Подскажите по структуре усилителя заряда Опции

[EvGenius]

Доброго времени суток!

Подскажите пожалуйста для чего в данной схеме нужен резистор R8?
А так же какой операционник подобрать чтобы обеспечить полосу до 20-30кГц?

Заранее благодарен.[attachment=14950:attachment]

Сообщение отредактировал EvGenius - Oct 31 2007, 19:13

Эскизы прикрепленных изображений

 

[deemon]

Подскажите пожалуйста для чего в данной схеме нужен резистор R8?

Я так мыслю , что цепь R13-R8-R7 служит в этой схеме делителем , который уменьшает напряжения на резисторах R12 и R9 . Это сделано , видимо , для того , чтобы уменьшить их сопротивления и не применять очень высокоомные резисторы . Без этого делителя резисторы были бы не 3 мом , а 120 мом .

[Herz]

Доброго времени суток!

Подскажите пожалуйста для чего в данной схеме нужен резистор R8?

Для регулировки усиления. Приведенная схема - дифференциальный усилитель с возможностью регулировки усиления одним резистором. Для этого должно выполнятся условия равенств R5=R6, R9=R12 и R7=R13. Тогда выходное напряжение будет определяться так: (U2-U1)*((R7+R9)/R5+2R7*R9/R5*R8)

[Tanya]

Вообще говоря, это дифференциальный интегратор... модифицированный. Огласите номиналы всех резисторов..., пожалуйста.

[deemon]

Вообще говоря, это дифференциальный интегратор... модифицированный. Огласите номиналы всех резисторов..., пожалуйста.

Ну , по идее ( внутренний голос мне подсказывает ) , там R7=R13 , а R9=R12 .

Я тут ещё подумал ..... всё равно не вижу я другого смысла в этих делителях , кроме уменьшения номинала высокоомных резисторов . Надо полагать , это резисторы служат для медленного разряда интегратора , а с очень высокомными , как видно , была напряжёнка - не нашлось на складе .

[Tanya]

Ну , по идее ( внутренний голос мне подсказывает ) , там R7=R13 , а R9=R12 .

Я тут ещё подумал ..... всё равно не вижу я другого смысла в этих делителях , кроме уменьшения номинала высокоомных резисторов . Надо полагать , это резисторы служат для медленного разряда интегратора , а с очень высокомными , как видно , была напряжёнка - не нашлось на складе .

А может, это не внутренний, а вражеский голос...
Если для нижнего конденсатора нашелся резистор... Они должны быть равны... - тоже голос был...

[deemon]

А может, это не внутренний, а вражеский голос...
Если для нижнего конденсатора нашелся резистор... Они должны быть равны... - тоже голос был...

Ну да , резисторы на 3 мом нашлись , а вот 120 мом - не нашлись ..... нужны же были на 120 .... вот и пошли на такой ход Я же это и имел в виду ......

[Tanya]

Ну да , резисторы на 3 мом нашлись , а вот 120 мом - не нашлись ..... нужны же были на 120 .... вот и пошли на такой ход Я же это и имел в виду ......

А я, нет... Разряд верхней и нижней цепочек должен одинаково проистекать... Слышу такой голос...

[deemon]

А я, нет... Разряд верхней и нижней цепочек должен одинаково проистекать... Слышу такой голос...

Ну так при одинаковых резисторах сверху и снизу он и будет одинаковым , в смысле - разряд . Или нет ?

Хотя , вот же интересно ...... тут всё ещё хитрее , чем я думал сначала . Ведь для синфазной составляющей заряда скорость разряда не будет уменьшаться за счёт этих делителей . А для дифференциальной - будет . Вот оно как ...... так что тут идея не просто в виртуальном "увеличении" резиков . Интересно , а где применяется этот каскад ?

[Tanya]

Ну так при одинаковых резисторах сверху и снизу он и будет одинаковым , в смысле - разряд . Или нет ?

Хотя , вот же интересно ...... тут всё ещё хитрее , чем я думал сначала . Ведь для синфазной составляющей заряда скорость разряда не будет уменьшаться за счёт этих делителей . А для дифференциальной - будет . Вот оно как ...... так что тут идея не просто в виртуальном "увеличении" резиков . Интересно , а где применяется этот каскад ?

Что-то я Вас не пойму, или Вы меня... Если забыть про R8 и R13, то будет дифференциальный интегратор, если при этом еще R12=R9+R7....
А зачем эта добавочная цепочка - сказать затрудняюсь - надо бы номиналы посмотреть... Зачем гаданием заниматься....

[deemon]

Что-то я Вас не пойму, или Вы меня... Если забыть про R8 и R13, то будет дифференциальный интегратор, если при этом еще R12=R9+R7....
А зачем эта добавочная цепочка - сказать затрудняюсь - надо бы номиналы посмотреть... Зачем гаданием заниматься....

Кажется , я вроде понял ....... смотрите , если номиналы одинаковы , то что будет ? Нарисуем схему в более понятном виде :



Так вот , если на какой-то конденсатор занести заряд Q , то напряжение на выходе сразу поднимется до некоего значения U=Q/C , а что дальше ? А дальше - делитель поделит это напряжение , и через резисторы R9 и R12 произойдёт быстрое перераспределение зарядов на конденсаторах , так чтобы уменьшилось синфазное напряжение на входах ОУ . Скажем , если напряжение на С3 станет равным +5 вольт , то и Uвых сразу станет равно +5 вольт , а потом через эти резисторы произойдет переток зарядов , и на обоих входах напряжения станут близки к +2,5 ( уменьшится синфазное напряжение ) , при этом напряжение на выходе так и будет оставаться ( в первом приближении ) +5 вольт ..... а вот потом - будет происходить вторая фаза разряда - медленная , при которой "эффективные" значения R9 и R12 как бы станут в 40 раз больше , и вот так уже этот интегратор и разрядится до 0 . Интересно только , зачем это понадобилось ?

Зачем гаданием заниматься....

А это не гадание , это - дедукция Помните Шерлока Холмса ? Любил он это дело ......... и я люблю .


Таким образом , здесь остаётся всего два варианта :

Или на вход этой схемы всегда ( по принципу действия девайса , где это всё стоит ) поступают строго противофазные заряды , и тогда смысл этого схемного решения заключается , действительно , в замене высокоомных резисторов на более низкоомные .

Или же , что очень может быть - заряды могут поступать по-разному , и эта схема служит для предотвращения перегрузки входов ОУ большим синфазным напряжением , так как , очевидно , полезным сигналом служит именно информация о РАЗНОСТИ зарядов , поступивших на вход .

В общем , надо подождать , пока автор темы появится и расскажет , откуда взялась сия странная схема

Сообщение отредактировал deemon - Nov 1 2007, 12:04

[EvGenius]

Ваши внутренние голоса вас не подвели (по поводу номиналов) ) Но все равно выкладываю полноценную схему (даже расширенную).
Это усилитель заряда применяемый в качестве первичного преобразователя сигнала с пьезоэлектричесокого датчика виброускорения.
У датчика - дифференциальный (симметричный) зарядовый выход (с очень большим импедансом). Интегратор преобразует заряд в пропорциональное ему напряжение.
Объясните, плз, поподробнее зачем используется такой хитрый резистивный делитель. ( Не силен я в аналоговых схемах.... )
Еще раз хотелось бы уточнить по поводу полосы пропускания данного каскада.

Сообщение отредактировал EvGenius - Nov 1 2007, 13:51

Эскизы прикрепленных изображений

 

[deemon]

Ага , похоже , что так оно и есть ! Делитель , видимо , действительно служит для быстрого снятия с кондёров заряда , возникшего из-за синфазных наводок на датчик , а также - очень малых токов утечки , которые тоже могут попасть на вход и , зарядив кондёры , перегрузить вход ОУ . А для дифференциального сигнала постоянная времени разряда получается в (R13+R7)/R8=44 раз больше , чем для синфазного . Эквивалентное сопротивление разряда будет 132 мом .
Можно вычислить частоту среза снизу Fср1=1/(2*pi*132*10E6*330*10E-12)=3,65 Гц . А полоса сверху будет зависеть от внутренего сопротивления датчика и частотных свойств ОУ .......

[Herz]

Ну , по идее ( внутренний голос мне подсказывает ) , там R7=R13 , а R9=R12 .

Правильно подсказывает.

Я тут ещё подумал ..... всё равно не вижу я другого смысла в этих делителях , кроме уменьшения номинала высокоомных резисторов . Надо полагать , это резисторы служат для медленного разряда интегратора , а с очень высокомными , как видно , была напряжёнка - не нашлось на складе .

В общем, да - теоретически можно было бы обойтись очень высокоомными резисторами. Проблема в том, что таких сверхвысокоомных резисторов может не только не оказаться на складе, но и не выпускаться вообще. Кроме того, проблемы применения сверхвысокоомных резисторов известны - ёмкость, утечки... Ну и найти два достаточно идентичных сверхвысокоомных резистора - задача ещё та.

А это не гадание , это - дедукция Помните Шерлока Холмса ? Любил он это дело ......... и я люблю .


Таким образом , здесь остаётся всего два варианта :

Или на вход этой схемы всегда ( по принципу действия девайса , где это всё стоит ) поступают строго противофазные заряды , и тогда смысл этого схемного решения заключается , действительно , в замене высокоомных резисторов на более низкоомные .

Или же , что очень может быть - заряды могут поступать по-разному , и эта схема служит для предотвращения перегрузки входов ОУ большим синфазным напряжением , так как , очевидно , полезным сигналом служит именно информация о РАЗНОСТИ зарядов , поступивших на вход .

В общем , надо подождать , пока автор темы появится и расскажет , откуда взялась сия странная схема

Вы не совсем правы, тут гадать действительно нечего, Tanya правильно обозвала этот каскад дифференциальным интегратором. А Т-мосты в ОС применяются для увеличения эквивалентного сопротивления: создания большого Rос при помощи резисторов небольших номиналов, тут чутьё Вас не подвело. Это - разновидность такой цепочки для дифференциального включения. Ничего более. Снижение влияния синфазного напряжения - как раз функция дифкаскада. К тому же, менять эквивалентное сопротивление, не нарушая симметрии, в этой схеме возможно, изменяя номинал единственного резистора - R8.
Только о разности не зарядов речь, а напряжений.

Ваши внутренние голоса вас не подвели (по поводу номиналов) ) Но все равно выкладываю полноценную схему (даже расширенную).
Это усилитель заряда применяемый в качестве первичного преобразователя сигнала с пьезоэлектричесокого датчика виброускорения.
У датчика - дифференциальный (симметричный) зарядовый выход (с очень большим импедансом). Интегратор преобразует заряд в пропорциональное ему напряжение.
Объясните, плз, поподробнее зачем используется такой хитрый резистивный делитель. ( Не силен я в аналоговых схемах.... )

Видите ли, усилителем заряда или интегратором тока, (дифференциальным, естественно) этот каскад был бы при отсутствии резисторов R5, R6. А в таком виде это именно дифференциальный интегратор напряжения, он интегрирует разность напряжений между входами. О назначении "хитрого резистивного делителя" я вроде растолковал.

[EvGenius]

Видите ли, усилителем заряда или интегратором тока, (дифференциальным, естественно) этот каскад был бы при отсутствии резисторов R5, R6. А в таком виде это именно дифференциальный интегратор напряжения, он интегрирует разность напряжений между входами. О назначении "хитрого резистивного делителя" я вроде растолковал.

Тогда почему в ниже прилагаемой вырезке данный резистор имеет место быть, хотя речь в данном случае тоже идет об усилителе заряда? Поясните pls

Сообщение отредактировал EvGenius - Nov 1 2007, 15:07

Эскизы прикрепленных изображений

 

[deemon]

Видите ли, усилителем заряда или интегратором тока, (дифференциальным, естественно) этот каскад был бы при отсутствии резисторов R5, R6.

А здесь эти резисторы , ИМХО , выполняют чисто защитную и антипаразитную функции , но на работу каскада в режиме интегрирования совершенно не влияют . Там же настолько малые токи на входе , что падением на этих резисторах можно совершенно пренебречь !

[xemul]

...
Видите ли, усилителем заряда или интегратором тока, (дифференциальным, естественно) этот каскад был бы при отсутствии резисторов R5, R6. А в таком виде это именно дифференциальный интегратор напряжения, он интегрирует разность напряжений между входами.

Смею предположить, что на резисторы R5, R6 (=3 кОм), учитывая выходное сопротивление датчика, можно не обращать внимания. В квазистатике этот усилитель заряда работать не будет, т.к. полоса снизу никакая, а так вполне усилитель.
Я бы еще ограничил полосу сверху во втором каскаде.

[Tanya]

Тогда почему в ниже прилагаемой вырезке данный резистор имеет место быть, хотя речь в данном случае тоже идет об усилителе заряда? Поясните pls

Вот на пальцах...
Представим себе, что на вход интегратора (того, что на вашей схеме) мы подсоединим заряженный конденсатор - Ваш пьезо датчик, к примеру... Конденсатор будет разряжаться через входное сопротивление... Когда он разрядится до конца, примерно такой же заряд будет на конденсаторе интегратора. Поэтому такая схема может называться усилителем заряда - она проинтегрировала ток (иными словами - собрала весь заряд), хотя заряд она и не усиливает, а только отбирает и хранит... хранит...
А напряжение на выходе будет определяться этим зарядом, деленным на емкость в обратной связи. Резистор в обратной связи на этой картинке и не нужен - там ключ нарисован. Когда интегратор зашкалит - ключиком его сбрасывают... А кому лень за этим следить - резистор ставят параллельно...
Что до входного резистора, то без него никак - выходной ток операционника ведь ограничен.... И скорость... Поэтому на фронтах интеграторы ... подвирают...
Ваша исходная схема - модификация этой для интегрирования разности...

[deemon]

Да , название этого каскада , действительно , будет зависеть от вида источника сигнала . Если сигнал даёт источник тока , то это интегратор с резисторной цепью разряда . А если источник имеет ёмкостный импеданс - то этот же каскад будет усилителем заряда , или же , точнее - преобразователем заряда в напряжение .

[EvGenius]

Спасибо всем за комментарии и объяснения !

Есть еще один вопросик: как расчитывается эквивалентное сопротивление ОС применительно к данной схеме интегрируещего диф. усилителя?

Сообщение отредактировал EvGenius - Nov 1 2007, 16:07

[deemon]

Есть еще один вопросик: как расчитывается эквивалентное сопротивление ОС применительно к данной схеме интегрируещего диф. усилителя?

В смысле - сопротивление разряда ёмкостей ?

[deemon]

Вы не совсем правы, тут гадать действительно нечего, Tanya правильно обозвала этот каскад дифференциальным интегратором. А Т-мосты в ОС применяются для увеличения эквивалентного сопротивления: создания большого Rос при помощи резисторов небольших номиналов, тут чутьё Вас не подвело. Это - разновидность такой цепочки для дифференциального включения. Ничего более. Снижение влияния синфазного напряжения - как раз функция дифкаскада. К тому же, менять эквивалентное сопротивление, не нарушая симметрии, в этой схеме возможно, изменяя номинал единственного резистора - R8.
Только о разности не зарядов речь, а напряжений.

Да оно всё так , но есть небольшой нюанс ....... Вот смотрите - есть два варианта схемы , в одной стоят резисторы по 130 мегом , а в другой по 3 мегом , но с делителем . Если подавать на эти схемы дифференциальный сигнал , то работать эти схемы будут одинаково , а если пойдёт синфазный сигнал - то нет .

Вот пример - подаём на оба входа синфазную помеху , постоянный ток 0,1 мка . На выходах у обеих схем должен быть 0 . А что на входах ? У схемы с высокоомными резисторами на входе + возникнет уровень +13 вольт ( а потом из-за ООС и на - тоже ) , и это уже может перегрузить ОУ по синфазному сигналу . А у схемы с делителем - на входах будет 0,3 вольта , всего лишь ....... То есть получается , что у схемы с делителем сопротивление для синфазного сигнала намного меньше , чем для дифференциального , вот оно как .

И тут возникает вопрос - сознательно ли было использовано это полезное свойство схемы , или это просто побочный эффект ? Если датчик хорошо экранирован и изолирован - то синфазного сигнала нет , и разработчик мог применить делитель только чтобы сэкономить на высокоомных резисторах . А если есть синфазный сигнал или утечка - то это было сделано сознательно , и именно для устранения влияния помехи .