Пиковый детектор, Кто делал - помогите советом Опции

[TheMad]

Приветствую всех!
Столкнулся с необходимостью сделать пиковый детектор для импульсных сигналов. Форма входного импульса-колоколообразная, длительность - единицы микросекунд, амплитуда от единиц мВ до 5В. Необходимо чтобы на выходе моего детектора пиковое значение держалось с точностью хотя бы 1% в течение 250мкс. "классическая" схема на операционнике и диоде с конденсатором была отметена сразу - когда диод закрывается, через его емкость часть заряда конденсатора (3,3 нф) "стекала" обратно, это особенно заметно было при низких уровнях сигналов (до вольта).
Далее было предпринята попытка улучшить ситуацию: ставим 2 диода последовательно, на точку их соединения даем через резистор на 20ком (не принципиально) сигнал с выходного повторителя. Ситуация меняется на противоположную - появляется ошибка "вверх" из-за того что операционники не успевают отрабатывать. Операционники - все AD8610, довольно шустрые и с высоким водным сопротивлением. По величине ошибки (примерно на треть или чуть больше, зависит от уровня сигнала) понятно что заменой операционника даже (гипотетически) на в 10 раз более быстрый проблему не решить.
Внутреннее ощущение такое что проблема решается просто. Натолкните на путь истинный, кто сталкивался. Спасибо!

[Alexandr]

Stanislav и deemon настоятельно прошу не переносить Ваши личные отношения в обсуждение темы.
deemon выбирайте выражения!
Stanislav, если Вы не хотите ответить deemon-у, где ошибка в его схеме, то имейте ввиду, что тему читает множество людей и для тех кто также не видит ошибки Ваши ответы выглядят не корректно. Подумайте об остальных форумчанах

TheMad - было бы очень хорошо увидеть окончательный вариант схемы. Не забывайте эту тему!

[Stanislav]

Stanislav и deemon настоятельно прошу не переносить Ваши личные отношения в обсуждение темы.
deemon выбирайте выражения!
Stanislav, если Вы не хотите ответить deemon-у, где ошибка в его схеме, то имейте ввиду, что тему читает множество людей и для тех кто также не видит ошибки Ваши ответы выглядят не корректно. Подумайте об остальных форумчанах...

Я не могу ответить deemon-у на тот вопрос, который мне не был задан. Ни самим deemon-ом, ни другими форумчанами. При внимательном прочтении темы, в этом нетрудно убедиться. Есть лишь навязчивое требование какой-то схемы. Так что о некорректности с моей стороны речь идти не может.
Если мне кто-нибудь задаст вопрос, почему его схемы не годятся для данной постановки задачи, я, конечно, поясню это.

[deemon]

Если мне кто-нибудь задаст вопрос, почему его схемы не годятся для данной постановки задачи, я, конечно, поясню это.

Хорошо , я спрашиваю - ПОЧЕМУ две мои схемы не годятся для данной постановки задачи ? Так как практически их никто здесь пока не собирал - обоснуйте теоретически .

[Stanislav]

Хорошо , я спрашиваю - ПОЧЕМУ две мои схемы не годятся для данной постановки задачи ? Так как практически их никто здесь пока не собирал - обоснуйте теоретически .

Вот, с этого и надо было начинать.
Пояснить легко: схема из поста №11 представляется слишком неточной. Для того, чтобы создать точный пиковый детектор, необходимо введение общей ООС. Кроме того, эта схема будет иметь плохую устойчивость, из-за чего выбросы напряжения на запоминающем кондёре неизбежны. О 3-4 мВ точности можно смело забыть.
Схема из поста №20 имеет очень большую постоянную времени заряда ёмкости, т.к. выходное напряжение ОУ ограничивается диодом ОС D2. Из-за того, что диоды D2 и D3 в купе с ОУ образуют "токовое зеркало", эта постоянная времени будет определяться резистором R2 (а не R1!) и кондёром. С предлагаемыми Вами номиналами она составит аж 6,6 мкС. Резистор R1 в такой схеме, кстати, вовсе не нужен, и его можно просто замкнуть. Для параметров импульсного сигнала, приведённого Автором темы, время установления переходного процесса в Вашей схеме до 3-4 мВ ошибки будет абсолютно неприемлемым.
Кроме того, надо учесть влияние разброса параметров диодов и конечное время распространения сигнала в цепи ОС. Это только усугубит картину. Лично я бы посоветовал Вам применить на входе подобной схемы шустрый компаратор без всяких лишних диодов в ОС (только, ради бога, не нужно её сюда выкладывать).
К Вашему сведению: "выброс" переходного процесса на выходе "левого" ОУ в схеме №3 Автора должен быть. Он ускоряет процесс зарядки запоминающего кондёра. Не должно быть выброса только на самом кондёре.
Подход же, предлагаемый мной, позволяет решить проблемы быстрого заряда ёмкости, точности и устойчивости системы радикально. Постоянная времени заряда цепи при 20 Ом последовательного сопротивления составит лишь 0,07 мкС (т.е., в 100 раз меньше, чем у Вас ), что позволит фиксировать с заданной точностью амплитуду даже субмикросекундных импульсов.

2 TheMad
Выбор оперов (AD8610, 8620) - одобряю. С ними должно получится всё ОК.
Вот ещё два важных совета:
1. Последовательно со входом "+" левого ОУ включите резистор 200-500 Ом (начните с меньшего номинала). Это уменьшит к-т усиления входного каскада ОУ на частотах, близких к частоте замыкания ОС, и значительно уменьшит его перегрузки во время воздействия импульса. Кроме того, эта мера уменьшит влияние импеданса входной цепи (паразитных резонансов) в процесс установления выходного напряжения детектора.
2. Выходные каскады ОУ нужно перевести в класс А. Для этого, включите между "-" питания и выходами ОУ резисторы порядка 5-10 кОм.

И ещё два менее важных.
3. Обратный ток диода не должен быть более 0,5 мкА. Лучше взять диоды с обратным током в 0,1 мкА или меньше. Если конструкция штучная, можно отобрать из КД522 (я и с наноамперными обратными токами находил ).
4. Вместо БТ в схеме сброса лучше применить МОП ПТ с хорошими изоляционными свойствами канала в выключенном состоянии. Только силовые ПТ не берите!
PS. Впрочем, если отбор возможен, найти БТ с обратным током коллекторного перехода <0,1 мкА не так уж сложно.

PPS. Видимо, схемму нарисовать всё же придётся...

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 10 2007, 13:53

[deemon]

Видите ли , если уж говорить о ТОЧНОСТИ , то надо понимать , отчего тут возникает погрешность . Основная причина - различие характеристик диодов D2 и D3 . Гораздо меньшее влияние окажет разница в ёмкости конденсаторов .... Я вот сейчас вытащил наугад из коробки несколько диодов КД522 , и сразу нашёл две пары , у которых разница прямого падения напряжения при токе в 2 ма составила 1 мв . И это просто диоды из коробки , без всякого подбора . Вы же говорите о точности в 3-4 мв . Я даже не говорю про диодные сборки на одном кристалле .......... Что тут можно ещё объяснять ???
Кстати , такая схема может оказаться ОЧЕНЬ полезной в случае , когда требования к выходному повторителю противоречивы - например , микросхема , имеющая хорошие праметры по входному сопротивлению и сдвигу входного напряжения , не имеет достаточного быстродействия , из-за чего её просто нельзя включать в цепь ООС . А нам иногда бывает нужно "ловить" очень короткие импульсы и держать пиковое значение , например , несколько секунд . В этих случаях такая схема может оказаться незаменимой . Хотя и в данной теме - она вполне способна нормально работать ......... а с чего бы ей не работать-то ?

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 12 2007, 07:40

[Stanislav]

Посмотрите на характеристики выбранного автором ОУ. В частности, его поведение при подключении ёмкости на выход. Осциллограммы там весьма недвусмысленные. Видны большие выбросы на фронтах сигнала, и даже сильный звон.
А Ваша ОС, кроме того, что она сделана криво, не имеет особого смысла вообще.
Вот такая схема будет работать гораздо лучше Вашей.

Так , едем дальше .
Во-первых , ГДЕ вы тут увидели "токовое зеркало" ? Откройте учебник и посмотрите , КАК выглядит токовое зеркало , а потом скажите , откуда оно взялось в моей схеме ??? Эта схема фактически представляет из себя схему сдвига уровня , которая сдвигает входное напряжение на 0,6 вольт вверх ( на выходе ОУ ) , с тем , чтобы при заряде кондёра напряжение на нём стало как раз равным входному ( в первом приближении ) . Проанализируйте работу схемы при закороченном выходе второго ОУ , то есть выходного повторителя , и посмотрите сами - до какого уровня зарядится кондёр ? А зарядится он до напряжения , близкого к входному напряжению . В реале - до чуть большего . Причём , заметьте - заряжается он через резистор R1 , соответственно , и постоянная времени заряда будет C*R1 ( а вовсе не R2 ) . R2 же тут определяет ток через D2 и определяет его сопротивление и соотношение глубины ООС по "короткой" ( с выхода первого ОУ ) и "длинной" ( с выхода второго ОУ ) петле . С ростом напряжения на выходе всё большее влияние будет оказывать выходное напряжение , и в конце заряда цепь ООС будет полностью замкнута с выхода , что и даст ( теоретически ) нужную точность . Сразу скажу , что практически я эту схему не проверял , делал только качественный анализ ....... но при первом же удобном случае - проверю и практически . Во всяком случае - это любопытно . А от вас я бы хотел видеть не критиканства , смешанного с верхоглядством , а нормальных возражений по теме .

Дееемон, простите, но я писал уже, что не могу Вам объяснить элементарных вещей. Не из-за того, что я плохо умею объяснять, а совершенно по другим причинам.
Для меня очевидно, что токи через диоды D2 и D3 при таких шустрых ОУ будут практически одинаковыми. Через D3 - даже немного меньше, чем через D2, из-за резистора R1, что только усугубляет Вашу схему.
В этом смысл токового зеркала. Оно здесь не совсем классическое, поэтому нужно иметь определённую толику технической грамотности, чтобы рассмотреть его.
Поэтому, тау цепи будет определяться резистором R2, а не R1.
Для того же, чтобы советовать читать учебники, нужно хотя бы немного разбираться в предмете самому.


Если хотите, готов с Вами поспорить, что Ваши схемы условиям автора темы удовлетворять не будут, а моя - будет. Только пишите не сюда, а в личку.

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 12 2007, 07:47