ИСТОЧНИК тока ДС Опции

[Zinka]

Уважаемые форумчане !

Простой источник тока, прямо из учебника.
На входе - постоянное управляющее напряжение, надо сделать частотную полосу как можно уже.
1Гц - за глаза хватит.
Как уменьшить шумы на выходе ?
Куда воткнуть конденсатор ?


Сообщение отредактировал Zinka - Aug 3 2015, 14:52

[Егоров]

R FB1 - датчик тока, понятно. R FB- просто для нагрева?

[Zinka]

R FB1 - датчик тока, понятно. R FB- просто для нагрева?

Чтоб снизить коэффициент усиления в цепи обратной связи. Без него - звенит.
Проверено многолетним опытом.

Если так сделать, то будет только хуже. Нужно поставить услитель с малым дрейфом и шумами...

Это знаю.
Например AD8675, просто его нет в библиотеке ОрКАДа.

И транзистор биполярный, возможно...

Не очень понимаю, зачем.
Но попробую засимулировать.

Вот если убрать лишний резистор, будет лучше.

Не влияет.

Может быть я поставлю нагрузку в эмиттер, вместо лишнего резистора.
Нагрузка маленькая, 1 Ом. Ситуация осложняется индуктивностью в 100 мкГн.
Ток предполагается до 40 мА.
Тогда подойдет любой биполярный транзистор, ток базы не важен.

На входе - высокостабильный референс, например AD780.
Параллельно можно поставить любой конденсатор, это само собой разумеется. На симуляции я ставила 1 Мегом последовательно и 10 мкФ параллельно входу.




Сообщение отредактировал Zinka - Aug 4 2015, 04:33

[Herz]

Чтоб снизить коэффициент усиления в цепи обратной связи. Без него - звенит.
Проверено многолетним опытом.

Это очень странно, поскольку этот резистор увеличивает коэффициент усиления.

[Егоров]

Это очень странно, поскольку этот резистор увеличивает коэффициент усиления.

Конечно...
Было бы неплохо узнать еще и абсолютные значения токов и напряжений, какого хоть порядка?

[Меджикивис]

Было бы неплохо узнать еще и абсолютные значения токов и напряжений, какого хоть порядка?

40mA, 1 Ом.
И еще, телепатическим путем провидел я, что задача автора - измерять малые изменения образца, служащего нагрузкой на постоянном токе. Возможно, в течение длительного времени (сутками).
Отсюда - ей нужен источник с чрезвычайно малым дрейфом в первую очередь.
Быстрые изменения в нагрузке не ожидаются, поэтому и возможно ставить параллельные конденсаторы большой емкости. Но это - неправильный путь.

Правильный - выбор хорошего операционника, прецизионного и с большим запасом по фазе. Я указал на К140УД17; если нету, то буржуйский аналог OPA177 кажется.

Второе. Возбуд возникает от задержки в петле обратной связи. Индуктивность вносит такую задержку уже по своей физической природе. Тогда включение последовательного резистора - правильный ход, так как уменьшает вклад реактивного компонента и уменьшает добротность звенящих цепей.
Вместе с тем: следует по возможности уменьшить и все остальные задержки. Основная из них это задержка в дополнительном каскаде - усилителе мощности, даже если это единичный транзистор. Наиболее выигрышной в этом отношении является каскодная схема, которую я воспроизвел в предыдущем посте. Потому что в ней выход ОУ непосредственно соединен с нагрузкой, то есть никакой дополнительной задержки не вносится принципиально. Моей практикой повышенная стабильность этой схемы подтверждается.

Всё. Чем еще помочь не знаю.

Сделайте обычный ПИ-регулятор. На вход - сигнал рассогласования - разность между напряжением на шунте и напряжением задатчика. После - повторитель этого сигнала, выход которого - на катушку с шунтом. Например, эмиттерный повторитель. Можно с ОУ.

Гм... Однако схема с ОУ как раз такую структуру и представляет собой.
В любом случае, точность слежения определится прецизионностью усилителя рассогласования. Так что приходим к тому же совету: искать хороший ОУ.

[Zinka]

40mA, 1 Ом.
И еще, телепатическим путем провидел я, что задача автора - измерять малые изменения образца, служащего нагрузкой на постоянном токе.

Не угадали. Задача - создавать магнитное поле очень высокой стабильности.
Изменения нагрузки - только за счет внешней температуры.
Входного сигнала - вообще нет, как такового.

Возможно, в течение длительного времени (сутками).
Отсюда - ей нужен источник с чрезвычайно малым дрейфом в первую очередь.
Быстрые изменения в нагрузке не ожидаются, поэтому и возможно ставить параллельные конденсаторы большой емкости. Но это - неправильный путь.

Именно так.

Правильный - выбор хорошего операционника, прецизионного и с большим запасом по фазе. Я указал на К140УД17; если нету, то буржуйский аналог OPA177 кажется.

ОР177 в тумбочке есть. Давно применяю. Правда, по шумам он - не очень.
На данный момент - есть и получше в этом смысле. AD8675, например.

Второе. Возбуд возникает от задержки в петле обратной связи. Индуктивность вносит такую задержку уже по своей физической природе. Тогда включение последовательного резистора - правильный ход, так как уменьшает вклад реактивного компонента и уменьшает добротность звенящих цепей.
Вместе с тем: следует по возможности уменьшить и все остальные задержки. Основная из них это задержка в дополнительном каскаде - усилителе мощности, даже если это единичный транзистор. Наиболее выигрышной в этом отношении является каскодная схема, которую я воспроизвел в предыдущем посте. Потому что в ней выход ОУ непосредственно соединен с нагрузкой, то есть никакой дополнительной задержки не вносится принципиально. Моей практикой повышенная стабильность этой схемы подтверждается.

Спасибо.
Надеюсь, что хватит снижения добротности за счет резистора и большой емкости.

Такой вариант тоже работает. Подавление сигнала источника V1 около 90дБ. При увеличении емкости С2 (и одновременном увеличении С1) токовые шумы L1 снижаются.

Спасибо, посимулирую тоже этот вариант.

[Tanya]

Спасибо, посимулирую тоже этот вариант.

Что тут симулировать...
Лирическое отступление в форме негодования...
-----------------------------------------------------------------------
Вот некоторые (не будем показывать пальцем... их много) не хотят немного подумать, а вместо этого трясут грушу и бегают вокруг с разноцветными бубнами...
-----------------------------------------------------------------------------
Вот представьте - Вы крутите руками задатчик напряжения на катушке-соленоиде, глядя на амперметр... Что увидим? Увидим медленный дрейф тока - катушка нагревается - сопротивление меняется, но очень медленно... потом стабилизируется. Мы немного увеличиваем напряжение - ток тоже увеличивается и т.д. Но все точнее и точнее.
Обратим внимание, что дрожание выходного напряжения мало меняет ток, а вот если параллельно поставить конденсатор, то ток будет... догадаемся сами. Если уж ставить конденсатор, то через резистор с выхода на землю - делаем пассивный фильтр. Но это усложнит регулировку.
----------------------------------------------
Отсюда вывод - стабилизатор напряжения, управляемый ПИ-регулятором, следящим за током (напряжением на шунте). Просто и понятно. (?)

[Alexashka]

Если уж ставить конденсатор, то через резистор с выхода на землю - делаем пассивный фильтр. Но это усложнит регулировку.

Вы не внимательны, в моей схеме именно это и нарисовано - пассивный фильтр, резистором является выходное сопротивление транзистора. Более того, это практически есть интегральный регулятор, следящий за током (был бы ПИ, если бы была пропорциональная ветвь).

Обратим внимание, что дрожание выходного напряжения мало меняет ток, а вот если параллельно поставить конденсатор, то ток будет... догадаемся сами.

Если конденсатор параллельно катушке, то просто появится резонансный пик -частота на которой усилитель не может успешно управлять током через параллельный LC контур по причине его огромного сопротивления. А в остальном (в плане подавления напряженческих шумов усилителя) абсолютно тоже самое.

[Tanya]

Вы не внимательны, в моей схеме именно это и нарисовано - пассивный фильтр, резистором является выходное сопротивление транзистора. Более того, это практически есть интегральный регулятор, следящий за током (был бы ПИ, если бы была пропорциональная ветвь).

) абсолютно тоже самое.

Видела и Вашу схему... Но это не то же самое. Ток, идущий через конденсатор, идет мимо шунта, как и должно быть. Это Вам +. Но небольшой. Тут низкочастотные компоненты важны. Вы же не учитываете, что низкочастотные шумы больше? А поставим побольше конденсатор - потеряем управление. Но ПИ-регулятора у Вас и нет. Это - .
Что тут симулировать... Логика простая - индуктивность соленоида дает задержку, что в данном случае хорошо - мы интегратором подстраиваемся удобно.
Вот добавлю. Температурный коэффициент сопротивления металлов порядка 0.5 процента на градус. Это значит, что для хорошей стабильности нужно иметь коэффициент усиления на низкой (нулевой) частоте как можно больше - интегратор.

[Alexashka]

Вы же не учитываете, что низкочастотные шумы больше?

Учитываю Если Вы посмотрите на график который посерединке в том моем сообщении, то увидите, что виляние V1 (будем считать это шумами напряжения) на ток через индуктивность уменьшается с уменьшением частоты (усиление интегратора растет в эту сторону). Значит, если даже допустить, что у нас там фликер, спектральная плотность токовых шумов будет постоянной величиной. А интегральный вклад этой области мизерный. Эта низкочастотная область, где работает интегратор, подавляя все колебания тока - тут уже не работает конденсатор фильтра. Зато он хорошо фильтрует спектр выше этих частот, за что ему и спасибо.
А устойчивость не нарушится, если пропорционально емкости фильтра увеличивать емкость в обратной связи ОУ: работа компонентов должна быть слаженной
Возможно П-звено даст лучшее подавление шумов/колебаний, вот это как раз и нужно просимулировать, чего я любезно предоставляю ТС.