Фазовращатель на ОУ Опции

[Konrad]

Схема фазовращателя на 24 кГц... Сдвиг фазы +/- 90 град. P1, P2 - цифровые потенциометры, С3 и С4 - их паразитные емкости. Опера LM224.

Схема состоит из фазового звена на OP1 и гиратора (OP2 и OP3). Схема не очень удачная, т.к. требовательна к выбору опера, иначе может возбуждаться. С LM224 вроде все нормально работает, до тех пор пока сигнал не привышает по амп. 0,5 В. При превышении этого порога, на выходе начинаются причудливые искажения синуса, сначала в нижней его части, а по мере нарастания амп. , синус искажается полностью. Причем форма с трудом поддается описанию...

Может кто знает с чем это может быть связанно?


Схема

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Konrad]

Обо всем по порядку...

Скорость нарастания у LM224 - 0,4 В/мкс, полагаю этого должно быть достаточно, для того чтобы получить на выходе синус периодом 42 мкс (24кГц) и амплитудой хотя бы 5В.

Моделировал мультисимом, ставил 741'ые и LM224'ые опера - программа кажет, что все чудесно работает...
Почему паразитная емкость на землю? У ЦП (AD5262) как и обычного потенциометра три вывода, согласно даташиту между каждым из выводов и землей весят паразитные емкости, на ползунке 55пФ, а на двух оставшихся по 25пФ...

Напряжение питания +- 15В. Схема на ОУ, кондере и трех резисторах не устраивает тем, что возможный сдвиг фазы 0-180 град, а мне нужно +-90, с достаточно высокой точностью подстройки, а схема на одном ОУ в диапазоне 0-180 имеет сильную нелинейность зависимости фазы от R, в диапазоне 0-90 нелинейность заметно меньше, поэтому фазовое звено я использую в диапазоне сдвига фазы (0 - (+/-)90), а гиратор нужен для того чтобы менять характер реактивности на неинвертирующем входе OP1 с емкостного на индуктивный тем самым меняя направление сдвига фазы (+/-).

[alexkok]

Скорость нарастания у LM224 - 0,4 В/мкс, полагаю этого должно быть достаточно, для того чтобы получить на выходе синус периодом 42 мкс (24кГц) и амплитудой хотя бы 5В.

Надо не полагать, а считать.
Для 5В скорость нарастания 0,75В/мкс.
Рабочая точка выходного каскада сдвинута в режим А генератором тока 50мка.
Этого достаточно до примерно 0.3В, затем начинается режим Б и искажения, т.е. гармоники, на которых обратная связь стремится к нулю.
Если есть проблема с доставанием правильных ОУ, можно применить радиолюбительское извращение - поставить резисторы порядка 5к с выхода на минус питания. Этим вы сместите рабочую точку в режим А, но ограничение по скорости нарастания останется.
Не понятно зачем применять устаревший и не дешевый ОУ.

Моделировал мультисимом, ставил 741'ые и LM224'ые опера - программа кажет, что все чудесно работает...

Если набить схему из дэйташита, получите реальную картину.
А так, я подозреваю, мультисим использует идеальный ОУ с ограничениями на полосу.

[Konrad]

Надо не полагать, а считать.
Для 5В скорость нарастания 0,75В/мкс.
Рабочая точка выходного каскада сдвинута в режим А генератором тока 50мка.
Этого достаточно до примерно 0.3В, затем начинается режим Б и искажения, т.е. гармоники, на которых обратная связь стремится к нулю.
Если есть проблема с доставанием правильных ОУ, можно применить радиолюбительское извращение - поставить резисторы порядка 5к с выхода на минус питания. Этим вы сместите рабочую точку в режим А, но ограничение по скорости нарастания останется.
Не понятно зачем применять устаревший и не дешевый ОУ.

Если набить схему из дэйташита, получите реальную картину.
А так, я подозреваю, мультисим использует идеальный ОУ с ограничениями на полосу.

Для своих подсчетов я руководствуюсь простенькой формулой из Хоровица и Хилла:
мин. ск. нарастания должна составлять 2pi*A*f ,В/с
где A- амплитуда, f- частота;
Виноват, в даннон примере, цифру 5В я взял навскидку - действительно, по этой ф-ле для 5В 24кГц минимальная скорость нарастания получается равной 0,75В/мкс (а не 0,4)... Но по той же формуле, скорсти нарастания 0,4В/мкс достаточно для сигнала амп. 2,65В... Как результаты этого рассчета соотнести с тем о чем Вы пишите?
Скорее всего я недостаточно владею вопросом, т.к. раньше не встречал в литературе подобного обоснования (переход из режима A в режим B итд), посоветуйте пожалуйста книгу, где этот вопрос рассматривается должным образом.

Зачем применять этот ОУ? Изначально был применен другой, не устаревший ОУ OP484, но с ним гиратор возбуждался (был недостаточный запас по фазе)... Соответственно возникла необходимость приобрести что-нибудь для экспериментов, LM224 стоит 5р. и достать его тоже очень просто, так что для экспириментов я выбрал именно его...

[alexkok]

Но по той же формуле, скорсти нарастания 0,4В/мкс достаточно для сигнала амп. 2,65В... Как результаты этого рассчета соотнести с тем о чем Вы пишите?

Это параметры "большого" сигнала. С искажениями они никак не связаны (напрямую).
Я уже писал, если вы хотите увидеть реальную и детальную картину что происходит внутри, надо ввести схему из даташита. У National, пожалуй, самая простая:

Проблема только с параметрами транзисторов, я когда-то для этой цели использовал бескорпусные, результаты были очень хорошие.

Скорее всего я недостаточно владею вопросом, т.к. раньше не встречал в литературе подобного обоснования (переход из режима A в режим B итд), посоветуйте пожалуйста книгу, где этот вопрос рассматривается должным образом.

А для этого мультисим в первую очередь и предназначен, это "обучалка".
Такую книгу даже и не припомню, о самых азах.
Лучшая книга об ОУ, из тех что я читал, это И. Достал "Операционные усилители".
Там кстати есть как включать ОУ на емкостную нагрузку, возможно у Вас из-за этого проблема с OP484.

[Konrad]

Там кстати есть как включать ОУ на емкостную нагрузку, возможно у Вас из-за этого проблема с OP484.

Нет, в гираторе два ОУ охвачены общей петлей обратной связи - с OP484 гиратор возбуждается даже без емкостей...