Стабилизатор мощности лазерного диода, Не могу понять почему возникают колебания в петле! Опции

[_pegas_]

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав? Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).
Перемена местами фотодиода и резистора приводит к насыщению выходных каскадов намертво, схема или включается или выключается, ничего не регулируется!!
Как убрать колебания???????

Прикрепленные файлы

 regul.pdf ( 55.86 килобайт ) Кол-во скачиваний: 527

 

[_artem_]

postav konder paralelno R12 gde to 500 pf - 1 nf (ili podberi sam v zavisimosti ot skorosti deystviya petli ).

[dxp]

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав? Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).
Перемена местами фотодиода и резистора приводит к насыщению выходных каскадов намертво, схема или включается или выключается, ничего не регулируется!!
Как убрать колебания???????

Что-то схема какая-то сложная - целый ПИ-регулятор, если правильно понял. Зачем он там? Для вас так важна статическая ошибка? С ПИ-регулятором повозиться придется - коэффициенты подбирать, на эту тему есть несколько методик. Советую прежде чем паять эти вещи сначала помоделировать в спайсе, микрокапе или любом другом электронном симуляторе. И все-таки не лишне подумать, надо ли именно ПИ-регулятор или хватит обычного П.

[_pegas_]

postav konder paralelno R12 gde to 500 pf - 1 nf (ili podberi sam v zavisimosti ot skorosti deystviya petli ).

Успокоился! В общем с емкостью 1 нФ петля стабильна - но если только лазер на выход последнего операционника повесить. Если подключать выходные транзисторы, то пришлось на два порядка емкость увеличить. Может с транзюками хватит и меньше, нет времени на эксперименты и на расчеты.

Я в принципе емкость и до этого туда лепил, но видать маловато была (расчеты обманули).

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав? Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).
Перемена местами фотодиода и резистора приводит к насыщению выходных каскадов намертво, схема или включается или выключается, ничего не регулируется!!
Как убрать колебания???????

Что-то схема какая-то сложная - целый ПИ-регулятор, если правильно понял. Зачем он там? Для вас так важна статическая ошибка? С ПИ-регулятором повозиться придется - коэффициенты подбирать, на эту тему есть несколько методик. Советую прежде чем паять эти вещи сначала помоделировать в спайсе, микрокапе или любом другом электронном симуляторе. И все-таки не лишне подумать, надо ли именно ПИ-регулятор или хватит обычного П.

Да, это ПИ-рег, так как нужна маленькая стат. ошибка. Просто надо иметь 256 стабилизированных значений мощности лазера. Пробовал в микрокапе - там все нормально было, наверное модель у меня упрощенная была.
Может Вы посоветуете что нибудь качестсвенное по П, ПИ, ПИД регуляторам на русском. Титце и Шенка не предлагать, читал

Всем спасибо за советы!

Сообщение отредактировал _pegas_ - Dec 15 2005, 08:35

[nsker]

postav konder paralelno R12 gde to 500 pf - 1 nf (ili podberi sam v zavisimosti ot skorosti deystviya petli ).

Успокоился! В общем с емкостью 1 нФ петля стабильна - но если только лазер на выход последнего операционника повесить. Если подключать выходные транзисторы, то пришлось на два порядка емкость увеличить. Может с транзюками хватит и меньше, нет времени на эксперименты и на расчеты.

Я в принципе емкость и до этого туда лепил, но видать маловато была (расчеты обманули).

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав? Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).
Перемена местами фотодиода и резистора приводит к насыщению выходных каскадов намертво, схема или включается или выключается, ничего не регулируется!!
Как убрать колебания???????

Что-то схема какая-то сложная - целый ПИ-регулятор, если правильно понял. Зачем он там? Для вас так важна статическая ошибка? С ПИ-регулятором повозиться придется - коэффициенты подбирать, на эту тему есть несколько методик. Советую прежде чем паять эти вещи сначала помоделировать в спайсе, микрокапе или любом другом электронном симуляторе. И все-таки не лишне подумать, надо ли именно ПИ-регулятор или хватит обычного П.

Да, это ПИ-рег, так как нужна маленькая стат. ошибка. Просто надо иметь 256 стабилизированных значений мощности лазера. Пробовал в микрокапе - там все нормально было, наверное модель у меня упрощенная была.
Может Вы посоветуете что нибудь качестсвенное по П, ПИ, ПИД регуляторам на русском. Титце и Шенка не предлагать, читал

Всем спасибо за советы!

Вот ссылка с достойным описанием настройки ПИДа, но на английском (с приведенной спайс-моделью). Гляньте, может поможет.
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/pid1/pid1.htm

[khach]

А как у вас с температурной стабильностью диода? Она может вносить неприятное низкочастотное запаздывание в петлю. Каковы частоты генерации и полосы операционников? Фотодиод успевает?

[SSerge]

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав?

На низких частотах - прав, а на высоких - не прав. :-)
За счёт запаздывания сигнала ООС в конце-концов становится ПОС.

Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).

Для возникновения генерации необходимо чтобы суммарный коэффициент передачи во всей петле (стабилизатор -> лазер -> фотодиод) был равен 1, а фазовый сдвиг 0 (т.е. 360) градусов.
Сама схема стабилизатора,по Вашим словам, сдвигает фазу на 45 градусов , ещё 180 градусов даёт соответствующая полярность включения фотодиода, стало быть от лазера до фотодиода набегает 360-180-45=135 градусов.
Период колебаний T=1/1.3МГц=0.77мкс, 135 градусов соответствуют задержке T*135/360=0.29мкс.
Как бороться? Простейший способ - уменьшить общее усиление, чтобы на частотах, где суммарный фазовый сдвиг подбирается к 360 градусам суммарное усиление было заведомо меньше 1 (собственно это и происходит при исключении из схемы выходных транзисторов).
Или вводить частотную коррекцию для компенсации запаздывания.
В Титце-Шенке, как и в Хоровице с Хиллом эта тема - устойчивость усилителей с обратной связью и частотная коррекция - более-менее рассмотрена.

[LordN]

Может Вы посоветуете что нибудь качестсвенное по П, ПИ, ПИД регуляторам на русском. Титце и Шенка не предлагать, читал

1. Библиотека инженера. Теоретические основы построения эффективных АСУ ТП
2. см. раздел "Автоматика и Проектрирование п/п"

[Herz]

Может Вы посоветуете что нибудь качестсвенное по П, ПИ, ПИД регуляторам на русском. Титце и Шенка не предлагать, читал

1. Библиотека инженера. Теоретические основы построения эффективных АСУ ТП
2. см. раздел "Автоматика и Проектрирование п/п"

Список впечатляющий, но к сожалению, очень много "мёртвых" ссылок Почему?

[Stanislav]

Собрал стабилизатор оптической мощности лазера. Желаемая мощность выставляется "опорным напряжением", предполгается что петля настроит мощность лазера так, что напряжение на фотодиоде уравняется с "опорным".
Самое интересное, что средняя мощность все таки держится. Но присутствует колебательный процесс в петле. Вроде бы здесь ООС. Может я не прав? Частота колебаний 1.3 МГц. Колебания на базе первого диода чуть отстают по фазе (градусов на 45) от колебаний на фотодиоде(и резисторе).
Перемена местами фотодиода и резистора приводит к насыщению выходных каскадов намертво, схема или включается или выключается, ничего не регулируется!!
Как убрать колебания???????

На мой взгляд, схема не очень удачна - сильно перегружена ненужными компонентами. Не следует забывать, что каждый каскад усиления, буть то опер или транзистор (особенно в Вашем включении), вносят временнУю задержку в петлю регулирования. Вообще удивительно, что удалось добиться устойчивости схемы (готов спорить, что переходный процесс все же очень плох). Вместо этого предлагаю следующую схему ПИ-регулятора (точнее, ее эскиз).

Питание может быть даже однополярным, а ожидаемое качество регулирования будет выше, чем в Вашей схеме. Если интересно, предлагаю обсудить подробнее.

[SSerge]

Вместо этого предлагаю следующую схему ПИ-регулятора (точнее, ее эскиз).

Stanislav, скажу Вам как художник художнику (с) Ваш эскиз - шедевр в стиле минимализма.
Должно работать.

[Herz]

Да, это ПИ-рег, так как нужна маленькая стат. ошибка.

Нельзя ли пояснить, вкратце, этот момент? "стат." - "статистическая" или "статическая"? И почему, всё-таки, ПИ-регулятор? Простите за невежество.

[Herz]

Пробовал в микрокапе - там все нормально было, наверное модель у меня упрощенная была.

А где можно взять модель лазерной пары?

[dxp]

Питание может быть даже однополярным, а ожидаемое качество регулирования будет выше, чем в Вашей схеме. Если интересно, предлагаю обсудить подробнее.

Это раззи ПИ регулятор? Насколько мои скромные познания в этой области позволяют мне судить, это И регулятор - пропроционального звена тут нет.

[Stanislav]

Это раззи ПИ регулятор? Насколько мои скромные познания в этой области позволяют мне судить, это И регулятор - пропроционального звена тут нет.

Как это нет? Не поленитесь посчитать передаточную функцию - все станет ясно.

Или кондер замкните, если считать лень...

[Herz]

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

[dxp]

Это раззи ПИ регулятор? Насколько мои скромные познания в этой области позволяют мне судить, это И регулятор - пропроционального звена тут нет.

Как это нет? Не поленитесь посчитать передаточную функцию - все станет ясно.

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.

Или кондер замкните, если считать лень...

Если замкнуть кондер, то получится просто П регулятор.

[Herz]

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

[dxp]

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.

[Herz]

И что? Это П звено? ОС через лазер-фотодиод образует звено, включенное последовательно с интегральным звеном на ОУ. Цель

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

[Stanislav]

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.
...

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.

...Если замкнуть кондер, то получится просто П регулятор.

Вот именно...

[Stanislav]

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

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.

[Herz]

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

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?

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.

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

[Stanislav]

Да, но в том-то и дело, что правильно рассчитанная. Как рассчитать? Покажите конкретно, пожалуйста...

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.

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...

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.

От резкого возрастания тока через лазер (со скоростью, ограниченной только slew rate ОУ) удерживает только интегральное звено, ограничивая усиление на этом этапе.

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

...Если эту цепь выбросить (или ёмкость недостаточна) ОУ успеет войти в насыщение. Или я не так себе представляю работу схемы?

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

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.

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

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

[dxp]

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

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

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.

[Herz]

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

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

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

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.

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.

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.

[Stanislav]

Вот, в схеме компоненты пронумеровал.

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

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

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

...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.

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.

...Давайте мысленно выбросим вторую
...................................

См. выше.

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.

...Этого я не понимаю. Как это- частотнонезависимое, когда резистор включен последовательно с конденсатором?

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.

...Но, признайтесь честно, это Ваша схема?

Да, моя. Набросал под тягостным впечатлением от схемы из поста #1.

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?

См. выше.

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.

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.

[Stanislav]

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

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.

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.

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...

[LordN]

Список впечатляющий, но к сожалению, очень много "мёртвых" ссылок Почему?

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

Сообщение отредактировал LordN - Jan 11 2006, 18:41

[dxp]

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.

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.

А какой смысл в симуляции регулирования безынерциальной системы?

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

[Herz]

Что ж, убедили. Спасибо!
Осталось только одно замечание и один вопрос. Замечание: исходя из логики работы схемы Uпит должно быть стабильным и точным. Это мелочь, но важная. И вопрос, на который Вы так и не ответили: что будет, если убрать цепь R2C1 ?

А какой смысл в симуляции регулирования безынерциальной системы?

Наверное, имелось в виду безинерционной?

[dxp]

Осталось только одно замечание и один вопрос. Замечание: исходя из логики работы схемы Uпит должно быть стабильным и точным. Это мелочь, но важная.

Стабильным - да, точным - нет. Его значение просто вносит некоторую постоянку в сигналы контура, эта постоянка компенсируется интегратором. Поэтому, если значение стабильно, то и влияния на работу регулятора никакого не оказывает. А вот точность тут роли никакой не играет - можно поставить и 5 В, и 10 В - это будет влиять только на выбор элементной базы.

Вообще, схема очень простая по исполнению, но с "изюминкой", интересная - вся "игра" идет на преобразовании токов, когда входной сигнал (ток) одновременно является и сигналом ОС каскада (и ток, и напряжение) и, по сути, выходным сигналом (только напряжение - за счет "привязки" по входу к нулевому потенциалу - виртуальной земле). Вот эту "изюминку" я вначале не разглядел. Для реализации схемы нужен только хороший ОУ - с настоящим Rail-to-Rail по входу (по кр. мере возле отрицательного питания - "земли") и выходу (возле положительного питания). Например, вполне подойдет AD8651.

И вопрос, на который Вы так и не ответили: что будет, если убрать цепь R2C1 ?

Как это убрать? Совсем, что-ли? Тогда цепь ОС разомкнется и никакого регулирования не будет вообще.

[Stanislav]

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.

Всегда, как говорится, рад... Вообще-то работоспособность именно такой схемы может ставится под вопрос при определенных параметрах системы лазер-диод (напр, при очень малых уровнях фототока, когда сопротивления R1 и R2 придется делать большими). В таком случае, придется предпринять меры по обеспечению стабильности работы схемы на ВЧ. Часто для этого достаточно ввести еще один элемент - резистор, причем R4 = R1 || R2 (см.ниже).

[Stanislav]

Как это убрать? Совсем, что-ли? Тогда цепь ОС разомкнется и никакого регулирования не будет вообще.

2 dxp & Herz
Регулирование-то будет, только оно будет определяться параметрами самогО ОУ с разомкнутой ОС, поэтому о его стабильности речи идти не может. Собственный Ку опера может меняться более чем на порядок при изменении Uвх.сф и Uвых - синфазного и выходного напряжения в рабочем диапазоне. Хороший опер можно в диапазоне частот практически до ед. усиления аппроксимировать инерциальным звеном 1-го порядка с к-том усиления Ку на постоянном токе и частотой среза Fср = F1/Ку, где F1 - частота единичного усиления.
Удаление цепи R2С1 скорее всего превратит схему в генератор.

Сообщение отредактировал Stanislav - Jan 12 2006, 16:27

[net]

я конечно извиняюсь - что вмешиваюсь в обсуждение достопочтенных донов
но я так понял что ток ошибки течет через цепь r2+c1 и следовательно исходя из таких рассуждений
фотодиод D1 в этой схеме является лишним
поэтому предлагаю его выкинуть
толку от него никакого нет- ведь пропорциональность обеспечивается и интегрирование все в одной цепочке r2 и c1 в данной схеме делается без этого ненужного диодика

[Herz]

я конечно извиняюсь - что вмешиваюсь в обсуждение достопочтенных донов
но я так понял что ток ошибки течет через цепь r2+c1 и следовательно исходя из таких рассуждений
фотодиод D1 в этой схеме является лишним
поэтому предлагаю его выкинуть
толку от него никакого нет- ведь пропорциональность обеспечивается и интегрирование все в одной цепочке r2 и c1 в данной схеме делается без этого ненужного диодика

Ну нет, так может показаться только на первый взгляд. Дело в том, что без фотодиода можно застабилизировать лишь ток лазера, но не его оптическую мощность, что является конечной целью. А она зависит не только от тока, но и от других факторов, например, температуры.

Стабильным - да, точным - нет. Его значение просто вносит некоторую постоянку в сигналы контура, эта постоянка компенсируется интегратором. Поэтому, если значение стабильно, то и влияния на работу регулятора никакого не оказывает. А вот точность тут роли никакой не играет - можно поставить и 5 В, и 10 В - это будет влиять только на выбор элементной базы.

Да, Вы правы, но я не случайно заговорил о точности и стабильности. Ведь, обратите внимание, управляющий сигнал (например) отсчитывается от уровня "земли", а выходной - падение напряжения на эммитерном резисторе - от уровня питания. В этом случае его точность нужно поддерживать (при выбранных номиналах) примерно того же порядка, что и управляющее напряжение. Зачастую в реальных схемах это неприемлемо. Впрочем, это всё-таки стабильность, верно.

Как это убрать? Совсем, что-ли? Тогда цепь ОС разомкнется и никакого регулирования не будет вообще.

Нет, почему же? ООС останется замкнутой через "оптопару". Ток фотодиода будет уравнивать ток R1 и, при возросшей мощности лазера, снизит его влияние. Другое дело, на ВЧ она может превратиться в ПОС.

[dxp]

Как это убрать? Совсем, что-ли? Тогда цепь ОС разомкнется и никакого регулирования не будет вообще.

Нет, почему же? ООС останется замкнутой через "оптопару". Ток фотодиода будет уравнивать ток R1 и, при возросшей мощности лазера, снизит его влияние. Другое дело, на ВЧ она может превратиться в ПОС.

Вот именно - о чем и речь, общая ОС останется (я ОС каскада на ОУ имел в виду, пардон, что не указал сразу), но ее параметры почти с любым ОУ будут такими, что "загудит" стопудово. И регулирования не будет.

но я так понял что ток ошибки течет через цепь r2+c1 и следовательно исходя из таких рассуждений
фотодиод D1 в этой схеме является лишним
поэтому предлагаю его выкинуть
толку от него никакого нет- ведь пропорциональность обеспечивается и интегрирование все в одной цепочке r2 и c1 в данной схеме делается без этого ненужного диодика

Не, нельзя - этот фотодиод, встроенный в лазер, является цепью, по которой замыкается общая ОС всей схемы стабилизации оптической мощности. Его фототок и ток из управляющего источика через резистор и образуют ток ошибки, котоый и поступает в регулятор. Если фотодиод убрать, то получится просто схема задания выходного тока.

[net]

мдааа...
так что фотодиодик создает пропорциональое управление?

а о чем тогда вы тут спорили?
укатайка


ps с чувством юмора - у вас хреново - больше не буду шутить

[Stanislav]

мдааа...
так что фотодиодик создает пропорциональое управление?

а о чем тогда вы тут спорили?
укатайка


ps с чувством юмора - у вас хреново - больше не буду шутить

Здесь никто и не собирался шутить, а для шутников на форуме есть резервация - вот там и резвитесь.

[dxp]

мдааа...
так что фотодиодик создает пропорциональое управление?

фотодиодик никакого управления не создает. фотодиодик создает ток, пропорциональный выходной оптической мощности лазера. Что непонятно?

а о чем тогда вы тут спорили?
укатайка

Не понятно, что Вас, уважаемый, так развеселило? А речь шла о том (если Вы не поняли), является ли описанный каскад на ОУ с RC в обратной связи ПИ регулятором.

ps с чувством юмора - у вас хреново - больше не буду шутить

Ну так объясните, в чем состоял Ваш юмор. Иначе он воспринимается как какой-то беспредметный стеб, граничащий с наездом.

[net]

мдааа...
так что фотодиодик создает пропорциональое управление?

фотодиодик никакого управления не создает. фотодиодик создает ток, пропорциональный выходной оптической мощности лазера. Что непонятно?

а о чем тогда вы тут спорили?
укатайка

Не понятно, что Вас, уважаемый, так развеселило? А речь шла о том (если Вы не поняли), является ли описанный каскад на ОУ с RC в обратной связи ПИ регулятором.

ps с чувством юмора - у вас хреново - больше не буду шутить

Ну так объясните, в чем состоял Ваш юмор. Иначе он воспринимается как какой-то беспредметный стеб, граничащий с наездом.

фотодиодик создает пропорциональное управление от тока (через свет- механизм в данном случае не важен)
а пропорционального управления через rc цепочку не осуществляется
ты хоть тут тресни - ато что приведено в формуле то это функция тока через rc а не сигнал ошибки
и пропопорциональная часть идет как раз через фотодиодик


а наличие R в цепочки позволяет изменять параметры переменной составляющей а не пропорциональной

[Владимир]

Да уж, коллеги..
Удивлен жаром и пафосом дискуссии. Вообще, подобные схемы часто рисуют во вводных статьях про основы работы ПИД-регуляторов, для юных пытливых читателей . Иногда попадаются также в подробных «аппликухах» на ОУ.
Правда, ОУ обычно включают по схеме неинвертирующего усилителя.

Не надо так.
Мне лично интересно было. Университет закончил давно, и нам это не читали. Точней читали, на не акцентировали , что это ПИ- регуляторы. Называли просто фильтрацией. Это так и есть в общем смысле. А уж при каких параметрах и для каких сигналов эта схема превращается в ПИ регулятор в определениях авторов это второй вопрос.
И предложенная простая схема привлекательна. Правда она еще обрастет элементиками при решении конкретных условий.

[Stanislav]

...Правда она еще обрастет элементиками при решении конкретных условий.

Это уж точно. Я всего лишь предложил эскиз, чтобы показать принцип.

Да уж, коллеги..
Удивлен жаром и пафосом дискуссии. Вообще, подобные схемы часто рисуют во вводных статьях про основы работы ПИД-регуляторов, для юных пытливых читателей . Иногда попадаются также в подробных «аппликухах» на ОУ.
Правда, ОУ обычно включают по схеме неинвертирующего усилителя.

А к чему все это? Вы пост #1 и схему к нему видели? Вот об этом и разговор. Жаль, что сам автор темы на нее забил...

[Владимир]

[quote name='Stanislav' date='Jan 14 2006, 14:26' post='77984']
[quote name='Владимир' post='77950' date='Jan 14 2006, 11:12']...Правда она еще обрастет элементиками при решении конкретных условий.[/quote]Это уж точно. Я всего лишь предложил эскиз, чтобы показать принцип.

[quote name='Wise' post='77925' date='Jan 14 2006, 01:56'] Да уж, коллеги..
Это точно. Принцип предложен. Реализация за исполнителем. Консультации к автору изложенного принципа

[Alexandr]

Предлагаю закончить флейм и высказываться только по существу вопроса. Тема интересная, закрывать не хочу, поэтому давайте не будем создать не информативных постов!

[dinam]

Когда я устраивался на работу моим испытательным заданием было сделать импульсное управление лазером. Я сделал на транзисторах, схему (в PCAD2002е) прилагаю в файле. И я применил пропорционально-дифференциальное управление для уменьшения фронтов.

Прикрепленные файлы

 Laser.rar ( 10.5 килобайт ) Кол-во скачиваний: 123

 

[Rifenshtal]

процесс все же очень плох). Вместо этого предлагаю следующую схему ПИ-регулятора (точнее, ее эскиз).

Питание может быть даже однополярным, а ожидаемое качество регулирования будет выше, чем в Вашей схеме. Если интересно, предлагаю обсудить подробнее.

А в случае однополярного питания корректно будет подавать землю на неинвертирующий вход? И как изменится формула выходного тока, если на неинвертирующий вход подать некоторое опорное напряжение?

Сообщение отредактировал Rifenshtal - Sep 19 2006, 07:07

[Stanislav]

процесс все же очень плох). Вместо этого предлагаю следующую схему ПИ-регулятора (точнее, ее эскиз).

Питание может быть даже однополярным, а ожидаемое качество регулирования будет выше, чем в Вашей схеме. Если интересно, предлагаю обсудить подробнее.

А в случае однополярного питания корректно будет подавать землю на неинвертирующий вход?

Ежели ОУ допускает работу при напряжении на входах более низких, чем минус питания, то корректно. Такие ОУ можно найти, например, у AD, LT или TI.

И как изменится формула выходного тока, если на неинвертирующий вход подать некоторое опорное напряжение?

Практически никак, но такой режим является предпочтительным, т.к. при наличии отрицательного смещения на фотодиоде уменьшается его барьерная ёмкость, вследствие чего повышается устойчивость системы регулирования, а также качество самого регулирования.
Только управляющее напряжение придётся отсчитывать от этого уровня.

[DS]

Ох, сколько я навидался сгоревших лазеров, которые пытались использовать в такой петле стабилизации - сигнал ФД - регулировка тока.

Обязательно надо разделять стабилизацию тока и оптической мощности по петлям и отслеживать допустимый ток..

[Stanislav]

Ох, сколько я навидался сгоревших лазеров, которые пытались использовать в такой петле стабилизации - сигнал ФД - регулировка тока.

Обязательно надо разделять стабилизацию тока и оптической мощности по петлям и отслеживать допустимый ток..

А что в данной схеме Вам не нравится?
Ток через ЛД стабилизирован, и от напряжения на нём не зависит.
Регулировка мощности осуществляется за счёт ОС.
Максимальный ток через ЛД задаётся резистором в эмиттере (или истоке, если применяется ПТ) и напряжением источника питания.
Возможно, будет желателен "плавный" пуск, но это уже другой вопрос.
Что ещё?

[DS]

Если речь идет о схеме от 12 января - нет контроля постоянного тока. Если система выйдет из устойчивого состояния, она спалит лазер. Я специально не занимался исследованиями, почемы в подобных схемах вылетают лазера, это просто мое наблюдение.
Есть следующие неприятные артефакты - интерференция на встроенном фотодиоде - при малом изменении тока (длина волны линейно меняется с током из-за изменения показателя преломления среды), может сильно в отдельных точках измениться сигнал с диода - причем в непредсказуемом направлении. Есть нагрев лазера - мощность сильно падает с температурой, и начиная с какого-то тока, чем больше Вы его поднимаете, тем сильнее падает мощность.
В общем рабочая схема такая - достаточно быстрый ГСТ с ограничением и к нему петля регулировки с интегратором.

[Stanislav]

Если речь идет о схеме от 12 января - нет контроля постоянного тока.

Простите, непонятно, что Вы подразумеваете под контролем постоянного тока? С моей точки зрения, например, он есть.

Если система выйдет из устойчивого состояния, она спалит лазер.

1. Каким образом правильно рассчитанная схема может выйти из устойчивого состояния?
2. Каким образом она может спалить лазер, если ток через него ограничен?

...В общем рабочая схема такая - достаточно быстрый ГСТ с ограничением и к нему петля регулировки с интегратором.

Простите, но, мне кажется, Вы не слишком внимательно прочитали тему. Это и есть регулируемый ГСТ с ограничением тока и петлёй ПИ-регулирования.

[DS]

Если все идет гладко, и условия включения питания удобные, такая схема будет работать. Но если что-то пойдет не так, она может не только не защитить лазер, но и поспособствовать его кончине. Если отрицательная обратная связь станет положительной по вышеприведенным причинам, интегратор будет наращивать ток до упора.

[Stanislav]

Если все идет гладко, и условия включения питания удобные, такая схема будет работать. Но если что-то пойдет не так, она может не только не защитить лазер, но и поспособствовать его кончине.

Простите, но я не понял совершенно ничего из написанного. Поясните, пожалуйста, как именно схема может способствовать его кончине?

Если отрицательная обратная связь станет положительной по вышеприведенным причинам, интегратор будет наращивать ток до упора.

1. Отрицательная ОС не станет положительной в нормальной схеме. Насколько я знаю, задержка в системе лазер-диод измеряется долями/единицами наносекунд. Цепи коррекции ОУ должны быть рассчитаны с учётом этого, если нужно высокое быстродействие ОС. На практике, однако, никакой дополнительной коррекции, скорее всего, не потребуется - достаточно взять ОУ с ед. усилением менее 50-100 МГц и внутренними корр. цепями.
2. ОС не может ни по каким причинам стать положительной во всём диапазоне частот. На НЧ она всегда будет отрицательной.
3. Регулятор будет увеличивать ток не "до упора", а, как следует из схемы, до значения
Imax = (Uп-Uлд)/R3,
где Uлд-напряжение на диоде.
Выбрав Imax < Iдоп (Iдоп - макс. допустимый ток через ЛД), получим гарантию от "спаливания".

[DS]

Я же уже писал - часто есть интеференция света на мониторном диоде, и перегрев лазера. При этом обратная связь может стать положительной. Существуют пики в питании. Зеркалам лазера Фабри-Перо, чтобы испортиться, надо порядка 10 нс.
Ну, в общем, если бы все было так просто, Wavelength Tech не смогла бы продавать свои платки питания лазерных диодов за 300$.

[Stanislav]

Я же уже писал - часто есть интеференция света на мониторном диоде, и перегрев лазера. При этом обратная связь может стать положительной.

Иными словами, даже при медленном увеличении тока через ЛД его оптическая мощность будет падать? При условии, что ток не превысит максимально допустимое значение?

...Существуют пики в питании.

Зачем?
Поставьте нормальный стабилизатор с нормальным конденсатором на выходе. Об этом уже говорилось в теме.

...Зеркалам лазера Фабри-Перо, чтобы испортиться, надо порядка 10 нс.

И что из того?

Ну, в общем, если бы все было так просто, Wavelength Tech не смогла бы продавать свои платки питания лазерных диодов за 300$.

А это вообще не довод. Фирма Wavelength Tech может продавать платки и за 3000$ и 30000$, мы же здесь обсуждаем возможные инженерные решения.
Вот и привели бы схемку для демонстрации правильного на Ваш взгляд принципа управления. Например, вот этого:

Обязательно надо разделять стабилизацию тока и оптической мощности по петлям и отслеживать допустимый ток..

[DS]

Если плясать от Вашей схемы, то надо взять npn транзистор, чтобы управляющее напряжение прилагалось относительно земли, а не питания. Лазер шунтируется обратновключенным Шоттки и НЗ контактами реле.
Реле управляется от триггерной схемы. Убрать пропорицональный канал (резистор), конденсатор зашунтировать ключом.
К эмиттерному резистору подключить компаратор, к питанию тоже. При превышении тока или падении питания надо закорачивать коденсатор ОУ и выключать реле. Включать реле, а затем ключ через некоторое время после нормального уровня питания.
Еще лучше разнести схему на два ОУ - один в генераторе тока, второй - интегратор обратной связи. И между ними ключик на землю, который вырубает генератор тока.
В питании LC фильтр поставить - небольшую индуктивность, чтобы наносекундные пички давила.

[Stanislav]

Если плясать от Вашей схемы, то надо взять npn транзистор, чтобы управляющее напряжение прилагалось относительно земли, а не питания.

Простите, но, по-моему, Вы недостаточно хорошо разобрались в схеме.
Управляющее напряжение прикладывается именно относительно земли, а не питания.
Можно, конечно, видоизменить схему под n-p-n транзистор, тогда "+" ЛД придётся подключить к Uп. Принципа регулирования, однако, это не изменит. Кроме того, ЛД-ФД пары часто изготавливаются с общим электродом (в данном случае приведён "тип P"), что предполагает подключение этого электрода к общему проводу.

...Лазер шунтируется обратновключенным Шоттки и НЗ контактами реле.
Реле управляется от триггерной схемы. Убрать пропорицональный канал (резистор), конденсатор зашунтировать ключом.
К эмиттерному резистору подключить компаратор, к питанию тоже. При превышении тока или падении питания надо закорачивать коденсатор ОУ и выключать реле. Включать реле, а затем ключ через некоторое время после нормального уровня питания.

Простите, зачем реле??? По-моему, Вы о наносекундах говорили?
Кроме того, о каком превышении тока идёт речь?

...Еще лучше разнести схему на два ОУ - один в генераторе тока, второй - интегратор обратной связи. И между ними ключик на землю, который вырубает генератор тока. В питании LC фильтр поставить - небольшую индуктивность, чтобы наносекундные пички давила.

Ничего не понятно. Лучше всё-таки нарисовать.

Вообще, эскиз схемы, нарисованный в посте #12, повторюсь, демонстрирует только принцип ПИ-регулирования мощностью лазерного диода с помощью ОУ. Если Вы предложите другой принцип - буду рад обсудить.

[anv0lk]

Вот схемка стабилизации излучения, в данном случае, светодиода. Выдрано из pdf на opt101, но идея понятна думаю будет

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Вот схемка стабилизации излучения, в данном случае, светодиода. Выдрано из pdf на opt101, но идея понятна думаю будет

Кому? Вы хоть понять-то успели, о чём речь идёт?
Ещё бы к закону Ома иллюстрацию привели, чтоли...

[Andr2I]

Очень содержательно обсуждение интересующего и меня вопроса. Правда у меня задача несколько другая, но тоже связана с лазерным диодом. Изучил довольно много литературы, но остался ряд концептуальных вопросов.
Понятно, что для обесечения долголетия лазера его надо защищать от перегрева (дефформация зеркал), перенапряжения и превышения тока (тоже эффект наверное больше термический). При этом обеспечение постоянной световой мощности, контролируемой петлей фотодиод - источник тока, выходит на первый план (включение и выключение - отдельная песня).
Естественно, что петля обратной связи имеет конечное быстродействие, более того для обеспечения стабильности (отсутствие генерации) это быстродействие предется уменьшить (местные обратные связи). С другой стороны лазерный диод может быть поврежден даже коротким импульсом (проскакивало здесь значение выраженное в наносекундах т.е. порядок 100 МГц). Есть еще опасность попадания в лазер отраженного света (по закону бутерброда зеркальная мыльница попадет под луч и точно отразит назад), в этом случае при фиксированном токе световая мощность возрастет и лазер опять погиб?
Возникает и проблема модуляции - если обратная связь бесконечно быстрая, то модуляции не будет (связь компенсирует все изменения), если медленная, то лазерный диод сгорит. Да и как, интересно, конролировать световую мощность в импульсе 10-20 нс? Петля, как мне кажется, не успеет.
Буду рад услышать Ваше мнение по данному вопросу.

[DS]

Если ток находится в пределах допустимого по паспорту, лазер не сгорит. Поэтому стабилизация мощности - вещь вторичная. Главное - качественный источник тока, который ни при каких обстоятельствах не позволит току выскочить за допустимые пределы.
Отражение вещь, конечно, тоже серьезная, но тут надо оценивать, сколько может излучения вернуться. Если все 100 %, то надо предусматривать оптику, которая это предотвратит, небольшие блики лазеру не повредят. Зеркало ПП лазера отражает 30-40 %, если я правильно помню, поэтому для существенного изменения мощности надо возвращать сравнимое количество света.
Обратную связь по мощности лучше делать настолько медленной, на сколько позволяет задача.

[Andr2I]

2DS
А как быть при необходимости модулировать лазер и если импульс проскакивает редко? Достаточно ли будет ограничить ток лазера максимально допустимым и забыть про температуру и прочее? Как в этом случае контролировать оптическую мощность - петля фотодиод-усилитель даст некую интергральную величину, которая очень сильно зависит от скважности импульсов.
У analog.com прочитал, что необходимо задавать два тока - ток смещения (дабы выйти на линейный учаток) и ток модуляции. Но из описания драйвера ADN2871, как я понял, фотодиод управляет только начальной световой мощностью. В идеале, хотелось бы запоминать два уровня световой мощности (ноль и единица) и корректировать их значение в зависмости от температуры и времени жизни лазера. Но даже для импульсов порядка 100 нс эта задача довольно сложная, а для 10 нс еще хуже. Можно конечно интегрировать входной цифровой сигнал и корректировать среднюю световую мощность - если единиц мало, то и средняя мощность меньше, но входной параметр один - средний ток фотодиода, а на выходе два коэффициента - ток модуляции и ток смещения.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DS]

Если нужна быстрая и линейная модуляция, то подставка действительно нужна. Иначе включение генерации может запаздывать. В импульсном режиме единственный разумный подход - замерять амплидуту импульса с фотодиода и вносить в ток коррекцию к следующему импульсу. Стабилизировать мощность во время короткого импульса бессмысленно.
Подставку держать сложно. Если высокие требования к силе света - надо использовать внешний модулятор, а лазер использовать в режиме CW.

[Andr2I]

Что такое "подставка"?

Замерять амплитуду импульса можно, но геморойно - шустрый усилитель + выборка-хранение+(по хорошему) оцифровка +ЦАП. Можно специально микроконтроллер поставить или FPGA. Однако...

Сравнивать среднюю световую мощность с проинтегрированным значением логического входа более привлекательно, но непонятно как.

Маленько еще репу почешу может есть какой выход.

[Stanislav]

Что такое "подставка"?

Наверное, это ток, превышающий некий порог, за которым начинается резонансная генерация света.

...Замерять амплитуду импульса можно, но геморойно - шустрый усилитель + выборка-хранение+(по хорошему) оцифровка +ЦАП. Можно специально микроконтроллер поставить или FPGA. Однако...

Сравнивать среднюю световую мощность с проинтегрированным значением логического входа более привлекательно, но непонятно как.

Маленько еще репу почешу может есть какой выход.

Вы бы задачу конкретизировали - глядишь, выход бы и нашёлся.

[Andr2I]

Задача - запитать лазерный диод для ВОЛС. Возможность работы в непрерывном (требование - стабильность 0,5% в течении 5 часов) и модулированном режиме (модуляция от 10 кГц до 10 МГц, требование - стабильность импульса 5%).

[DS]

Тогда надо УВХ, микроконтроллер и ЦАП. Только если Вы будете использовать лазер с волокном, для дочности в 5%, не говоря уже о 0.5% надо использовать волоконный ответвитель с фотодиодом, а не внутренний диод лазера. Из-за температурных расширений коэффициент попадания в волокно может серьезно меняться.

[Stanislav]

Задача - запитать лазерный диод для ВОЛС. Возможность работы в непрерывном (требование - стабильность 0,5% в течении 5 часов) и модулированном режиме (модуляция от 10 кГц до 10 МГц, требование - стабильность импульса 5%).

А каковы параметры модуляции? Мощность в паузе, длительность импульса?

[Andr2I]

2Stanislav
Мощность в паузе минимальна. Как я понял ЛД не любят работать без смещения - видимо при импульсе увеличиваются температурные градиенты. Поэтому предполагаю, что это та самая подставка.
Модулированный сигнал - первоначально одиночная единица, а затем (возможно) серия единиц и нулей (кусок ПСП). Длительность единицы и паузы между единицами - от 100 нс до 100 мкс. Время между пачками - десятки миллисекунд.

[Andr2I]

2Stanislav
На 3-й странице приведен улученный вариант Вашей схемы с R4. Что-то на счет увеличения стабильности работы на ВЧ не понятно.
Как мне представляется, данный резистор будет компенсировать входные токи ОУ (при условии что эти токи одинаковы для + и - входов ОУ), а вот к образованию местной ОС отношения не имеет (более того если играли паразитные емкости монтажа, то теперь по + и - их действие приемно сравняется).

Как Вы считаете применительно к Вашей схеме, ОУ с каким быстродействием будет лучше?

[Stanislav]

...Модулированный сигнал - первоначально одиночная единица, а затем (возможно) серия единиц и нулей (кусок ПСП). Длительность единицы и паузы между единицами - от 100 нс до 100 мкс. Время между пачками - десятки миллисекунд.

Дальномер делаете? Или датчик какой-то?

2Stanislav
На 3-й странице приведен улученный вариант Вашей схемы с R4. Что-то на счет увеличения стабильности работы на ВЧ не понятно.
Как мне представляется, данный резистор будет компенсировать входные токи ОУ (при условии что эти токи одинаковы для + и - входов ОУ), а вот к образованию местной ОС отношения не имеет (более того если играли паразитные емкости монтажа, то теперь по + и - их действие приемно сравняется).

Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ. Правда, такой способ не гарантирует устойчивости, если опер "загудел".

...Как Вы считаете применительно к Вашей схеме, ОУ с каким быстродействием будет лучше?

В принципе, такая схема способна решить Вашу задачу, хотя и должна быть доработана для соответствия конкретным условиям. ОУ потребуется достаточно шустрый, с частотой ед. усиления порядка сотен мегагерц, благо сейчас это не проблема. Возможно также применение трансимпедансного усилителя.
Для того, чтобы осуществить конкретный расчёт, нужны параметры лазера, а также, если это возможно, параметры внутренней ОС.

[Andr2I]

Дальномер делаете? Или датчик какой-то?

Дальномер.

Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ. Правда, такой способ не гарантирует устойчивости, если опер "загудел".

Сразу не вспомню, но где-то я встречал такое - "коррекция грубой силой" - возможно Хоровиц, но сейчас поискал не нашел. Но что-то мне не нравится в этом. По моим представлениям устойчивость схемы будет только хуже, поскольку в петле местной обратной связи появится дополнительная интегрирующая RC цепь - дополнительный сдвиг фазы.

В принципе, такая схема способна решить Вашу задачу, хотя и должна быть доработана для соответствия конкретным условиям. ОУ потребуется достаточно шустрый, с частотой ед. усиления порядка сотен мегагерц, благо сейчас это не проблема. Возможно также применение трансимпедансного усилителя.

Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.

[dinam]

Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.

Я тоже такое замечал. Подаю на лазер ток, а фотодиод начинает генерировать ток через 0.5 микросекунд, если мне память не изменяет.

[DS]

500 нс - это время развития генерации в лазере, если не было подставки тока. Быстродействие фотодиода - единицы нс, никак не должно влиять на работу петли обратной связи.
Играйтесь для начала с 5 долларовыми лазерами, пока гореть не перестанут. Для начала они у Вас будут гореть по самым разным причинам, не только из-за системы стабилизации. У меня есть знакомые, у которых лазера горели при включении в комнате лампы дневного света.

[Stanislav]

Сразу не вспомню, но где-то я встречал такое - "коррекция грубой силой" - возможно Хоровиц, но сейчас поискал не нашел. Но что-то мне не нравится в этом. По моим представлениям устойчивость схемы будет только хуже, поскольку в петле местной обратной связи появится дополнительная интегрирующая RC цепь - дополнительный сдвиг фазы.

Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.
Лучше, конечно, брать опера с выводами цепи коррекции "на улице". Однако, сейчас таких практически не делают, вот и приходится иногда извращаться.
Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..

...Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.

Схема управдения должна иметь как можно меньшие линейные размеры, и монтироваться с лазером в одном блоке.
Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.
Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили.

[Andr2I]

2DS

Играйтесь для начала с 5 долларовыми лазерами, пока гореть не перестанут. Для начала они у Вас будут гореть по самым разным причинам, не только из-за системы стабилизации. У меня есть знакомые, у которых лазера горели при включении в комнате лампы дневного света.

Совет хороший, но это для шибко трудолюбивых. Я просто на первых парах думаю ограничить максимальный ток раза в 3 меньше номинального. Если будет генерация будем париться, если нет увеличу ток. И вообще на первых парах емкость на 2 мкф повешу с выхода ОУ на его - вход.


2Stanislav

Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ.

Я так и понял - ОУ усиливает разность входного сигнала, если разность уменьшается (за счет падения напряжения на доп.резисторе), то это эквивалентно уменьшению коэффициента усиления, но при этом возникает сдвиг фазы (грубо заряд емкости через этот резистор) и как следствие возможность возбуждения (о чем Вы и писали).

Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.

Основная цепь коррекции это RC цепь в обратной связи на эмиттерный резистор? Тогда входная емкость и доп.резистор и на нее скажутся (в плане уменьшения запаса устойчивости).

Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..

Это за счет уменьшения емкости фотодиода и как следствие уменьшения шума?

Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.

Сомневаюсь я на счет возможности работы на высоких (более 10 КГц) частотах. Но если возможно, то придется задавать оба уровня ЦАПами и коммутировать их ключом (или быстрый ЦАП поставить).

Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили.

А есть ли в указочном лазере фотодиод? Может и попробую (после гибели дорогого).

[_artem_]

Посмотрите документ "Opamp for everyone". Можно скачать с сайта техас инструментс. Там вполне доходчиво написано про устойчивость ОУ. Сдвиг по фазе не только определяется номиналами корректируюших цепочек в цепи обратной связи ОУ а также самим ОУ. То есть Вам надобно оценить коэффициент усиления по цепи обратной связи, диапазон частот обратной связи регулирования мощности лазера и выбирать подходяший ОУ даюший требуемое усиление на максимальной частоте с учетом устойчивости работы .

[DS]

Дело, конечно, хозяйское, но если Вы с лазерами раньше дела не имели, то он у Вас и с в 3 раза меньшим током умудрится сгореть.

[Andr2I]

2artem
Спасибо, обязательно посмотрю. Там что-то новое или те же диаграммы Боде? У меня проблема в том, что в цепи ОС стоит элемент, быстродействие которого зависит от тока, протекающего через него. Как это обойти не знаю.

[Andr2I]

2DS
Как то Ваши слова не повышают моего боевого духа. А где можно купить лазеры по 5 баксов?

[DS]

Если с фотодиодам - то смотрите запчасти к CD/DVD, без диода - указки.

[Herz]

Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$.

А какой это лазер Вы собираетесь применять?

[Stanislav]

Я так и понял - ОУ усиливает разность входного сигнала, если разность уменьшается (за счет падения напряжения на доп.резисторе), то это эквивалентно уменьшению коэффициента усиления, но при этом возникает сдвиг фазы (грубо заряд емкости через этот резистор) и как следствие возможность возбуждения (о чем Вы и писали).

Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.

Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.

Основная цепь коррекции это RC цепь в обратной связи на эмиттерный резистор? Тогда входная емкость и доп.резистор и на нее скажутся (в плане уменьшения запаса устойчивости).

Я не совсем правильно выразился - коррекция по входу относится только к регулятору, а RC в ОС - ко всей системе автоматического регулирования. Так, например, ОУ может будиться и "сам по себе", даже без учёта ОС по световому потоку, и коррекция по входу уменьшает вероятность такого самобуда.
Правда, коррекцию можно сделать и по-другому...

Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..

Это за счет уменьшения емкости фотодиода и как следствие уменьшения шума?

Ну, шум вряд ли сильно уменьшится, а вот ёмкость - уменьшится.

Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.

Сомневаюсь я на счет возможности работы на высоких (более 10 КГц) частотах. Но если возможно, то придется задавать оба уровня ЦАПами и коммутировать их ключом (или быстрый ЦАП поставить).

Почему сомневаетесь?
У любого быстрого ЦАПа есть глитчи - неприятный звон на выходе. Может быть фатальным

Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили.

А есть ли в указочном лазере фотодиод? Может и попробую (после гибели дорогого).

Честно говоря, не знаю, не разбирал. Однако, в магазинах лежат трёх-, реже - четырёхвыводные ЛД рублей по 300-500. Мне казалось, что такие и стоят в указках.
А зачем сначала жечь дорогой? Всему своё время...

2artem
Спасибо, обязательно посмотрю. Там что-то новое или те же диаграммы Боде? У меня проблема в том, что в цепи ОС стоит элемент, быстродействие которого зависит от тока, протекающего через него. Как это обойти не знаю.

В цепи какой ОС? По световому потоку?

[DS]

Stanislav, емкостью встроенного в лазер диода, я думаю вполне можно пренебречь - даже без смещения она будет сравнима с входной емкостью ОУ - немолько пф. Хотя смещение, конечно, желательно подавать.

[Stanislav]

Stanislav, емкостью встроенного в лазер диода, я думаю вполне можно пренебречь - даже без смещения она будет сравнима с входной емкостью ОУ - немолько пф. Хотя смещение, конечно, желательно подавать.

Ну, у хорошего ОУ ёмкость - меньше пики, если склероз не изменяет. А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ, как показано на рисунке:

Здесь Uзап - запирающее смещение. Базу нужно "заземлить" по переменному току на -U.

[DS]

Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.

[Andr2I]

2Herz
Сейчас под руками нет названия и данных, но по памяти 1 мВт, 40 мА, для фотодиода - 500 мкА, 20 пФ.

2Stanislav

Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.

Я с Вами согласен. Скорее всего это все "ловля блох". И если подвесить емкость 1Н с выхода ОУ на его - вход будет еще стабильнее, но в плане быстродействия...

Почему сомневаетесь?
У любого быстрого ЦАПа есть глитчи - неприятный звон на выходе. Может быть фатальным.

Сомневаюсь, поскольку вижу на модели либо завал фронтов (LM124) или генерацию (для более быстродействующих).
На счет глитчей - золотые слова. Даже при моделировании после подачи ступеньки виден либо звон, либо завал фронтов. От параметров RC цепи сильно зависит.

В цепи какой ОС? По световому потоку?

Да по световому потоку. Откуда думаю и все проблемы (пока теоретические). А так я ОУ и на 10-50 МГц наблюдал - все работает, правда на прямоугольниках обычно со звоном.

А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ

Для низких частот это не нужно, а на высоких может дать дополнительный сдвиг фазы. Конечно уменьшение емкости уменьшит усиление ВЧ шума ОУ. Но с другой стороны, как я понимаю, фотодиод при изменении фототока все равно сначала будет перезаряжать этим же током свою емкость, а уж потом менять ток коллектора. Да и работать транзистор будет в режиме микротоков - по частоте сильно не разгонишься. Пока для меня это спорное решение.

[Stanislav]

Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.

Не уверен. Здесь от количественных соотношений всё зависит. Например, есть ОУ с common-mode ёмкостью порядка 1 пФ (у AD видел когда-то), а ёмкость фотодиода - думается, порядка 10 пФ. Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).

[Andr2I]

Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.

На модели у меня так и получается. При R=1K (C=2мкФ) наиболее стабильно и фронты определяются только самим ОУ.

Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).

Емкость 20пФ, рабочий ток 500 мкА.

[Stanislav]

Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.

Ещё задержку в системе лазер-фотодетектор сбрасывать со счетов нельзя. Собственная задержка "быстрого" ОУ может быть существенно меньше.

На модели у меня так и получается. При R=1K (C=2мкФ) наиболее стабильно и фронты определяются только самим ОУ.

Что-то ёмкость велика больно... Для хорошего ОУ и задержки ОС по световому потоку 1-2 нС она должна составить единицы-десятки пикофарад.

Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).

Емкость 20пФ, рабочий ток 500 мкА.

Ага, теперь более понятно.
Думается, лучше всё же использовать схему на транзисторе, или применить быстродействующий усилитель с токовым входом (у AD такие есть).

[Andr2I]

2Stanislav

Что-то ёмкость велика больно... Для хорошего ОУ и задержки ОС по световому потоку 1-2 нС она должна составить единицы-десятки пикофарад.

При малых емкостях для длинных импульсов (100мкс) наблюдается наклон полок (типичная картина дифференцирования - игла-спад).

Ага, теперь более понятно.
Думается, лучше всё же использовать схему на транзисторе, или применить быстродействующий усилитель с токовым входом (у AD такие есть).

Это параметры реального лазера, а моделирую я с чем нашел (параметров не знаю, но сейчас попробую померить).
Схема на тразисторе - это с общей базой?
А чем поможет токовый вход? Более высоким быстродействием ОУ?

[Andr2I]

2Stanislav
Емкость фотодиода модели 5-7 пФ.

[Stanislav]

При малых емкостях для длинных импульсов (100мкс) наблюдается наклон полок (типичная картина дифференцирования - игла-спад).

Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?

Это параметры реального лазера, а моделирую я с чем нашел (параметров не знаю, но сейчас попробую померить).
Схема на тразисторе - это с общей базой?
А чем поможет токовый вход? Более высоким быстродействием ОУ?

Тем, что в усилителе с токовым входом входные транзисторы также включены с ОБ, и тау входной цепи, вследствие этого, малО. Это избавляет от необходимости использовать внешнюю схему.

[Stanislav]

Простите, пропустил этот Ваш пост.

Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.

Я с Вами согласен. Скорее всего это все "ловля блох". И если подвесить емкость 1Н с выхода ОУ на его - вход будет еще стабильнее, но в плане быстродействия...

Не будет. Скорее всего, получится генератор, или звон будет сильным. Пропорционально-интегрирующая цепочка ставится не зря - ограничивается глубина ООС на ВЧ.

...Сомневаюсь, поскольку вижу на модели либо завал фронтов (LM124) или генерацию (для более быстродействующих).

Генерация - скорее всего, из-за неправильных параметров цепи ОС (слишком велик резистор).

На счет глитчей - золотые слова. Даже при моделировании после подачи ступеньки виден либо звон, либо завал фронтов. От параметров RC цепи сильно зависит.

Нет, глитчи - это нелинейный импульсный процесс на выходе ЦАП, связанный с неодновременностью переключения его коммутирующих элементов. Правда, в современных ЦАП этот эффект значительно уменьшен.

...А так я ОУ и на 10-50 МГц наблюдал - все работает, правда на прямоугольниках обычно со звоном.

ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.

А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ

Для низких частот это не нужно, а на высоких может дать дополнительный сдвиг фазы. Конечно уменьшение емкости уменьшит усиление ВЧ шума ОУ. Но с другой стороны, как я понимаю, фотодиод при изменении фототока все равно сначала будет перезаряжать этим же током свою емкость, а уж потом менять ток коллектора. Да и работать транзистор будет в режиме микротоков - по частоте сильно не разгонишься. Пока для меня это спорное решение.

Всё не так. Тау цепи будет малО, поэтому, сдвиг фазы в цепях ООС уменьшится.
И почему микротоков? 500 мкА - это далеко не микроток.

[Andr2I]

2Stanislav

Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?

Ну игла сильно сказано. Что-то похожее но гораздо шире вижу при изменении напряжения управления - фронт и спад проходят, а горизонтальные части заваливаются. Процесс для LM124 - апериодический, для OPA602 - колебательный характер.

Не будет. Скорее всего, получится генератор, или звон будет сильным. Пропорционально-интегрирующая цепочка ставится не зря - ограничивается глубина ООС на ВЧ.

На моделе на заводится при изменении емкости от 0,1пФ до 1 мкФ. Звона нет, но фронты заваливаются.

Генерация - скорее всего, из-за неправильных параметров цепи ОС (слишком велик резистор).

Резистор 1К - куда меньше?

Нет, глитчи - это нелинейный импульсный процесс на выходе ЦАП, связанный с неодновременностью переключения его коммутирующих элементов. Правда, в современных ЦАП этот эффект значительно уменьшен.

Вроде, в оригинале, глитчи это "иголки", возникающиее при коммутации логических элементов с различным быстродействием (асинхронная схема). Соласен, что звон называть иголкой не хорошо, но в данном случае мысль была об опасности выбросов по току питания лазера в независимости от природы выброса. А что касается звона ЦАП (иголок), так там на выходе обычно емкость прикручивают. Что касается природы этих иголок, то тут вообще спорный вопрос - неодновременность переключения или несогласованность линии для каждого разряда.

ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.

Частота единичного усиления была 300МГц (AD8061).

Всё не так. Тау цепи будет малО, поэтому, сдвиг фазы в цепях ООС уменьшится.
И почему микротоков? 500 мкА - это далеко не микроток.

На счет тау цепи согласен. А как в плане стабильности - базовый ток плавает - ошибка в определении световой мощности.

[Stanislav]

2Stanislav

Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?

Ну игла сильно сказано. Что-то похожее но гораздо шире вижу при изменении напряжения управления - фронт и спад проходят, а горизонтальные части заваливаются. Процесс для LM124 - апериодический, для OPA602 - колебательный характер.

Надо бы схему и диаграммки посмотреть, а то так непонятно.

ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.

...Частота единичного усиления была 300МГц (AD8061).

ОУ посмотрел - на первый взгляд, примерно то, что надо.
А Вы моделируете в симуляторе или "в натуре"?

На счет тау цепи согласен. А как в плане стабильности - базовый ток плавает - ошибка в определении световой мощности.

Ну, она будет менее процента, да и всё равно калибровать придётся...

[Andr2I]

2Stanislav

ОУ посмотрел - на первый взгляд, примерно то, что надо.
А Вы моделируете в симуляторе или "в натуре"?

Пока только моделирую в ORCAD9.2 (PSpice). Но буду пробовать в железе. А усилитель этот я в другой задаче уже тряс - прямоугольники и синус хорошо усиливает. Правда там на выходе транзистора не было.

Кроме того, думаю не туда я смотрю... Все монстры (TI, Analog, MAX) свои драйверы стьабилизируют на постоянном токе (параллельно фотодиоду емкость 1Н и после токового зеркала еще 1мкФ). Что они дураки? Может и мне взять медленный прецизионный операционник, задавить его усиление на частоте выше 100 Гц и "мама не горюй".

[Stanislav]

Пока только моделирую в ORCAD9.2 (PSpice). Но буду пробовать в железе. А усилитель этот я в другой задаче уже тряс - прямоугольники и синус хорошо усиливает. Правда там на выходе транзистора не было.

С транзистором особых проблем не будет (если, конечно, он достаточно быстродействующий) - повторитель по отношению к ОС всё-таки.

...Кроме того, думаю не туда я смотрю... Все монстры (TI, Analog, MAX) свои драйверы стьабилизируют на постоянном токе (параллельно фотодиоду емкость 1Н и после токового зеркала еще 1мкФ). Что они дураки? Может и мне взять медленный прецизионный операционник, задавить его усиление на частоте выше 100 Гц и "мама не горюй".

Не представляю, о чём идёт речь, но с медленным опером ни о каких 100 нС мечтать не приходится.
Вы бы схему модели выложили - думаю, можно было бы её "довести до ума".

[Andr2I]

2Stanislav

С транзистором особых проблем не будет (если, конечно, он достаточно быстродействующий) - повторитель по отношению к ОС всё-таки.

Вот как раз у меня эмиттерный повторитель несколько лет назад и "звенел". Кончилось добавкой резистора в цепь коллектора. Я так понимаю (задним умом, там и монтаж "помог").

Не представляю, о чём идёт речь, но с медленным опером ни о каких 100 нС мечтать не приходится.

Думаю сделать два медленных регулятора и один коммутировать.
Сигнал с фотодиода синхронно коммутировать ключами (после усилителя) на их входы, в зависимости от передаваемых данных.
Но тоже не очень нравится.

Вы бы схему модели выложили - думаю, можно было бы её "довести до ума".

Так схема практичеки Ваша. Лазер взял для какого была модель. Моделирую больше для понимания - к реальному лазеру отношения не имеет и расчет RC - только нулевое приближение. Очень беспокоят выбросы тока лазера при фронтах и спадах сигнала. Хотелось бы и корроткий импульс и без звона. Как правило, у реальных схем звона еще больше.
Интересно, что задавить быстродействие Вашей схемы не получается. Вешал емкость и параллельно ОУ и параллельно база-коллектор - фронты меняются, а сигнал не интегрируется. Когда поставил 22мкФ пошла НЧ генерация. Интересно, существуют сейчас ОУ с внешней коррекцией? или с большим запасом по фазе (что бы были стабильны при -20дБ усилении)?
Если есть желание и PSpice, могу файл схемы выслать или выложить.