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

 

[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.