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

Этот ОУ согласно схеме из даташита работает в режиме В, с большими искажениями типа "ступеньки".
С учетом что полоса всего 1МГц, просто не хватает скорости нарастания и глубины обратной связи.

Хорошо бы её промоделировать, например, в Мультисиме. А почему паразитная ёмкость одного из цифровых потенциометров показана у Вас, как и положено, параллельной, а вторая - почему-то "на землю"?

Скажите, а какое у Вас напряжение питания?
И зачем нужен гиратор? Схема на ОУ, трёх резисторах и кондёре почему не устраивает?

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 (+/-).

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...

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

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.

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

alexkok

Спасибо за ценный совет. Вы оказались полностью правы. Резистор на минус питания устраняет искажения...
Я заменил ОУ на TL064, теперь все пришло в порядок, схема нормально работает вообще без доработок (отпала необходимость вешать резисторы).

Раньше мне не приходилось сталкиваться с таким поведением ОУ (как в случае с LM224)... я так понимаю, что у большинства ОУ (в отличии от LM224) выходной каскад работает в режиме AB, правильно ?

Что есть правильно зависит от назначения, для работы с постоянным напряжением режим B обеспечивает меньшее потребление.
Статистику не знаю, возможно.

Здравствуйте! Задача следующая: Необходимо спроектировать фильтр 2-го порядка дающий на 5 КГц -60 дБ спада АЧХ и сдвиг фазы меньше 120 градусов. Говорят,запаздывание по фазе, которое вносят в сигнал Фильтры НЧ можно в определенной мере скорректировать фазовращателем. Попробовал ускоряющее звено 1-го порядка и не вышло. Помогите, пожалуйста!

Частота среза то какая?

Требуемая полоса пропускания 100Гц(хуже 50Гц)

Ну а сдвиг фазы на какой частоте? Если на 100Гц, то там вроде ничего не надо корректировать. Если на 5000, то .... тогда зачем? Странная задача. Это надо делать или это задачка просто такая?

Тогда почему именно второго порядка?

вопрос решён. но как тут обойтись первым?

Ты вроде просил -60дб на 5 КГц, а на графике у тебя -50 примерно.
Первым порядком никак не обойтись

Первым не обойтись. А что за фильтр получился, ежели не секрет?

где-то так

Вот простейший вариант
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Класс! Как расчитывал?

Это просто два интегратора последовательно, Ку=1 в полосе пропускания, следовательно R1=R4, R2=R5.
Частота среза каждого звена F=1/(2*pi*R1*C1)=1/(2*pi*R2*C2).
Дальше нужно уменьшить сдвиг фаз на 5КГц введением нуля на частоте примерно 5КГц\3
Fo=1/(2*pi*C2*R3). Изменяя один элемент R3, можно подстраивать сдвиг фазы на нужной частоте (естественно, за счёт ухудьшения подавления на этой частоте)

откуда такая инфа? Скинь пожалуйста .cir файл! Спасибо!

Тут простая логика: у одного интегратора сдвиг фазы 90, у двух последовательно - 180, следовательно, надо второй интегратор надо с некоторой частоты превратить в обычный усилитель (ослабитель
А какая именно частота нужна - проще и точнее посмотреть в симуляции, чем считать. Я .cir не сохранял даже, его по картинке набрать 5 минут.

это ноль? Т.е. ты не записывал передаточной функции, а просто двигал номиналы в Dynamic AC?

Не записывал, я это "на пальцах" делаю. Можно просто на клетчатой бумажке нарисовать ЛАЧХ, ЛФЧХ - самый наглядный инструмент для цепей 1 порядка.
В микрокапе - probe AC анализ и покрутить R3, глядя на АЧХ и ФЧХ - очень наглядно.

Shkal.
"у одного интегратора сдвиг фазы 90, у двух последовательно - 180". У Вас не интеграторы у Вас ФНЧ.

Для определения сдвига фазы на частоте, более чем на декаду превышающую частоту среза, это абсолютно всё равно.

Не надо собаку называть кошкой, даже если собака маленькая.

Tano, любой интегратор такого вида есть ФНЧ.

Это заблуждение...

Tano пример приведите, только с реальными компонентами....

Если R4 в Вашей схеме будет равно бесконечности, то X1 будет интегратором.

Только в том случае, если у Вас в ящике припасена пара ОУ с бесконечным усилением.

Операцию интегрирования он будет выполнять гораздо лучше , чем с конечным значением R4.

Если в спектре входного сигнала не будет частот ниже, чем 10*(1\2*pi*R1*C1), то на точности интегрирования это практически никак не скажется.
Или по-другому: АЧХ и ФЧХ первого каскада в области частот F>10*Fo практически не меняется при добавлении\удалении R4.

Причём тут Ваш спектр? Собаку надо называть собакой, а кошку надо называть кошкой.

Только в том случае, если у Вас в ящике припасена пара ОУ с бесконечным усилением.
Прочтите ещё раз. Подумайте. Нарисуйте АЧХ ОУ без ООС и с конденсатором в ООС. Потом поговорим.

Удачи...

Вообщето Tano прав. Лучше называть вещи своими именами, чтобы у новичков в голове каша не образовывалась.
2 BoX: Вот вам еще вариант
Первый порядок не катит, т.к надо получить завал в 1000, а соотношение частот пропускания и непропускания всего 5000/100=50. Используя ФНЧ Баттерворта второго порядка получаем в идеале ослабление 50*50=2500 (>1000 -значит нас устраивает), а добавлением двух "полюсов" посредством R3, R4 заворачиваем фазу в "плюс". На 5кгц фаза примерно 109*.
На верхнем графике красная линия- АЧХ идеального Баттерворта, голубая- то что получилось в нашем случае.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вообще-то он не более, чем демонстрирует ограниченность своего понимания.
Вот смотрите:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Синий график - выход OUT без резистора в ООС
Красный - выход OUT1 с резистором в ООС
Ну и кто из них лучше интегрирует ?

Сравнение имхо неудачное, в данном случае работа схем определяется параметрами конкретного ОУ, что противоречит самой трактовке ОУ. Т.е такого усилителя, который В данном случае, повторю, она определяется не цепями ОС, а самим усилительным элементом.
Теперь повторите эксперимент, заменив в Вашей схеме ОУ на идеальные, или на усилительные блоки с Ку =1е5 или более.

Ну пришлите, пришлите же мне скорее пару этих чудесных идеальных ОУ! Какая у них, кстати на корпусе маркировка? Так и написано - идеальные? А то мне всё какие-то THS, да OPA, да AD попадаются, а там ещё циферки непонятные....
Да тут ещё совершенно некстати выясняется,что все они, бедные, родились горбатенькими и не соответствуют трактовке из букваря.

Написал уже 3 раза , пишу ещё раз:

Для любого интегратора такого вида, собранного из реальных компонентов, найдется такой частотный диапазон (от 0 до некой F0), в котором он интегрировать не будет.
И определяется он именно тем, что Ку не бесконечен на постоянном токе. Именно с этой точки зрения любой интегратор - ФНЧ, разница чисто количественная, в частоте этой самой F0.

To BoX.
Вы на вопрос ledum-a иэ # 15 поста так и не ответили.
Регламентация ФХ в полосе "глубокого" задерживания - редкая задача.

То что Вы так глубоко проникли в понимание работы реальных интеграторов похвально, но в данном случае задача чисто академическая и поставлена она с одной целью -понять как работают "идеальные" блочки - ФНЧ, ФВЧ, интеграторы, дифференциаторы и т.д. Когда человек разберется с этим, можете грузить его уже особенностями "реальных" схем. А для чего как Вы думаете в симуляторах есть модели идеальных ОУ? Чтобы позлить специалистов вроде Вас? Ведь таких не существует в природе
И не надо схемы, выглядящие и работающие как ФНЧ называть "интеграторами", а интеграторы называть "ФНЧ" изза того, что в какойто области они не работают как интеграторы изза реальных особенностей компонентов.
Конденсаторы на высоких частотах ведут себя как индуктивности, но ведь никто не называет их "дросселями".

Там из контекста ветки и схемы всё понятно было, поэтому Ваш лингвистический экстаз и трогательноя забота о подрастающем поколении радиотехников мне кажется неуместным.

Ну куда делся топикстартер?
To BoX.
Вы на вопрос ledum-a иэ # 15 поста так и не ответили.
Регламентация ФХ в полосе "глубокого" задерживания - редкая задача.

To ledum:

Схема нужна для реальной задачки.


To Alexashka:

крутая идея!

To BoX.
Если собираетесь взять в руки паяльник то мой совет- реализовать фильтр на двух
фильтрах второго порядка (например биквадах). Один - ФНЧ, другой - фазовый фильтр.
Попытка реализовать фильтр на одном ОУ приведёт к затратной по времени процедуре настройки с неизвесным результатом
из-за высокой чувствительности реализованной передаточной функции.