без нагрузки выдает неожиданно красивый результат, буду искать в этом направлении.

[Alexashka]

включение УМ без нагрузки выдает неожиданно красивый результат, буду искать в этом направлении.

Тогда причина возможно в том, что на максимуме амплитуды кто-то из вых.транзисторов насыщается и перестает усиливать, тогда емкость нагрузки трансформируется на вход и прикладываясь к большому вых.сопротивлению VT7 дает "ноль" (и сдвиг фазы). А т.к ОС идет именно с коллектора VT7 имеем запаздывание фазы достаточное для возникновения генерации.
Тут можно было бы сделать 2 ОС, одну непосредственно в ОУ, а другую с выхода усилителя на вход VT7, но тогда входное сопротивление у VT7 будет очень низким. Т.е нужен еще один транзистор чтобы сделать диф-каскад.

[shf_05]

Вы предлагаете вых каскад в ООС включить?
я думал об еще одном повторителе, если больше ничего не поможет- придется менять схему...
До насыщения транзисторов вроде бы еще далеко, а выход уже звенит вовсю.

посмотрел АЧХ усилителя- имеется необоснованное завышение усиления на 2,5...3МГц, звенит примерно на той же частоте.
повнимательнее полазил по схеме- VT7 имеет едва заметные ВЧ колебания на выходе, при этом оконечный каскад звенит вовсю.

может быть дело в разводке или локальной ООС по току вых каскада? без нагрузки ничего не звенит вплоть до "обрезания" вых. сигнала.

подозреваю также снижение H21 у транзисторов при нагрузке...
схема выдает около 30В пик-пикк на 3 Ом нагрузке.

[Alexashka]

Вы предлагаете вых каскад в ООС включить?
я думал об еще одном повторителе, если больше ничего не поможет- придется менять схему...
До насыщения транзисторов вроде бы еще далеко, а выход уже звенит вовсю.

Ну смотрите, смещение по постоянному току на выходе =24В, значит в положительной полуволне достигаем пикового значения 24+20 + (5 PN переходов), т.е 44+5*0,6=47В, т.е практически положительная рельса. Если еще и ток 20/3=7A, то все гораздо хуже. К слову, на амплитуде 10-15В тоже наблюдается возбуд?
И все-таки что же за нагрузка у Вас? Чисто активная?

повнимательнее полазил по схеме- VT7 имеет едва заметные ВЧ колебания на выходе, при этом оконечный каскад звенит вовсю

Это что же выходит, повторитель усиливает? Или осциллограф вносит свою лепту -подключите сразу два канала -один на коллектор VT7, второй на выход (эмиттер VT4 я так понимаю? Кстати он никуда больше по схеме не идет кроме как на нагрузку?). Вообще с такими токами может быть и проблема в разводке, нужно смотреть куда идет на плате второй конец нагрузки.
И похоже нужно погонять оконечный каскад без ОУ.

[shf_05]

нагрузка сейчас чисто активная, возбуд при 10-15В тоже есть, нет его при 5В.
сейчас от выхода транзисторов оконечного каскада все отцеплено, кроме нагрузки 3 Ом.
попробую включать в схему вых. каскад за каскадом, тем более что вых. транзисторы уже спалил...

почитав литературу, обнаружил, что каскад с ОК может возбуждаться и даже "генерить", если вых. сопротивление его носит инд. хар-р.

[shkal]

В базы VT4 - VT8 включить резисторы по несколько Ом. Вообще определяющим фактором будет монтаж и шунтирование питания выходного каскада.
Резисторы в эмитерах выходников надеюсь не проволочные?

[shf_05]

резисторы не проволочные,
провода присутствуют в оконечных транзисторах- от радиатора около 5см.
начал с колец на эмиттеры, раньше висели размером около 5*3*2 мм материал ноу нэйм, поставил к10*6*5 М100НН, амплитуда паразитных колебаний упала практически до 0,5В в одной полу-волне, во второй нет совсем. (раньше колебания составляли от половины до примерно 3/4 всей амплитуды полезного сигнала).
Амплитуда выхода до насыщения транзисторов - до ограничения.

попробую также резисторы в базу оконечных транзисторов поставить.
выходит звенели "последние" транзисторы, от них возбуд откликался вплоть до ОУ.

еще вопрос по схемотехнике, посоветуйте, пожалуйста, решение как при перегрузке по входу обеспечить ограничение выходного сигнала, сейчас при перегрузке по входу выход не похож на ограниченный сигнал - почти как будто инверсия фазы как в операх...на выходе не-пойми что.

пс- придется переделывать ПП.

[Alexashka]

А провода к нагрузке какой длины?

[shf_05]

нагрузка по 75 Ом-ному кабелю может и за 100м быть.

[shkal]

резисторы не проволочные,
провода присутствуют в оконечных транзисторах- от радиатора около 5см.

Так будет звенеть.
Конструктив надо изображать по аналогии с этим


В шунты ещё поставить керамику непосредственно от коллектора каждого тр-ра на землю.
Все дороги питания шириной 1см, нижний слой - земля.
Резисторы в эммитерах позже заменены на СМД. На бедность можно взять С2-10 1 Вт и паять их непосредственно за колпачки, откусив выводы.

[Дмитрий_Б]

Попробуйте уменьшить С5: он сдвигает фазу в петле ОС. Для пробы - на порядок.
Вообще, для таких высокочастотных элементов, как этот ОУ и КТ646, схема слишком сложна. Трудно учесть все паразитные связи.
На пиках большого сигнала источник тока в коллекторе VТ7 шунтируется малым входным сопротивлением насыщенного выходного составного транзистора (или Дарлингтона). Тогда резко уменьшается динамическая входная емкость VT7, которая для ОУ является емкостью нагрузки.

[shf_05]

уменьшение C5 не меняет картины, сейчас он последовательно с резистором 500Ом, без него схема возбуждается до нерабочего состояния.
наверно, поможет дополнительный эмиттерныый повторитель на выходе VT7 ?
может попробовать включить между ОУ и VT7 резистор последовательно, по аналогии как ОУ включают на емк. нагрузку (?). но пока как я уже говорил кольцо на эмиттерах вых. транзисторов сняло звон, резисторы в базе помогает, но меньше.
Дальше только улучшение динамич. характеристик ОУ + VT7 - на частотах выше 500кГц уменьшается амплитуда сигнала в коллекторе, при котором выход синус, при расте амплитуды - треугольник, это сказывается снижение скорости нарастания каскада или источник тока не отрабатывает.

конструктив надо менять...

вобщем, переделок надо делать много, коллеги, может быть дадите еще полезных советов на будущее, вдруг придется самому этим заниматься...
может у кого есть хорошие практические книги.

пс- транзистор выходной проблема достать, не могу найти близкую замену ему.

[Меджикивис]

найти бы причину неустойчивости, где какие сдвиги фазы, величина ОС, КУ.

Я могу конечно ошибаться, но из того, с чем мне пришлось покорпеть, я вынес мнение, что никогда не следует заводить связь через инвертор на "положительный" вход ОУ. Конструкция получается очень неустойчивой.

Ну, что бы я сделал? Сначала выяснил: что звенит?
Конденсатор между ногами 6 и 2 ОУ. Подавлен звон? - звенел ОУ с инвертором, но не выходные повторители.

2. Разорвать ОС по C3 или R17. Прекратился звон? Или существенно изменился? - звенит ОУ из-за задержки, вносимой VT7.

Если мои подозрения оправдались, то значит задержка, вносимая VT7 приводит к возбуду.

Единственное, что приходит в голову - разделить коллектор VT7 и емкости на базе VT5 небольшим резистором. Если резистора недостаточно - повторитель тоже мало что даст... Хотя попробовать конечно можно.
Но самое кардинальное - подавить полосу ОУ емкостью между 2 и 6.
Если давить ее никак не получается, оставаясь в требуемых пределах - менять VT7 на более быстродействующий, а ОУ - на имеющий больший запас по фазе.

В противном случае имеем наводку с выхода на цепь при неинвертирующем входе ОУ. Это очень большая головная боль. Могут играть монтажные емкости, неудачное петляние дорожки и тому подобный гимор. Почему и не следовало строить с ОС на "+".


Сообщение отредактировал Меджикивис - Mar 31 2013, 18:22

[Alexashka]

нагрузка по 75 Ом-ному кабелю может и за 100м быть.

Тогда тем более может гудеть: емкость такого кабеля уже под 7нФ, а если рассматривать ее как длинную линию, то она может работать как колебательный контур и опять же получаем генератор. Как выполнено согласование с линией со стороны усилителя и нагрузки?

[shf_05]

на выходе стоит согл. тр-р на 75Ом, но гудит и без всего этого - при работе на резистор, расположенный в 10см от платы.

Меджикивис, спасибо советы не привели к улучшению - без выходных транзисторов возбуда нет, при отсутствии большого тока нагрузки возбуда нет, возбуд видимо только в оконечном каскаде появляется.
единственное что - при частоте свыше 500кГц замена источника тока в коллекторе транзистора на выходе ОУ на резистор 1,5кОм повышает (!) максимальный размах.