Двухполупериодный выпрямитель на ОУ, Искажения формы сигнала (10кГц 0.2-1.5В) Опции

[fvv]

Нужен выпрямитель 10кГц амплитуда 0.2-1.5В. Сделал по прикрепленное схеме, взятой с http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_13_2.htm попробовал два разных сдвоенных ОУ - TCA0372 и LM2904. В обеих случаях есть не симметрия -одна полуволна "проваливается" а другая "недотягивает", в случае с TCA0372 100мВ в "+" и 200мВ в "-", в случае с LM2904 в двое больше и появился шум. С чем эти явления связаны и как их побороть? Диоды 1N4148, резисторы R1 =R2= 4.7k || 4.7k, 2R2 = 4.7k.
Посоветуйте пожалуйста.[attachment=53876:ris151.gif]

Сообщение отредактировал fvv - Mar 1 2011, 14:45

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

Нужен выпрямитель 10кГц амплитуда 0.2-1.5В.

А что потом с выпрямленным делаем?

[Herz]

ОУ у Вас медленные, особенно второй. И, возможно, плохо согласованы резисторы. Кроме того, это капризная схема, бывают получше. Тут, на форуме, приводилось несколько. В этой желательно, чтобы номиналы R2 были хотя бы на порядок больше R1.

[Alex255]

Нужен выпрямитель 10кГц амплитуда 0.2-1.5В. Сделал по прикрепленное схеме, взятой с http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_13_2.htm попробовал два разных сдвоенных ОУ - TCA0372 и LM2904. В обеих случаях есть не симметрия -одна полуволна "проваливается" а другая "недотягивает", в случае с TCA0372 100мВ в "+" и 200мВ в "-", в случае с LM2904 в двое больше и появился шум. С чем эти явления связаны и как их побороть? Диоды 1N4148, резисторы R1 =R2= 4.7k || 4.7k, 2R2 = 4.7k.
Посоветуйте пожалуйста.[attachment=53876:ris151.gif]

Чем усилитель питается?

[Microwatt]

Ищите ошибку в исполнении. а не в нотах. Возможно, ОУ по полосе дохловат.
Схема точного выпрямителя на ОУ работает так, что искажений , заметных без специальных измерений, нет.

[fvv]

Схема питается напряжением +12В и -12В.
Полоса первого 1МГц, а второго 1.1МГц отличатся не сильно
Дальше напряжение сглаживается RC фильтром и на АЦП
Полоса ОУ на порядок выше спектра сигнала - синусоида 10 кГц
Резисторы точные - 0.1%

увеличил R2 на порядок - поставил 49.4К -дисбаланс остался.

Сообщение отредактировал fvv - Mar 1 2011, 18:13

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Причина в неидеальности диодов. На прикрепленном рисунке результаты моделирования

[fvv]

Попробовал диоды Шотки - картина практически не изменилась.
Но с другой стороны если бы были идеальные диоды, то бы и ОУ не надо было бы применять - просто соорудил бы диодный мост и все дела.
ОУ должны компенсировать падение на диодах, видимо причина таки в ОУ.

[SSerge]

Посмотрите схему выпрямителя из даташита на AD820, я её использовал, отлично работает.

[fvv]

Посмотрите схему выпрямителя из даташита на AD820, я её использовал, отлично работает.

А с каким ОУ вы его пробовали?

[AlexeyW]

Проблема данной схемы в том, что она асимметрична - для разных знаков параметры ОС совершенно разные. Поэтому, хоть схема в принципе работает, но влияния неидеальности опера (полоса, входная емкость и т.п.) вполне достаточно. Причем, обратите внимание - у Вас полуволны сдвинуты не по высоте, а по времени, как раз из этого следует.
В общем, нужно делать схему, симметричную для обех полярностей - ну, для начала хоть резистор, равный R1, добавить последовательно с VD2.
Завтра на работе могу посмотреть, делал схему для такого выпрямления.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Mar 1 2011, 20:44

[Herz]

В общем, нужно делать схему, симметричную для обех полярностей - ну, для начала хоть резистор, равный R1, добавить последовательно с VD2.

Да, это тоже хотел посоветовать. Здесь она несимметрична по определению: выходное сопротивление для источника сигнала со стороны второго ОУ несимметрично для разных полуволн.

ОУ должны компенсировать падение на диодах, видимо причина таки в ОУ.

В их быстродействии. Попробуйте более скоростной. Полоса явно недостаточна. И с минимальным напряжением смещения.

[Wise]

..Дальше напряжение сглаживается RC фильтром и на АЦП

..Для такой схемы и 10 кГц, ОУ медленные.
Подайте, что ли, 100 Гц.. для проверки.

..Если нужно средневыпрямленное значение измерять, его можно и сразу получить на емкости, без промежуточных половинок синуса..
То есть, напряжение, пропорциональное амплитуде синуса.

Сообщение отредактировал Wise - Mar 2 2011, 01:52

[fvv]

Действительно, если частоту в четверо снизить то картина значительно улучшается. Значит верхняя частота должна быть на два порядка выше спектра сигнала.

Сообщение отредактировал fvv - Mar 2 2011, 09:53

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rostislav]

Проблема данной схемы в том, что она асимметрична

Пожалуй, да.

Уважаемый FVV! Вот мое решение "в лоб" №1.

Все схемы обсуждаемые здесь очень критичны к быстродействию ОУ.

Мое решение симметричное, но проблема быстродействия остается. Поэтому, если есть деньги, то покупайте быстродействующие ОУ, если нет, то можно заменить ОУ U1A и U1B компаратором. Должно быть дешевле. Можно еще поставить CR цепочку перед компараторами для опережения цикла коммутации и компенсации задержки срабатывания компараторов.

И еще одно. Коммутатор на диодах должен запитываться током. Здесь я упростил схему.

Сообщение отредактировал Rostislav - Mar 2 2011, 14:22

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rostislav]

А вот решение №2

Недостатки: постоянное смещение на выходе (можно влиять), небольшие искажения в области малых сигналов (думаю, достаточно заметно ситуацию изменят диоды шоттки).

Плюс: схема не очень критична к быстродействию ОУ.

Питание моста, опять же, нужно осуществлять током.

С уважением!

Сообщение отредактировал Rostislav - Mar 3 2011, 08:19

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

С уважением!

Взаимно. Только сожмите Ваши картинки.
Когда-то уже все это обсуждалось. И, кажется, не один раз.
А ТС так и не ответил, что он хочет делать после.

[fvv]

Когда-то уже все это обсуждалось. И, кажется, не один раз.
А ТС так и не ответил, что он хочет делать после.

Я просмотрел обсуждения более ранние, но к сожалению в ветке, прикрепленные файлы были удалены.

А сигнал дальше пропущу через RC фильтр и на АЦП.
Сейчас жду более быстрые ОУ, LM833 у них частота 10-15МГц.

Всем спасибо за помощь!

[Tanya]

Я просмотрел обсуждения более ранние, но к сожалению в ветке, прикрепленные файлы были удалены.

А сигнал дальше пропущу через RC фильтр и на АЦП.
Сейчас жду более быстрые ОУ, LM833 у них частота 10-15МГц.

Всем спасибо за помощь!

А, может быть, усреднение будте нормальным. Ведь искажения вблизи нуля. Вклад мал. Да и разных знаков.

[fvv]

А, может быть, усреднение будет нормальным. Ведь искажения вблизи нуля. Вклад мал. Да и разных знаков.

Я тоже об этом подумал, и осциллограф показывает почти одинаковые RMS для выпрямленого и невыпрямленого сигналов во всем диапазоне, даже для сигнала 100мВ.
У меня диапазон амплитуд входного сигнала будет 0.5- 1.5В.

Сообщение отредактировал fvv - Mar 4 2011, 11:27

[ViKo]

Не утерпел, порылся в старом каталоге Analog Devices.
ОУ нужно поискать поновее, а принцип - сгодится. Правда на высоких частотах тоже будут нестыковки.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Не утерпел, порылся в старом каталоге Analog Devices.
ОУ нужно поискать поновее, а принцип - сгодится. Правда на высоких частотах тоже будут нестыковки.

Тоже не утерпел. Именно эта схема когда-то обсуждалась здесь. Вложения пришлось потом потереть из-за дефицита места.

Я просмотрел обсуждения более ранние, но к сожалению в ветке, прикрепленные файлы были удалены.

А сигнал дальше пропущу через RC фильтр и на АЦП.

Если АЦП с дифференциальными входами, то можно примерно так:



Я, правда, от это схемы ушёл к синхронному детектированию: за переходом через 0 следит компаратор (можно выбрать достаточно шустрый), переключение полуволн производится ключиком типа ADG736, парафазный выход взят с дифусилителя THS4131. Получилось довольно аккуратно. Схемы, к сожалению, сейчас найти не могу. Но там всё просто.

[Wise]

Я тоже об этом подумал, и осциллограф показывает почти одинаковые RMS для выпрямленого и невыпрямленого сигналов во всем диапазоне, даже для сигнала 100мВ.

..Любопытно..
А кто такие RMS и как осциллограф их показывает..?

[fvv]

..Любопытно..
А кто такие RMS и как осциллограф их показывает..?

RMS Root mean square — среднее квадратическое

Осциллограф цифровой, - возводит все выборки в квадрат суммирует и извлекает корень

[Wise]

..Что такое RMS, где-то я слышал, краем уха.
А вот осциллограф у меня старенький, аналоговый.. еще из прошлого века.
Потому и спросил.
..До чего дошел прогресс..

..А все-таки, если собираетесь усреднять половинки синуса фильтром и дальше измерять..
Зачем этот промежуточный этап, когда можно сразу получать напряжение, пропорциональное амплитуде синуса.
Это называется, кажется, амплитудный выпрямитель.

Сообщение отредактировал Wise - Mar 4 2011, 19:57

[firstvald]

В некоторых чудных случаях помогает подгрузка выхода опера резистором на общий провод.

[Wise]

В некоторых чудных случаях помогает подгрузка выхода опера резистором на общий провод.

Это когда выходной каскад работает в режиме АВ, кажется..
Такой нюанс обычно оговаривают в дэйтшитах.
Например, на классический ОУ 324/358.
Иначе, если выход в нагрузку через конденсатор, на синусе может быть ступенька.

[Microwatt]

А сигнал дальше пропущу через RC фильтр и на АЦП.

Так я и думал.
Ну, а после АЦП? Что, небось "точно" нужно измерить?
Или, все-таки получить кое-какую информацию об амплитуде синуса, а не его табличную форму в 2000 отсчетов?
Вас в системе точность в пару процентов устроит? Или верите в 12-разрядный АЦП?

[Herz]

Так я и думал.
Ну, а после АЦП? Что, небось "точно" нужно измерить?

Да будет Вам прикалываться....
Иногда это единственно рациональный путь.

[firstvald]

Это когда выходной каскад работает в режиме АВ, кажется..
Такой нюанс обычно оговаривают в дэйтшитах.
Например, на классический ОУ 324/358.
Иначе, если выход в нагрузку через конденсатор, на синусе может быть ступенька.

Ну я там видел на полуволнах в осциллограммах всякие складки. Что-то такое было и у меня. Подгрузка помогала. Именно на 358.

[Microwatt]

Иногда это единственно рациональный путь.

Иногда - да. В большинстве случаев нужно внимательно оценивать реальные требования.
Если допустить потерю 1-2%, то все решается очень просто. Стартер не хочет описать для чего потом это значение амплитуды необходимо. Или сам не очень понимает.
Я бы понимал точное выпрямление, если нужно отследить форму. А пиковое значение оценить можно и проще.

[ViKo]

Подгрузка помогала. Именно на 358.

Потому, что вам достался такой "оригинальный" операционный усилитель. Про него еще в "Искусстве схемотехники" было написано, в моем издании 1986г (том самом, купленным в Ленинграде ) - на стр. 211. Конкретно, про подгрузку - в самом низу.

[Herz]

Потому, что вам достался такой "оригинальный" операционный усилитель. Про него еще в "Искусстве схемотехники" было написано, в моем издании 1986г (том самом, купленным в Ленинграде ) - на стр. 211. Конкретно, про подгрузку - в самом низу.

Нет, "тот самый" я в Ленинграде в 1984 году покупал.

[sera_os]

Потому, что вам достался такой "оригинальный" операционный усилитель. Про него еще в "Искусстве схемотехники" было написано, в моем издании 1986г (том самом, купленным в Ленинграде ) - на стр. 211. Конкретно, про подгрузку - в самом низу.

Было уже обсуждение на форуме этого ОУ. Здесь.

[Tanya]

Для высоких частот можно посмотреть ad8036/7.

[Alexashka]

Потому, что вам достался такой "оригинальный" операционный усилитель. Про него еще в "Искусстве схемотехники" было написано, в моем издании 1986г (том самом, купленным в Ленинграде ) - на стр. 211. Конкретно, про подгрузку - в самом низу.

Тоже самое могу сказать и про OPA244. Тоже без подгруза работал отвратно, у меня он стоял повторителем и делал среднюю точку для работы остальной схемы- многоканальный усилитель НЧ. Так вот на высокких частотах заметил пролезание между каналами. Как оказалось -изза него. Искажение типа ступенька, характерно для всех двухтактных каскадов со слишком малым током покоя. Видимо погоня за малым потреблением всему виной. Ну и то что он медленный. На низких частотах обратка еще успевает отрабатывать нелинейности вых.каскада, а на высоких- уже никак!

[Tanya]

Тоже самое могу сказать и про OPA244.

Могу говорить, а могу и не говорить про это в этой ветке...
Господа! Про это - в другом месте.
P.S. В данно случае - то же.

[fvv]

Я больше склоняюсь к выпрямителю и пост усреднению, потому,что сигнал приходит с индуктивного датчика немного зашумленный и пиковое значение может искажаться.
С точностью пока не определился, ее нужно будет уточнять уже в процессе измерения угла датчиком.

Тему датчика я поднял тут http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry896238

[Atridies]

В свое время делал выпрямление на ADG719. Это переключатель. На два входа подаем прямой и инвертированный сигнал. На выходе D - получаем выпрямленный сигнал. Сам ключ стоит - 30 руб и достается на раз. Инвертор можно на ОУ - требования минимальные.
С инвертора сигнал идет также и на компаратор, выход которого переключает ключ.
Всё. Можно использовать дешёвейший сдвоенный опер с полосой до 100 КГц.

P.S. Добавлю, у нас данная схема прекрасно работает на частоте 2 МГц.

[Herz]

В свое время делал выпрямление на ADG719. Это переключатель. На два входа подаем прямой и инвертированный сигнал. На выходе D - получаем выпрямленный сигнал. Сам ключ стоит - 30 руб и достается на раз. Инвертор можно на ОУ - требования минимальные.
С инвертора сигнал идет также и на компаратор, выход которого переключает ключ.
Всё. Можно использовать дешёвейший сдвоенный опер с полосой до 100 КГц.

P.S. Добавлю, у нас данная схема прекрасно работает на частоте 2 МГц.

И на чём у Вас собран инвертор?
Аналогичное решение я предлагал выше (см. пост №22). Однако FULLY-DIFFERENTIAL I/O AMPLIFIER был выбран не случайно.
Во-первых, это избавляет от потребности в согласованных резисторах, а во-вторых, спасает от фазовой задержки, которая на ВЧ достаточно заметна при использовании инвертора на обычном ОУ (дешёвый опер посему прокатывает редко).
В-третьих, экономит место.
Впрочем, есть тут одна неприятность, связанная с ключами - инжекция заряда. Поэтому к их выбору стоит подходить аккуратно.

[Atridies]

Инвертор: AD8051.
У ключа полоса: 200МГц. Время переключения: не более 20 нс. Входные емкости: не более 27 пФ. Значит при последовательном сопротивлении резистора в 1 кОм - полоса: 37 МГц. Более чем достаточно.

Да, ваше предложение упрощает схему. Согласен.

Что же скажет топикстартер?

[fvv]

ОУ LM833, значительно улучшил ситуацию. Полуволны в самом деле идентичны, это при подключении осциллографа к ноуту через USB, их немного "косит". Добавил Фото.

В будущем я склоняюсь к варианту компаратора и ключей, - это по моему, наилучшее решение, я хотел сделать мост из четырех полевиков и компаратором переключать направление, но к сожалению не нашел полевиков без диодов, а об готовом коммутаторе чего-то не подумал.

Всем спасибо все очень помогли!

Сообщение отредактировал fvv - Mar 15 2011, 20:42

Эскизы прикрепленных изображений