Частотная коррекция усилителя на 1-ом ОУ и 1-ом полевом транзисторе, Возникают самовозбуждение схемы. Коррекции ОУ оказывается недостаточно Опции

[thelv]

Здравствуйте. Уже давно не могу доделать усилитель(управляемый блок питания) на 1А, 12В.
Пердаточное отношение Uвых/Uвх=-1.Отрицательность коэффициента передачи принципиальна(т.к. на самом деле у меня двуполярный блок питания- с коэффициентом усиления 1 все работает).
Схема в прикрепленном файле.
Дело в том что возникают самовозбуждения величиной порядка Вольтов.
Я использую ОУ без встроенной частотной коррекции и пробовал ставить конденсаторы коррекции от мало до велика. Даже 1000мкФ не спасает.

Почему недостаточно коррекции только одного "полюса"? И где и как нужно поставить еще корректирующие цепочки чтобы исключить наконец самовозбуждение схемы.

P.S.Кстати схема предназначена для работы на низких частотах, так что верхний предел рабочих частот схемы можно сдвигать вниз неограниченно.




Забыл сказать: при сопротивлении нагрузки в несколько КОм самовозбуждений нет.При 20 Ом проблема есть.

Сообщение отредактировал thelv - Apr 4 2008, 17:36

[sera_os]

Что-то схема ненравится .
Вы имеете представление о том как она должна работать? Раскажите.

[MM_Andrey]

Что-то схема ненравится .
Вы имеете представление о том как она должна работать? Раскажите.

Да уж, чего-то в этом супе не то А вернее совсем не то

[thelv]

Ну схема работает(за исключением вышеуказанных проблем)).Надеюсь я не ошибся при ее рисовании.

Уточню что используемый транзистр имеет n-канал проводимости и является "нормально закрытым"(т.е. если Uбазы=Uисток то сопротивление транзистора бесконечно, если Uбазы>Uисток транзистор начинает проводить ток).

В схеме реализована инвертирующая обратная связь. Надеюсь с ее реализацией без транзистора все знакомы (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/op_3_2.htm).

Транзистор здесь для усиления мощности сигнала.(ОУ не выдаст ток 0,5 А). Принцип действия схемы попробую описать.(подобная схема кстати есть в учебнике Хорровиц-Хилл Глава 4.Обратная связь и... Рис 4.21)

Итак, если ОУ выдает -12 В(на самом деле -12 тире -10), то транзистр полностью закрыт.Напряжение на "выходе" равно 0.
Если ОУ выдает более -8 вольт транзистр полностью открыт. На "выходе" -12 вольт. Если ОУ выдает -10 тире -8 вольт, то на выходе соответственно от 0 до -12.

Далее. Если не перепутать на какой вход ОУ(инвертирующий или неинвертирующий) подключать землю, а на какой обратную связь, то обратная связь получится отрицательной. При этом Uвх.инверт=Uвх.неинверт=0, ноль т.к. один из входов заземлен.
В итоге: Uвхода(вход не ОУ, а схемы,см рисунок)+Uвыход(тоже не ОУ, а схемы)=0
чтд.

Сообщение отредактировал thelv - Apr 4 2008, 19:32

[sera_os]

Ну схема работает(за исключением вышеуказанных проблем)).Надеюсь я не ошибся при ее рисовании.

Еще как ошиблись

Уточню что используемый транзистр имеет n-канал проводимости и является "нормально закрытым"(т.е. если Uбазы=Uисток то сопротивление транзистора бесконечно, если Uбазы>Uисток транзистор начинает проводить ток).

У вас на схеме нарисован "полуполевой" транзистор, но судя по названию, это полевик, но у полевика нет базы Uбазы. Его вывод управления называется - затвор!

В схеме реализована инвертирующая обратная связь. Надеюсь с ее реализацией без транзистора все знакомы (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/op_3_2.htm).

Эта схема не соответствует нарисованой Вами Перепутаны входы.

Транзистор здесь для усиления мощности сигнала.(ОУ не выдаст ток 0,5 А). Принцип действия схемы попробую описать.(подобная схема кстати есть в учебнике Хорровиц-Хилл Глава 4.Обратная связь и... Рис 4.21)

Для полевика тока управления вовсе не нужно! (ну очень мизерный).

Итак, если ОУ выдает -12 В(на самом деле -12 тире -10), то транзистр полностью закрыт.Напряжение на "выходе" равно 0.

Похоже....

Если ОУ выдает более -8 вольт транзистр полностью открыт. На "выходе" -12 вольт. Если ОУ выдает -10 тире -8 вольт, то на выходе соответственно от 0 до -12.

Немогу коментировать, бо так и не разобрался где вход а где выход .

Далее. Если не перепутать на какой вход ОУ(инвертирующий или неинвертирующий) подключать землю, а на какой обратную связь, то обратная связь получится отрицательной. При этом Uвх.инверт=Uвх.неинверт=0, ноль т.к. один из входов заземлен.
В итоге: Uвхода(вход не ОУ, а схемы,см рисунок)+Uвыход(тоже не ОУ, а схемы)=0
чтд.

Наверное я какойто тупой , ничего не понимаю. ВЫ ЛУЧШЕ ОБЯСНИТЕ ЧТО ДОЛЖНА ДЕЛАТЬ СХЕМА!

[thelv]

Попробую реабилитироваться.
Да,базу с затвором я перепутал.))
С выходами я немного запутал.Поясняю.

1.

Немогу коментировать, бо так и не разобрался где вход а где выход 07.gif .

Есть выход ОУ. Есть выход схемы. Есть два входа ОУ. Есть вход схемы.
Вход и выход схемы обозначены на рисунке(соответствующими словами).

2.

Если ОУ выдает более -8 вольт транзистр полностью открыт. На "выходе" -12 вольт. Если ОУ выдает -10 тире -8 вольт, то на выходе соответственно от 0 до -12.

Комментирую: под "Выход" имется ввиду выход схемы.(см п.1).
Я хотел сказать, что при изменении напряжения выхода ОУ во всем диапазоне от -12 до +12, напряжение выхода схемы будет меняться в диапазоне от 0 до -12. А это важно чтобы цепь обратной связи работала правильно: т.е. что бы нашлось такое напряжение выхода ОУ, при котором напряжение выхода схемы имеет необходимое нам значение(т.е. Uвых.схемы= - Uвх.схемы(Uвх подразумевается >= 0)).

3.

Далее. Если не перепутать на какой вход ОУ(инвертирующий или неинвертирующий) подключать землю, а на какой обратную связь, то обратная связь получится отрицательной. При этом Uвх.инверт=Uвх.неинверт=0, ноль т.к. один из входов заземлен.
В итоге: Uвхода(вход не ОУ, а схемы,см рисунок)+Uвыход(тоже не ОУ, а схемы)=0
чтд.

Наверное я какойто тупой 01.gif , ничего не понимаю.

При расчете данной схемы я использую "как факт" то, что напряжение на обоих входах ОУ равны друг другу.
Попробуйте сами при таком предположении выразить Uвых схемы через Uвх схемы.

Почему же все таки равны напряжения на входах ОУ?
Ну представьте что U на неинвертирующем входе(знак + на рисунке) БОЛЬШЕ чем на инвертирующем. Тогда Uвых. ОУ = 12В. Тогда транзистр полностью открыт. Тогда Uвых.схемы = -12В.Тогда Uвх.инверт ОУ= (Uвыход.схемы + Uвход.схемы)/2 < 0=Uвх.неинверт. ОУ.
Ну вот! Пришли к противоречию.

Аналогично если мы предположим, что Uвх.неинверт. ОУ< Uвх.инверт. ОУ то получим, что при таком раскладе неравенство имеет обратный знак(т.е >)! Остается один вариант Uвх.инверт ОУ=Uвх.неинверт ОУ.

(короче отрицательная обратная связь)

4.

ВЫ ЛУЧШЕ ОБЯСНИТЕ ЧТО ДОЛЖНА ДЕЛАТЬ СХЕМА!

На схему подается "маломощный" положительный сигнал.
Мы должны получить на выходе "мощный" сигнал, равный по величине подаваемуму маломощному сигналу и обратный ему по знаку.
На всякий пожарный скажу, что "Земля" у обоих рассмотренных сигналов должна быть общая)))

P.S. Некоторые исправления и дополнения к рисунку.



Сообщение отредактировал thelv - Apr 4 2008, 21:19

[Stanislav_S]

[quote]
4.

На схему подается "маломощный" положительный сигнал.
Мы должны получить на выходе "мощный" сигнал, равный по величине подаваемуму маломощному сигналу и обратный ему по знаку.
На всякий пожарный скажу, что "Земля" у обоих рассмотренных сигналов должна быть общая)))

P.S. Некоторые исправления и дополнения к рисунку.


Тогда попробуйте сделать так:
Проинвертируйте управляющий сигнал отдельно, а потом через умощненый повторитель подайте на нагрузку, тогда избавитесь от головной боли.

[proxi]

Здравствуйте. Уже давно не могу доделать усилитель(управляемый блок питания) на 1А, 12В.
Пердаточное отношение Uвых/Uвх=-1.Отрицательность коэффициента передачи принципиальна(т.к. на самом деле у меня двуполярный блок питания- с коэффициентом усиления 1 все работает).
Схема в прикрепленном файле.
Дело в том что возникают самовозбуждения величиной порядка Вольтов.
Я использую ОУ без встроенной частотной коррекции и пробовал ставить конденсаторы коррекции от мало до велика. Даже 1000мкФ не спасает.

Почему недостаточно коррекции только одного "полюса"? И где и как нужно поставить еще корректирующие цепочки чтобы исключить наконец самовозбуждение схемы.

P.S.Кстати схема предназначена для работы на низких частотах, так что верхний предел рабочих частот схемы можно сдвигать вниз неограниченно.




Забыл сказать: при сопротивлении нагрузки в несколько КОм самовозбуждений нет.При 20 Ом проблема есть.

Недостатков нет, просто одной емкостью скорректировать как минимум 3 каскада нельзя, по теории
нужно расщеплять полюса и уменьшить петлевой коеф усиления на ВЧ...

[thelv]

Тогда попробуйте сделать так:
Проинвертируйте управляющий сигнал отдельно, а потом через умощненый повторитель подайте на нагрузку, тогда избавитесь от головной боли.

Я пробовал так))). Все равно не прокатило. Хоть убейте не знаю почему.
Почему то на инвертированном управляющем сигнале появляются большие помехи ни с того ни с сего(соответственно на выходе схемы также ппц). Может я идиот)).
(Повторитель, усиливающий мощность я собирал- он работает).

Недостатков нет, просто одной емкостью скорректировать как минимум 3 каскада нельзя, по теории
нужно расщеплять полюса и уменьшить петлевой коеф усиления на ВЧ...

Спасибо proxy(!!) за недостатков нет.
Тока я именно и хотел узнать у вас как

расщеплять полюса и уменьшить петлевой коеф усиления на ВЧ...

троеточие я так понял неспроста)))

proxy. А где здесь три каскада? Ну один это ОУ, а остальные два?
Я понимаю что еще один связан с транзистром, но как конкретно не знаю.

И что значит расщеплять полюса?

Сообщение отредактировал thelv - Apr 4 2008, 21:56

[Stanislav_S]

Я пробовал так))). Все равно не прокатило. Хоть убейте не знаю почему.
Почему то на инвертированном управляющем сигнале появляются большие помехи ни с того ни с сего(соответственно на выходе схемы также ппц). Может я идиот)).
(Повторитель, усиливающий мощность я собирал- он работает).

Как у вас было организовано питание ОУ? Надо понимать что при питании ОУ допустим +12 вы не получите на выходе +12В даже для рейл ту рейл ОУ и уж тем более для обычного, кроме того надо смотреть какой допустимый диапазон входного напряжения для конкретного ОУ, приведите схему вашего инвертора.

[Herz]

Как Вы выбирали ОУ? Какое у него питание? Почему в качестве выходного транзистора Вас не устраивает биполярный? Каков должен быть диапазон управляющего напряжения?

[thelv]

Как у вас было организовано питание ОУ? Надо понимать что при питании ОУ допустим +12 вы не получите на выходе +12В даже для рейл ту рейл ОУ и уж тем более для обычного, кроме того надо смотреть какой допустимый диапазон входного напряжения для конкретного ОУ, приведите схему вашего инвертора.

Да, я это понимаю это. Питание на ОУ +-12В, а на транзисторе тоже -12.Тем не менее при минимальном напряжении которое модет выдать ОУ транзистр полностью закрыт, т.к. он начинает проводить ток только когда Uзатвора-Uистока превышает несколько вольт.

Мой инвертор: на рисунке.
Честно говоря может быть я как-то ошибся, когда проверял схему с предварительным инвертированием сигнала(которую предложил Stanislav_s). Уже самому не верится что в ней возникали самовозбуждения. Надо проверить еще раз. Тем не менее вопрос про исходную схему остается).
ОУ для инвертора - AD811.

Как Вы выбирали ОУ? Какое у него питание? Почему в качестве выходного транзистора Вас не устраивает биполярный? Каков должен быть диапазон управляющего напряжения?

ОУ выбирал по принципу первый попавшийся ОУ без встроенной частотной коррекции(LM748).
Питание от источника питания +-12 В. Источник питания представляет собой трансформатор с двумя вторичными обмотками, 2 диодных моста, два конденсатора, и два стабилизатора напряжения на 12В(LM7812).

Полевой транзистор, а не биполярный выбрал просто так. Можно и биполярный, если это спасет.Чем биполярный лучше?
В случае с моим полевым транзистором IRFZ34N диапазон управляющего напряжения должен быть примерно от -9,5 до -6 Вольт(это примерно, надо смотреть ВАХи транзистора).

Сообщение отредактировал thelv - Apr 5 2008, 11:20

[proxi]

Спасибо proxy(!!) за недостатков нет.
Тока я именно и хотел узнать у вас как
троеточие я так понял неспроста)))

proxy. А где здесь три каскада? Ну один это ОУ, а остальные два?
Я понимаю что еще один связан с транзистром, но как конкретно не знаю.

И что значит расщеплять полюса?
[/quote]
На заре ОУ строения были трехкаскадные (153УД1) и саатветстенно там были две корректирующие цепочки а у вашего ОУ одна емкость, значит в нем два каскада + внешний вместе три...один из выходов
это третий каскад превратить в повторитель(с общим стоком или коллектором) тогда каррекция значительно упростится не забывайте правильно сфазировать ООС...

[thelv]

Почему нельзя обойтись коррекцией только одного каскада? Ведь задача корректирующих цепей сделать так, чтобы на частоте при которой сдвиг фаз 180 градусов, коэффициент усиления был меньше 1. Корректировкой лишь одного каскада мы не сдвинем частоту при которой сдвиг фаз =180 град, т.к. один каскад дает сдвиг фаз максимум 90 град: при этом коэффициет усиления мы можем уменьшить во сколько угодно раз(подбором соответствующего конденсатора).

[proxi]

. один каскад дает сдвиг фаз максимум 90 град: при этом коэффициет усиления мы можем уменьшить во сколько угодно раз(подбором соответствующего конденсатора).
[/quote]
В том то и дело не максимум а вообще попробуте почитать эту книгу...там вы найдете много нового для себя..

[Herz]

Полевой транзистор, а не биполярный выбрал просто так. Можно и биполярный, если это спасет.Чем биполярный лучше?
В случае с моим полевым транзистором IRFZ34N диапазон управляющего напряжения должен быть примерно от -9,5 до -6 Вольт(это примерно, надо смотреть ВАХи транзистора).

Биполярный лучше того, что Вы выбрали однозначно. Кроме того, для решения Вашей задачи я бы применил "традиционный" каскад на ОУ, с сигналом ООС, снимаемым с эмиттера и подаваемым на инвертирующий вход. А с этим Вы сами запутались, похоже. Если сигнал управления у Вас лежит в диапазоне отрицательных значений, то как на выходе Вашей схемы возникнет положительное напряжение?
И для чего Вам ОУ именно без внутренней коррекции?
Попробуйте с другим и с нормальным транзистором. Если генерация не исчезнет, параллельно резистору в ОС добавьте ёмкость.

[thelv]

А с этим Вы сами запутались, похоже. Если сигнал управления у Вас лежит в диапазоне отрицательных значений, то как на выходе Вашей схемы возникнет положительное напряжение?

Нет) На выходе отрицательное напряжение.
ОУ без внутренней коррекции выбрал потому что не знаю куда втыкать корректирующий конденсатор, кроме как к ОУ.
Можно поподробнее к какому резистору добавить конденсатор паралельно?
Я правильно понял?


Сообщение отредактировал thelv - Apr 5 2008, 12:20

[Stanislav_S]

Да, я это понимаю это. Питание на ОУ +-12В, а на транзисторе тоже -12.Тем не менее при минимальном напряжении которое модет выдать ОУ транзистр полностью закрыт, т.к. он начинает проводить ток только когда Uзатвора-Uистока превышает несколько вольт.

Мой инвертор: на рисунке.
Честно говоря может быть я как-то ошибся, когда проверял схему с предварительным инвертированием сигнала(которую предложил Stanislav_s). Уже самому не верится что в ней возникали самовозбуждения. Надо проверить еще раз. Тем не менее вопрос про исходную схему остается).
ОУ для инвертора - AD811.

Однако! Применять для таких целей столь широкополосный ОУ котрый довольно требовательный к разводке и номиналам резисторов в цепи ОС я бы не стал. Он для этих целей он не очень годится, мягко скажем, вы внимательно прочли даташит на этот ОУ? Для таких целей предназначены другие ОУ.

[proxi]

И исходя из этой книги возможно скорректировать мою схему?

Да и расширить кругозор по теме...

[thelv]

Сорри.Я запутался.Предыдущее мое сообщение- новое.

Однако! Применять для таких целей столь широкополосный ОУ котрый довольно требовательный к разводке и номиналам резисторов в цепи ОС я бы не стал. Он для этих целей он не очень годится, мягко скажем, вы внимательно прочли даташит на этот ОУ? Для таких целей предназначены другие ОУ.

Так же я пробовал применять LM748 с корректирующим конденсатором. Повторюсь-возможно вашь вариант работал, просто я неправильно его протестил.

[proxi]

Сорри.Я запутался.Предыдущее мое сообщение- новое.

Всмысле? Вроде тема давно изьезженна и закрыта, ан нет младое племя наступает на те же грабли..
Неправда ли???Еще погуглите Диаграмма Боде...Bode Diagrams

[thelv]

Всмысле? Вроде тема давно изьезженна и закрыта, ан нет младое племя наступает на те же грабли..
Неправда ли???Еще погуглите Диаграмма Боде...Bode Diagrams

Не понял) но я имел ввиду что мое сообщение которое на 5 выше этого я изменил(вместо одного сообщения написал другое).

proxy -такой умный -схему в студию.
(прошу прокорректировать мою первоначальную схему, ты сам написал что это возможно)

Сообщение отредактировал thelv - Apr 5 2008, 12:33

[proxi]

Не понял) но я имел ввиду что мое сообщение которое на 5 выше этого я изменил(вместо одного сообщения написал другое).

proxy -такой умный -схему в студию.
(прошу прокорректировать мою первоначальную схему, ты сам написал что это возможно)

А вы погуглите...

[thelv]

Про диаграммы Боде я читал в Хорровице-Хилле и Титце-Шенке.

И по поводы того что сдвиг фаз 90 градусов не максимален для одного каскада.
Не знаю что имеется ввиду под каскадом, но для одной RC-цепи(т.е. фильтр низких частот) максимальный сдвиг фаз =90 градусов (или с этим вы будете спорить?). Таких RC-цепей несколько штук в моей схеме(точней в эквивалентной ей схеме).
И как я понимаю(где-то здесь ошибка но где??) подбором конденсатора в одном из таких фильров низких частот мы сколь угодно сильно можем уменьшить коэффициент усиления на любой заданной частоте.
Тем самым скорректировав схему.

Сообщение отредактировал thelv - Apr 5 2008, 12:42

[Stanislav_S]

Вот например на скорую руку.


Вот например на скорую руку.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[proxi]

Про диаграммы Боде я читал в Хорровице-Хилле и Титце-Шенке.

Good.Но она поверхностная..

И по поводы того что сдвиг фаз 90 градусов не максимален для одного каскада.
Не знаю что имеется ввиду под каскадом, но для одной RC-цепи(т.е. фильтр низких частот) максимальный сдвиг фаз =90 градусов (или с этим вы будете спорить?).

No.С этим никто не будет спорить если это идеальные элементы а для реальных невсегда это так..Под каскадом понимается активные элементы с общим эммитером,истоком тут нужно тренироваться чтобы увидеть их..

Таких RC-цепей несколько штук в моей схеме(точней в эквивалентной ей схеме).
И как я понимаю(где-то здесь ошибка но где??) подбором конденсатора в одном из таких фильров низких частот мы сколь угодно сильно можем уменьшить коэффициент усиления на любой заданной частоте.
Тем самым скорректировав схему.

Расщепляте полюса вторая коррекция должна быть RC на опережение ...

[sera_os]

Попробуйте поставить между выходом ОУ и затвором резистор на 470-1к, также нужен конденсатор между выходом ОУ и инвертирующем входе (общая точка резисторов на 10к) на 1-3нФ.

[thelv]

Спасибо sera_os, попробую.

[Herz]

Нет) На выходе отрицательное напряжение.
ОУ без внутренней коррекции выбрал потому что не знаю куда втыкать корректирующий конденсатор, кроме как к ОУ.

Дак зачем его втыкать?! Для Вашего НЧ-усилителя это абсурдный подход. Возьмите скорректированный ОУ (тот же 358-й, например) и забудьте о проблеме. Только выбросьте Вы этот злосчастный полевик. Силовые МОСФЕТы имеют непомерно большую ёмкость затвора, высокое значение Gate Threshold Voltage (это всё-таки ключевой транзистор!), что приводит к неустойчивости схемы.

Можно поподробнее к какому резистору добавить конденсатор паралельно?
Я правильно понял?

Насчёт конденсатора - правильно. Но я думаю, и он не понадобится.

[Stanislav_S]

У меня получилось примерно вот так:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

На схему подается "маломощный" положительный сигнал.
Мы должны получить на выходе "мощный" сигнал, равный по величине подаваемуму маломощному сигналу и обратный ему по знаку.
На всякий пожарный скажу, что "Земля" у обоих рассмотренных сигналов должна быть общая)))

Нет) На выходе отрицательное напряжение.

У меня получилось примерно вот так:

Так не надо...

[Stanislav_S]

Так не надо...

Согпасен, я бы так тоже не делал

[Designer56]

Попробуйте поставить между выходом ОУ и затвором резистор на 470-1к, также нужен конденсатор между выходом ОУ и инвертирующем входе (общая точка резисторов на 10к) на 1-3нФ.

В приведенной схеме устойчивость нарушается из-за возникновения в петле ОС дополнительного полюса выходного усилительного каскада на ПТ. Поэтому расчетная коррекция ОУ не помогает. Приведенные выше 'sera_os' рекомендации компенсируют этот полюс дополнительным нулем. Это- типичное решение для проблем такого рода, и на практике работает лучше всего.