Здравствуйте. Необходим усилитель прямоугольного сигнала частотой от доли Герца до 300 кГц, амплитудой +/- 3В.
Питание усилителя +/- 24В.
Нагрузка индуктивность от 17 мкГн до 30 мкГн. Ток, того же прямоугольного сигнала через индуктивность, +/- 6А.
Решил взять за основу усилитель звукового сигнала. Нашёл эту схему:

Понравилась симметрией и мало деталей.
Нарисовал в Мультисиме v11.0 (в приложении).
Пока ничего хорошего не получилось, изменял парамметры ООС, уменьшал все конденсаторы, не помогает.
Соответственно у меня 2 вопроса:
1) Что поменять в схеме, что бы стала работать.
2) Может эта схема вообще не работоспособна для моей задачи? Что можете посоветовать?

а почему бы не сделать на умощненном ОУ? можно высоковольтном opa551 (552)

А есть модель этой микросхемы для мультисима у вас? У меня нет. Хотя есть в живую.

ну? так а зачем модель тогда? спаять быстрее будет, чем симулировать

У прямоугольного сигнала всего два уровня, в данном случае "–24 В" и "+24 В", т.е. речь о простом драйвере?

Нет. После индуктивности стоит датчик тока 0,5 Ом. С него и берётся сигнал ООС. Для 6 ампер на резисторе должно быть +/- 3В.

Т.е. речь о простом преобразователе напряжение-ток?

В общем, да. Но я думаю он не будет простым. Проблемы у нас начинаются с 100 кГц.

По сути дела, Вам нужен усилитель постоянного тока с токовой обратной связью, работающий на индуктивность с полосой пропускания на полной мощности порядка 2-3 МГц. Задача не тривиальная и первой попавшейся радиолюбительской схемкой не решается.
С другой стороны, при питании 24 В ток в индуктивности 17 мкГн достигнет установившегося значения только за 4,25 мкс, и хватит полосы пропускания на полной мощности 200-300 кГц.

Можно сузить полосу. К 300 кГц допускается иметь на выходе сигнал близкую к синусоиде (за счёт фронтов).

Как вариант, посмотрите в сторону решений от Cirrus Logic. У них есть достаточное количество мощных (до 125Вт) и высоковольтных (до 1000В) интегральных усилителей, которым требуется минимум обвязки (Ку, полоса и токовое ограничение). Бегло глянул номенклатуру, под ваши требования попадают.

А ссылка на номенклатуру не осталась случайно?

Раз и два

Мне этот понравился, вот только не ценой

А на сколько ухудшаться параметры при питании +/- 24В?
И какую скорость нарастания сигнала мне взять за минимум?

Что-то больно знакомые параметры. А случайно индуктивность которая нагрузка - это не катушка, в которой пациент поджаривается?

Зачем людей пугать)) Наоборот, там расслабляются.

ОУ AD818
1) Скажите, есть методика расчёта резисторов усилителей в приложении? Надоело методом тыка. Хотя есть удачные тыки))
2) В чём преимущество в схеме на рис.2? То, что можно применить мощные транзисторы с малым коэф. передачи тока?
3) Кроме частотной характеристики ОУ, ограничение по частоте задают транзисторы?
4) Если применить мощные транзисторы КТ825/КТ827 (у них большой коэф. передачи и большая частота) первая схема их раскачает?
5) я понимаю, что все транзисторы работают как повторители напряжения. Есть ли схема, при котором транзисторы Т3 и Т4 работали как усилители напряжения?

P.S. Заказали усилители MP111A. Ждём. Как вдарим 100В! )))

Может, не совсем в тему, но для лаборатории мы себе такого красавца взяли

Что нам толку от него, ток 150 мА. Хотя на заметку взял.

Посмотрите личные сообщения.

Есть, конечно, и помощнее, но это совсем уже другой порядок цен. Да и диапазон от 9кГц до 250МГц - не для наших задач

Возьмите LM3886 - 10-амперный ОУ. Я на нем стабилизатор тока делал. На 24 В как раз должен потянуть без всяких транзисторов.
Только не берите в корпусе TF,- а с металлической основой, и на хороший мощный радиатор, потому что стабилизация по току - это тяжелый режим по мощности.

Цена микрухи в начале этого года в Москве была 450 руб за штучку.

Вроде как минимум 2 МГц пропустить может через себя. Надо попробовать.

Скорее всего, ничто из перечисленного не будет нормально работать в вашей ситуации. Проблема в том, что ваша нагрузка - интегрирующее звено (ОС берется с резистора после индуктивноси) и в обратной связи возникает дополнительный фазовый сдвиг - запаздывание сигнала ОС на 90 градусов. Суммируясь с фазовым сдвигом самого усилителя он может (и, скорее всего, будет) приводить к генерации. Поэтому основная проблема - это устойчивость, и следует выбирать усилители с небольшим усилением, но хорошей устойчивостью и правильной ФЧХ.

Но, может быть луче сделать иначе - или сделать генератор вместо усилителя - например генератор тока, или сделать предкоррекцию сигнала (дифференцирование) и ОС по напряжению. Есть и иные способы, но нужно более подробное описание задачи.

Это горе можно вылечить. В данной ситуации. Подлечить. Испортим шунт.
Последовательно с шунтом добавить индуктивность... Такую, что постоянные времени основной катушки и и шунта с добавленной индуктивностью будут примерно равны. Добавленная индуктивность будет много меньше основной и мало повлияет на время выхода. Оно, конечно, и будет определяться этой самой постоянной времени. Фронты будут завалены, но работать будет устойчиво... если все остальное нормально сделать.
Можно даже для исправления вместо меандра на вход подавать меандр + его производную (почти) ... грубо так.
Максимальная скорость нарастания будет определяться максимальным напряжением на выходе и бОльшей индуктивностью, естественно.
С этим никак не справиться, если не сделать отдельный индуктивный накопитель, который коммутировать на катушку.
Однако... пациенту может быть не очень комфортно при определенных условиях.

rudy_b, помимо того, что индуктивность даёт задержку, мы ещё в цепь ОС вводили задержку RC цепью, тем самым вытягивали фронты. И ничего, не возбуждался, пока новые печатные платы не пришли, в которых мы не нашли отличия от предыдущих.

Tanya, ваше сообщение надо переварить)) Я так понимаю, вы предлагаете сигнал для ОС брать в соединении между катушками? Но в таком случае исказится ток через катушку, разве нет? Нам важен ток, а не напряжение на катушке.
По поводу "Однако... пациенту может быть не очень комфортно при определенных условиях." Пациент вообще ничего не почувствует, какой бы формы ток не был))

Пациенту будет не очень комфортно, если где-то пробьет изоляцию при коммутации индуктивного накопителя на катушку.
А по поводу того, как исказится форма тока... Кто сказал, что необходим правильный меандр...
Я (лично Я) думаю, что это очередная "панацея" и не отношусь к этому серьезно.
Если Вы относитесь к этому серьезно, то изложите механизм воздействия именно меандра именно этой частоты на... (скорость какой-нибудь реакции, нервные окончания.... активный центр гемоглобина...тут возможны варианты) пациента. А форма тока будет нормальная - Вы должны загнать энергию в катушку. А что у Вас есть... только источник напряжения. Вот быстрее и не получится никак без индуктивного накопителя.
Фактически Ваш усилитель должен быть ПИД-регулятором. Вот его дифференциальная компонента и ускорит процесс, выдавая максимальное напряжение на фронте.


Вероятнее всего. Только его карман.

Как только мы это сделаем мы будем задавать не ток, а нечто иное.


Это нормальный подход - предискажение сигнала. Т.е., в данном случае, подавать на основной усилитель (с ОС по напряжению) производную меандра (т.е. пик на переходе, затем константа в сотню раз меньшая) - если нагрузка идеальная индуктивность+небольшой резистор. Величина пика - определяется индуктивностью и требуемым фронтом тока. А дополнительным параллельным слабеньким каналом подкорректировать небольшие отклонения тока. Это сильно упростит задачу.

Но проще сделать несколько иначе - исходно работать с генератором тока. Например загнать ток нужной формы в исток полевика, а индуктивную нагрузку поставить в его сток. Максимальная скорость будет ограничена насыщением полевика и напряжением защитного стабилитрона, но, зато, никаких проблем с ОС.


Что-то вы странное говорите, так не бывает. Две интегрирующие цепочки в петле ОС гарантируют генерацию с учетом внутренней задержки усилителя. Вероятно у вас все-таки параметры нагрузки иные, чем были указаны. Желательно более подробно описать задачу.

Именно ток, который будет естественным образом устанавливаться.


И получится? Не верю. Т.е. физику отменяем. И ток с точкой не будет зависеть от напряжения и индуктивности. Очень интересно.

То, о чем вы говорите, называется фазовой коррекцией в цепи ОС. Шунт при этом трогать не стоит.


Как это не покажется вам странным - многократно делали и прекрасно получалось. Именно физика нам и обеспечит равенство тока в истоке и стоке полевика. Только обратные связи в полевике - первого порядка, а не 2-3 как в опере, и генерация в нем намного менее вероятна (хотя, в умелых руках...).

А попробуйте. Он не всегда горячий.

У Вас в транзисторе батарейка?
Я вот твердо знаю, что индуктивность надо питать напряжением, а конденсатор - током.
Дроссель (катушка) ведь сам(а) по себе источник тока. А включать два источника тока друг не друга с целью посмотреть, кто кого убьет мне не хочется.
Вот в данном случае автору вполне можно рекомендовать источник напряжения ключ и шим.

Если требуется однополярный выход, то это одно из лучших решений.
Если требования к точности не слишком высоки, можно применить даже биполярник: проверенное, простое и эффективное решение.



Вы не совсем правы. Например, задача питания индуктивности током существовала в телевидении: катушки отклонения кинескопа питаются как раз током, так как необходимо было получать определенной величины магнитное поле, пропорциональное именно току.
Не буду повторять общих мест, Вы сами знаете, как она решалась.

И с какой частотой получается ШИМ, если сам сигнал до 300 кГц? А пульсация ШИМ должна сгладиться очень хорошо, потому что в магнитном поле - живой организм, и наложение ВЧ-составляющей - неизвестно к каким последствиям может повести.

ЗЫ:
А вообще в мощных стабилизаторах тока, действительно, ШИМ это большое преимущество. Без нее регулирующие элементы превращаются реально в печку.

Давайте не будем забывать, что мне нужен двухполярный ток. Двухполярный генератор тока в гугле не нашёл. Единственное,что под этим лозунгом нашёл так это преобразователь напряжения - ток . Попробую в мультисим загнать. Что то он слишком простой.

Все уже обсуждалось. И не раз. Вот, например, -
http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...st&p=872378


Я очень сильно сомневаюсь, что для медицинских применений нужно знакопеременное поле. Даже уверена.
Очень Вам не рекомендую использовать генератор тока на индуктивную нагрузку. На емкостную или резистивную (активную... не знаю, как сказать) - другое дело.

Токовое зеркало.
Применяется на слабых токах (миллиамперы). Пары транзисторов должны быть хорошо согласованными, иначе точность окажется низкой.

В силовом варианте вряд ли получится, потому что разогревающийся транзистор начнет сильно "плыть".

Я думаю, что проще, чем нагрузка в обратной связи операционника, вряд ли что найдется, хотя это не без проблем, как выше правильно говорили.

Тут мы с Вами решать не можем. Медикам лучше знать.
Входной сигнал не полностью двухполярный. Несколько прямоугольников сначала одной полярности, затем другой.

Это точно. У них все бубны.
Хотите их усладить - делайте мост.

если нагрузка не обязана быть заземленной, то да

Нагрузка-то будет виртуально заземленная...
А еще потребуется генератор тока для запитки всего этого. И сгорит все синим пламенем.
Господа! Включите симулятор - у кого какой есть. Лучше белковый. И посмотрите простейшую схему. Один транзистор, в эмиттере резистор (шунт), в коллекторе катушка, на базу - меандр.
Вот еще если вспомнить, что обмотки реле принято шунтировать диодом... Подсказка такая.

При этом как двухполярный меандр на катушке появится?

При чем?

1 Гц на 30 мкГн и 0 Ом? В параллельной вселенной — возможно.

При этом. Или Вы привели пример просто для просмотра переходных процессов?

Пример синего пламени. Состязания двух генераторов тока.

А чтобы не было синего пламени, катушка закрывается цепочкой двух обратновключенных диодов - от минуса питания до плюса. На выходах мощных микросхем такие диоды обыкновенно уже есть.

Так именно это вам и нужно. Но вам нужно перевести ее в режим АВ чтобы не жрать лишнюю мощность, т.е. сделать так, чтобы при нулевом сигнале через выходные транзисторв протекал небольшой ток, а при подаче входного сигнала ток одного из транзисторов нарастал, а второго - спадал (вплоть до отключения).

И еще, такая схема будет иметь не слишком высокое выходное сопротивление (в идеале нужно бесконечно большое). Поэтому полезно заменить токовые зеркала на более точные добавив резисторы в цепи эмиттеров. Это приведет к лишним потерям, но заметно улучшит качество.

Ну и, как совершенно справедливо отметил Меджикивис, при работе на индуктивную нагрузку именно в этой схеме стоит добавить пару диодов с выхода в питания. При использовании полевиков это не нужно, там диоды встроенные.

Получится схема преобразователя U->I на биполярнике. Неплохой вариант, но будет определенный огород с разделением входного напряжения для двух плечей.

Защитные диоды понадобятся наверное Шоттки, простые не потянут такую частоту на таком токе.

Господа! Ваши варианты с генератором тока будут работать в релейном режиме. С двумя порогами - 0 и питание. Или + и - питание.
В первом приближении. И не нужно переводить в режим АВ... Ведь и амплитуда должна меняться...
Вот взять за основу драйвер шаговых двигателей и сделать это на россыпи. Греться будет меньше...
Но лично я не вижу в этом ничего плохого. В данном случае. Этот бубен для надувательства пациентов (поциентов).
Мой способ (с испорченным шунтом) лучше. Можно ткнуть осциллографом в "шунт" и показать идеальную (почти...) картинку заказчику с бубном.


Вы еще напряжение питания прикиньте... Какая там величина индуктивности?

Напряжение питания вроде 24V автор говорил.

А мне сейчас подумалось - может проще будет разделить питания, чем входные сигналы? Если отдельные обмотки транса есть. Стабилизировать же не надо (схема сама стабилизатор).
Что-то типа этого получается (рис.)

Надо только входы слегка подпитать, чтобы режим АВ был.

Но в любом случае схема на ОУ была бы несравненно точнее. Зато гимор с подавлением "свиста". На таких токах возбуд вероятен даже с активной нагрузкой, не только с индуктивной. Да.

При указанной индуктивности 30 мкГ... Грубо... 30 вольт дадут 1 ампер в микросекунду нарастания. А нужно 6. Автор хотел +-6. Но это еще жирнее. И еще нужна полочка и спад. И частота 300 килогерц...
Посчитайте - в периоде должны быть две полочки и два фронта. Нет, - питание автору нужно повышать.
В этой Вселенной.
Еще можно задуматься, куда вся энергия девается... Немало ее.