Здравствуйте!
Ответьте если нетрудно на вопрос
Разрабатываю следящую систему
Есть усилитель ошибки, датчик и нагрузка, являющаяся исполнительным звеном
В общем это генератор тока, но не суть важно
вся эта схема должна работать на высоких частотах
Как следствие усилитель ошибки - широкополосный 200МГц и вся система имеет запас по фазе 45град
Проблема заключается в емкостях монтажа.
Почти все узлы схемы имеют низкое сопротивление и емкость монтажа на них не влияет
Но сама нагрузка и опорное сопротивление имеют сопрот 6к. в сочетании с емкостью монтажа это дает доп фазовый сдвиг
и схема возбуждается
(см рис)
Если убрать слой земли под этим фрагментом схемы, емкость конечно уменьшится, но она скорей всего станет зависеть от случ вещей
например- поднесение руки к этой части платы итп
Может заземлить этот кусок слоя через индуктивность. Тогда на ВЧ вроде как емкость будет включена послед с индукт и это исравит положение
или это какая-то фикция?

Параллельно объекту управления надо включить конденсатор примерно на 10пФ, который компенсирует ёмкость монтажа.

Не могу. Система управления поддерживает ВЧ ток через объект управления (индуктивный датчик)
Если параллельно ему поставить емкость она заберет существенную долю тока.
то есть это даст существенную ошибку
10пФ на 10МГц - 20к
100мкГн на 10Мгц - 6к ошибка 30%

Может этот кусок экрана запитать через повторитель как на рис.

То есть у вас там ещё и дроссель?Он вовсе не эквивалентен 6к, сопротивление у дросселя мнимое и зависит от частоты. Дополнительный конденсатор не увеличит ошибку, а уменьшит ошибку, вносимую той самой ёмкостью монтажа. Если нагрузка дроссель, то надо кое-куда добавить ещё резистор, чтоб не звенело, а вообще, с дросселем надо смоделировать в спайсе, всё может быть гораздо сложнее.

Что-то у Вас всё мудрёно. Берёте простой генератор сасиноиды! Подключаете нагрузку через резистор, с которого снимаете напряжение кратное току, для АРУ!

Я имел ввиду 100мкГн на 10МГц а вообще конечно дроссель имеет резонансную частоту
И я сильно сомневаюсь что 100мкГн будет иметь резонансную частоту более 10Мгц
но ТЗ есть ТЗ и надо выполнять. По ТЗ нагрузка может быть дросселем от 1мкГн до 100мкГн а также может быть и активной
Поэтому рассчитать точно корректирующую емкость трудно
Кроме того, схема немного отличается от того, что я нарисовал
Емкость монтажа в реальной схеме влияет меньше в Ку раз, по сравнению тем что я нарисовал. см рис
т.к. в установившемся режиме точка соединения нагрузки и опорного сопротивления находится под потенциалом
близким к нулю. В этой точке действует напряжение ошибки.
Проблемы не с погрешность а с устойчивостью


Это нечестно.
Я уже думал об этом, спрашивал заказчика. Ему нужна регулировка по мгновенному значению.
При 10% погрешности это конечно не очень серьезно, но погрешность такая большая только на ВЧ.
она обратна Ку. на более низких частотах она гораздо меньше и там реально регулир по мгновенному значению, что важно тк спасает от гармоник

На глаз мне кажется, что такая схема будет стабильна при нагрузке порядка мегома и выше, лучше всё с нуля переделать. Вот, скажем, простой вопрос: зачем напряжение делится на резисторах R1/R10, а затем умножается на R8/R9 ?

все вместе это повторитель.
если использовать стандартную схему неинвертирующего усилителя то скажется входная емкость ОУ.
эквивалентное сопротивление нагрузки и опорника 3к входная емкость 8п - схема возбудится около 100МГц - в соответствии с пост времени
поэтому я делю, с низкого сопрот делителя снимаю, а потом обратно усиливаю
Операционные усилители - токовые.
Я забыл нарисовать емкость в цепи ос второго усилителя который ограничивает полосу


Схема от нуля не устраивает из-за погрешности
Она определяется как 1/ (Kу/Кн+1) где Ку =10 коэфф усил больше не сделать
Кн=Zн/R0 в схеме с нулем Zн>10 *R0, иначе будет ограничена амплитуда треб 10В
То есть при таких раскладах он работать не будет - погрешность 50%
А усилитель с большим усилением можно получить только увеличив число каскадов, а это не получится, тк уменьшится запас по фазе
он дб 90град

Эта тема (стабильности) обсуждалась в моем пред топике но он как-то загнулся
("ВЧ генератор тока проблемы стабильности")
Там я интересовался как реализовать многокаскадный усилитель с запасом по фазе 90 град
но проблема осталась нерешенной
А почему Вы решили что стабильность возможна при сопр более 1Мом?

Таким образом, шунтом фактически является R10, R0 и R14 получаются лишними. Смотрим дальше, при GBP 2G и усилении 10, сдвиг фазы на 200МГц будет около 90градусов, только на одном каскаде. Или у Вас GBP 10G, было бы интересно узнать тип усилителей. Далее, второй каскад имеет входное сопротивление 1k. В первом каскаде Вы боролись за низкое входное сопротивление, а тут увеличили его в 10 раз и ничего. Стабильность при нагрузке от мегома потому, что Вы не нарисовали тот самый конденсатор, "ограничивающий полосу", что делает систему нестабильной при более низком сопротивлении нагрузки(хотя это очень приблизительная оценка).

ИМХО, ни в коем случае не заземляйте через дроссель. Самое лучшее - подключить напряжение на экран через повторитель.

Я невнимателен. Указал не те номиналы.
Там на входе 100Ом , поэтому требуется повторитель перед вторым каскадом. Увеличить сопротивление невозможно - усиление ограничено отношением Z/Rвх, Z -внутренний импеданс токового ОУ на частоте 10МГц - 3к (для AD812), поэтому на входе надо мало.
но ошибка ограничена как
1/K + Zн/R0*K + Zн/R1*K R1 100Ом не подходит. отсюда и вырастает повторитель
AD812 был слабоват и я заменил на AD8016, но похоже его SPICE модель кривая - не верю, что импеданс ОУ для 10МГц 750к. Отсюда и завышенное значение сопротивления 1к, на самом деле будет 100Ом
Насчет устойчивости первый каскад - повторитель гораздо широкополоснее второго. Его частота среза 1G. ( AD8009, Roc=300)
Его усиление всегда меньше единицы
У второго частота единичного усиления 200МГц фазовый сдвиг будет ок 120град, у первого на этой частоте ок 10 град
итого 130град запас 50град. Но на этих частотах дроссель будет иметь емкостной и низкоомный характер, остается как бы резистивный делитель и на нем фазовый сдвиг будет небольшим


Почему? Резонанс?



Нет основной ток течет от входа через R0 и нагрузку и выход усил ошибки

А в R10, R14 утекает ток ошибки для управления

Рзонанс в том числе. Потом земля, к которой вы присоединяете экран везде разная (я говорю о заземлении, а не об общей точке схемы). Идеальной земли не бывает. Она имеет емкость относительно шин питания и т.д. может и маленькую, но все же... У вас на столе может и работать, а у заказчика опять начнет генерить. Я вообще не уверен, что у вас генереж из-за уменьшения запаса фазы. Проверить очень просто - включите в цепь питания усилителя ошибки по 1-Ом резистору. По крайне мере фильтр по питанию получится. У вас же на шинах пиатния ОУ наверняка стоят емкости на землю.

Действительно, с этими ОУ можно получить приемлемый запас по фазе. Следующий вопрос - там на схеме стоит конденсатор C1, его номинал не очень хорошо видно, но вроде бы 1u, то есть нагрузка почти чисто емкостная, резонанс около 50кГц, что в корне меняет дело. Это дополнительный конденсатор, или он является частью датчика? Вообще, не очень понятно, как должна работать стабилизация тока через колебательный контур на частотах в области параллельного резонанса.

Опять я проглядел. Это я прогонял схему когда она замкнута по ВЧ. Так-то емкости не будет
Параллельный резонанс это проблема. Прибор будет определять характер нагрузки если он емкостной или перегрузка по напряжению то работать не станет о чем и просигнализирует
А еще вопрос зачем применяют не сплошную заливку земли, а штриховкой - чтобы уменьшить емкость монтажа?
Если да то как рассчитать толщину линий и 'скважность' решетки ?

Топикстартеру:
1) не могли бы вы полностью и чётко описать задачу? У меня есть сомнения в необходимости полосы АРУ 200МГц
2) Почитайте где-нить общие принципы работы ОУ с ТОС и методику выбора резисторов в ООС. Так, как у вас они включены, делать нельзя.

1) Нужен ВЧ генератор тока. Диапазон частот 100кГц - 10МГц. Нагрузка индуктивный датчик от 10 до 100 мкГн , но может быть и активным - мотаются две встречные катушки.
При этом амплитуда должна быть не более 10В.
2) Как мне кажется я достаточно хорошо их "прощупал". Что конкретно Вас смущает?


На макете пока возбуждения нет но там другой ОУ AD812, который на 10МГц не тянет - усиление равно 3
Возбуждение в микрокап с другим ОУ AD8016, там при попытке подключить емкость в неск пик к точке соединения нагрузки и R0
возникает возбуждение.
Я таким образом пытаюсь сымитировать емкость монтажа
А печатная плата только проектируется. Вот и маячит проблема - как нейтрализовать эту емкость, она ведь наверняка проявится
Насчет питания я так и заложил - резисторы. Если я правильно понимаю это нужно чтобы
переменные "силовые" токи по питанию замыкались через блокирующие емкости на полигон земли, а не на питание.
А полигон наверное д. быть как можно ближе к проводнику соединяющему выход с нагрузкой - чтобы петля токов была минимальной площади.

Это ещё нечёткое задание. Если, например, генератор тока нужен синусоидальный, то можно обойтись низкочастотной АРУ, как уже советовали выше. Какой будет частота резонанса датчика? Мне кажется, катушку 100мкГн с резонансом выше 20МГц сделать нереально, а это значит, резонанс будет вблизи полосы пропускания, и нормальная стабилизация тока не получится, тем более, в универсальной схеме под разные катушки.

1) Нужен ВЧ генератор тока. Диапазон частот 100кГц - 10МГц

Я на схеме из поста 11 вижу генератор постоянного тока. Откуда там ВЧ берётся?

2) Как мне кажется я достаточно хорошо их "прощупал". Что конкретно Вас смущает?


Меня конкретно смущает резистор 10К в цепи ООС ad812. Вы даташит на него читали? В частности, таблицу на стр. 12 видели?

Ток будет синусоидальный. Но сама индуктивность может иметь слабую нелинейность и быстро изменяться во времени. В общем нужно регулировать по мгновенному значению. С меня так требуют. АРУ я пытался пробить, но это отвергли
Точность 10%. Но вторая гармоника не более -40дБ
Начет катушки это действительно проблема. Мне не удалось для отладки набрать дроссель 100мкГн с резонансной частотной хотя бы 20МГц. Что интересно если брать последовательно 10 дросселей по 10мкГн с резонансной частотой 25МГц то они видно их резонансные частоты как-то расстаиваются и резонансные явления начинаются около 10МГц.

Я знаю только один тип датчиков с нелинейной и быстро меняющейся индуктивностью - это феррозонд. И даже знаю одного потенциального заказчика, способного изобрести такое ТЗ для накачки феррозонда.
UP:Вспомнил ещё один тип такого датчика - датчик положения с изменяющимся магнитным зазором. В любом случае проблему следует рассматривать в целом, так как заказчик далеко не всегда может представить все возможные способы решения задачи.
Вторая гармоника -40дБ - это нечёткая формулировка, одно дело-при постоянной индуктивности, другое - при быстро меняющейся.

У меня будет AD8016, а в обратной связи еще последовательная RC цепь - ноль 200МГц
ркомендации стр.12 мне не подходят. (см. pict 29 - АЧХ и ФЧХ усилителя по этим рекомендациям) Они подойдут для линейного тракте например,радиоприемника ,
где плевать на ФЧХ.
А здесь следящая система. Мне важен запас по фазе.
Я выбирал исходя из Z(f) и фи(f)


К сожалению более конкретно рассказать не могу - коммерческая тайна
-40дБ при постоянной индуктивности. Она меняется медленно - полоса изменений 10кГц

Вообще-то емкость несколько пик это довольно много для паразитной емкости монтажа. Может я невнимательно читал, и не увидел - у вас нагрузка далеко отстоит от выхода усилителя? Кроме того, при работе на емкостную нагрузку, усилитель может возбуждаться. У вас генереж с какой частотой? Со своей (частотой близкой к частоте единичного усиления) или на рабочей частоте - частоте выходного сигнала?

Мне казалось что это емкость монтажа вполне может быть 10пФ. Я измерял на другом макете пустой печатной плате получил 8пФ.
Но там сплошной слой экрана. Вероятно его нужно делать сеткой.
Нагрузка отстоит далеко до 0.5м это кабель который заканчивается индуктивностью. Но я поставлю на выходе усилителя симметрирующий трансформатор. Тогда по ВЧ будет развязка
Генереж бывает и так и так и сотни МГц и 10-20МГц а еще случается такой генереж когда генерируемое колебание - импульсы ВЧ , затухающие по классической экспоненте длит 10мкс и следующие с периодом повторения ед милисекунд. О как! Красота!

В результате датчик зашунтируется примерно 50пФ ёмкости линии и о точном управлении током через датчик можно забыть.

А датчик с кабелем разрабатываю не я) Пусть они и думают

Вы понимаете, что поставив в ООС 10K вы заузили полосу этого каскада в 30 раз и соответственно увеличили фазовый сдвиг?

Я не очень понял, какое вам дали ТЗ. Но моя дурацкая ИМХА такова.
1. Кабель 0,5 м делать в экране.
2. Экран соединить со средним выводом транса.
3. ОС по току, если возможно, выпрямить и передавать постоянным уровнем

ТЗ писали создатели датчика. Они отвечают за теорию и вероятно еще не до конца изучили возможности метода, и потому заложили слишком сильные требования. (до 10МГц генератор тока, по мгновенному значению на 100мкГн)
Возможно это придется пересматривать, но пусть инициаторами пересмотра будут они а не я
я вообще-то новичок в этой теме. раньше имел дело с ВЧ, но не с такими системами.
Все же я думаю можно попытаться компенсировать емкость кабеля, используя конструкцию как на рис., хотя может я и ошибаюсь


Большее значение для меня имеет входной резистор.
Когда импеданс ОУ достигнет значения входного резистора усиление каскада станет 1. А фаза будет определятся фазой ОУ, тк Roc уже никакого значения иметь не будет. При 100 ОМ, как в рекомендациях это будет мать-перемать.
Можно попытать включить последовательную RC-цепь, кот сформирует 0 в обратной связи. Но если еще поразмыслить то можно увидеть что и это не спасет - не с такой ФЧХ как у AD812

Ещё позволю себе напомнить о конечности скорости света и принципе причинности. В петлю обратной связи входит кусок провода длиной метр(полметра туда и обратно), что приведёт к задержке сигнала на 1/300 000 000 секунды. Вот если бы нагрузка была чисто активная, можно было бы использовать согласованную дифпару без наблюдаемой генератором задержки, но и сложная общая ОС в случае активной нагрузки не очень то нужна. Чтобы не сильно вредить устойчивости, эта задержка вряд ли может быть длиннее десятой периода, что ограничивает частоту единичного усиления величиной порядка 30МГц.

Это 300МГц - длина 1м, хотя в кабеле скорость будет поменьше, но на этих частотах кабель будет шунтироваться емкостью трансформатора

1) Зачем тогда использовать ОУ с ТОС?
2) Что такое "импеданс ОУ"?
3) И какая там мать-перемать?

Вы теорию ОУ с ТОС почитайте, всё же. У вас сплошная каша в голове сейчас.

Да, и в схеме 6КОм датчика тока зашунтированы делителем 1К-100Ом. Не проще ли сразу 100Ом поставить датчиком тока?

С каким классом точности, вообще, следует поддерживать ток? И какова величина тока?
Может быть будет достаточно поставить относительно большой последовательный резистор и запитывать цепь ВЧ-напряжением?
(Пассивная стабилизация то есть)

1) ОУ по напр еще более низкочастотные. Кроме того, мне нужна амплитуда до 10В. Это тоже серьезно ограничивает выбор ОУ.

2) под имп ОУ я понимаю зависимость напряжения на выходе, от тока втекающего в инвертирующий вход

3) Фазовый сдвиг выходного сигнала ОУ будет около 180град на 100МГЦ. Именно на этой частоте усиление снизится до 1 при входном резисторе 100Ом очевидно что устойчивости не будет даже на идеальной, не сдвигабщей фазы нагрузки

Схема на рисунке мной выстрадана. в делитель утекает ток ошибки. Схема с 100Ом опорником не подходит. из-за погрешностей.
Об этом я писал в предыдущих постах. см. пост 8

1) ОУ по напр еще более низкочастотные. Кроме того, мне нужна амплитуда до 10В. Это тоже серьезно ограничивает выбор ОУ.

2) под имп ОУ я понимаю зависимость напряжения на выходе, от тока втекающего в инвертирующий вход

3) Фазовый сдвиг выходного сигнала ОУ будет около 180град на 100МГЦ. Именно на этой частоте усиление снизится до 1 при входном резисторе 100Ом очевидно что устойчивости не будет даже на идеальной, не сдвигабщей фазы нагрузки

Схема на рисунке мной выстрадана. в делитель утекает ток ошибки. Схема с 100Ом опорником не подходит. из-за погрешностей.
Об этом я писал в предыдущих постах. см. пост 8


10% но амплитуда 10В, нужно будет 100В, что невозможно

10В чего? - Вам же вроде ток нужен?..
А почему 100В невозможно? Переменный же, трансформировать можно.
А по устойчивости для реактивных, причем различных нагрузок, пассивный стабилизатор - вне конкуренции. (А ОУ с реактивностями всегда мозги колупать будет.)




ЗЫ:
Передача напряжения по длинному кабелю облегчится несравненно.

Трансформатор нужен и для 100Гц и для 10МГц

Вау, это широкий диапазон. Но 100-вольтовые ВЧ-транзисторы не такая уж и редкость.
Хотя тогда, согласен, схема становится заметно тяжеловесной.

Либо на ОУ либо буду на основе АРУ. Хотя это и псевдостабилизация.

Виноват не сразу заметил. Действительно нужно делить на 10.
А ведь это черт возьми проблема!
Все ТЗ надо пересматривать.
Тема закрывается
Всем спасибо

К слову, здесь просто нужны ОУ с внешней коррекцией или скорректированые до Ку=7-10 (THS4021 ad8021 ad8067)

AD8021 на первый взгляд может потянуть. Остальные не смотрел


ОУ устойчивые только с некоторого, большего единицы усиления почти наверняка не подходят для следящих систем
Если выход такого усилительного каскада замкнуть на вход велик риск возбуждения.
Насколько я себе представляю частота ОУ на которой фазовый сдвиг достигает 180 ниже частоты единичного усиление.
Те ОУ оказывает на этой частоте усиление, но оно меньше чем величина ОС.
Но усиление каскада (ОУ охваченного ОС) на этой частоте будет все же больше 1.
И если замкнуть вход на выход он скорее всего возбудиться

А если измерять то что падает на индуктивности и добавлять к входному сигналу тогда ведь и напряжений больших не понадобиться: ток будет определяться как U/R
И со стабильностью нет проблем. Это же решение! как я раньше не допер,?