Tại sao máy dò đỉnh âm của tôi hoạt động kém?


7

Lý lịch

Tôi có một mạch phát hiện biên độ bao gồm các máy dò đỉnh dương và âm được đưa vào một bộ khuếch đại thiết bị.

Mục đích của mạch là xuất ra biên độ của sóng vuông AC. Lý do tôi có cả máy dò đỉnh dương và âm là vì sóng vuông không đối xứng khoảng 0V. Có thể có độ lệch lên tới 200 mV đối với sóng vuông đỉnh-cực đại 12V. Nếu tôi có một đầu vào được biết là đối xứng, tôi sẽ chỉ đo đỉnh dương và nhân đôi nó.

Các mạch chủ yếu hoạt động như mong đợi.

Vấn đề

Đối với sóng vuông 200 kHz, 7 Vpp, máy dò đỉnh dương chỉ giảm ~ 1% so với điện áp sóng dương cực đại được chỉ định trên máy hiện sóng của tôi. Tuy nhiên, đầu ra của đầu dò cực âm nhỏ hơn ~ 10% (tính theo độ lớn) so với đỉnh ở phía âm của sóng và có độ lệch lớn khi các đầu vào nhỏ.

Dưới đây là một số dữ liệu tôi đo được từ mạch thực tế với sóng vuông có biên độ và độ lệch khác nhau ở 200kHz. V+peaklà điện áp dương cực đại của sóng vuông tại đầu vào mạch. V-peaklà điện áp âm tối thiểu của sóng vuông. V+outlà đầu ra của đầu dò cực dương. V-outlà đầu ra của đầu dò đỉnh âm.

V+peak | V-peak | V+out | V-out |
 0.22V   0.00V    0.22V   0.17V
 2.16V  -2.40V    2.15V  -2.08V
 3.66V   0.00V    3.63V   0.18V
 3.48V  -3.84V    3.48V  -3.49V

Lưu ý rằng cũng có một điện áp bù cực lớn từ máy dò đỉnh âm trên sóng vuông DC (những điện áp không xuống dưới 0V).

Máy dò cực đại âm của tôi có chính xác cùng mạch với máy dò dương (được hiển thị), ngoại trừ cực tính của điốt bị đảo ngược.

Mạch phát hiện cực đại dương

Mạch giải thích

Ban đầu, tụ điện được phóng điện (0V) bởi R11 và U3 ở trạng thái bão hòa âm. Khối D3 hiện tại. Dòng điện phân cực của D4 được cung cấp bởi U1 thông qua điện trở 47K. Cấu hình này tồn tại để ngăn rò rỉ ngược của điốt làm cạn kiệt C12 và giảm tín hiệu đầu ra.

Nếu đầu vào không đảo ngược của U3 vượt quá điện áp của tụ điện, đầu ra của U3 chạy đến giá trị dương và dòng điện chạy qua D3 và D4. Sự sụt giảm điện áp của điốt bị phủ định do điện áp phản hồi sau khi giảm. Tụ điện tích điện cho đến khi nó đạt tới mức VIN hoặc khi VIN giảm xuống dưới mức điện áp của tụ điện, tại thời điểm U3 trở lại trạng thái bão hòa âm. Các tụ điện từ từ xả qua R11. Đây là một nguồn chính của sự sụt giảm trên các tín hiệu chu kỳ nhiệm vụ nhanh hoặc thấp vì nó sẽ xả một số trước khi đỉnh sóng tiếp theo.

U1 là bộ đệm đầu ra đạt được sự thống nhất, ngăn chặn giai đoạn tiếp theo làm cạn kiệt tụ điện.

Đối với người theo dõi cực đại âm, cùng một lời giải thích, ngoại trừ việc op amp đầu vào không thể sạc tụ điện trừ khi đầu ra của nó âm vượt quá điện áp sạc của tụ.

Đây là bảng dữ liệu cho AD843: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheet/AD843.pdf

Nó có tốc độ quay cao (250V / us) và dòng điện đầu ra (50 mA) và điện áp bù thấp (1 mV).

Câu hỏi

Tại sao máy dò đỉnh âm của tôi hoạt động kém như vậy (điện áp bù, giảm) so với máy dò dương?

Tôi có thiếu một số yếu tố thiết yếu trong việc chuyển đổi mạch phát hiện đỉnh dương sang máy dò đỉnh âm không?


Là nguồn cung cấp năng lượng cho opamp hoàn toàn đối xứng?
Dave Tweed

Không, thực sự ... Đường ray là + 9V / -10V. Tôi đã phải thay thế một bộ điều chỉnh 9V do có sẵn. Tôi nghĩ rằng đây là một vấn đề, nhưng nếu bất cứ điều gì tôi nghĩ nó sẽ khiến cho dương hoạt động kém hơn dương, vì nó phải chạy lên từ điện áp bão hòa thấp hơn.
Steven T. Snyder

Bây giờ tôi sẽ tìm kiếm nguồn cung cấp -9V (hoặc + 10V) ổn định để sử dụng để thử nghiệm để xem liệu nó có tạo ra sự khác biệt hay không.
Steven T. Snyder

1
Khi thiết lập nguồn cung cấp năng lượng của tôi để sản xuất + 10 / -10 để tôi có thể bỏ qua bộ điều chỉnh của hội đồng quản trị và sử dụng trực tiếp, tôi chỉ nhận ra rằng nó đã được đặt cho + 10 / -10, chứ không phải + 14,5 / -14,5 như tôi đã thiết kế các mạch cho. ĐỪNG !!! Bộ điều chỉnh -10 có lẽ đã bỏ học.
Steven T. Snyder

Có, và trở kháng nguồn của nó có thể cao hơn một chút so với bình thường trong học sinh bỏ học.
Dave Tweed

Câu trả lời:


5

Có một số điểm trong biểu dữ liệu AD843 có vẻ phù hợp.

Lần đầu tiên tôi phát hiện ra thời gian "Phục hồi quá mức" (theo danh mục chung là "Đáp ứng tần số"). Lưu ý rằng thời gian phục hồi cho vượt mức tích cực (được tìm thấy trong trình phát hiện cực đại âm của bạn) dài hơn đáng kể so với thời gian phục hồi cho vượt mức âm (được tìm thấy trong trình phát hiện cực đại dương của bạn). Nửa micro giây khi độ rộng xung của bạn theo thứ tự 2,5 Lời (nửa chu kỳ @ 200 kHz) có thể là đáng kể.

Thứ hai, bảng dữ liệu đề cập cụ thể rằng AD843 gặp sự cố khi lái tải điện dung. Tụ điện 10 nF của bạn lớn hơn một bậc lớn hơn bất kỳ tải ví dụ nào mà chúng đề cập trong biểu dữ liệu.

Thứ ba, có một mạch phát hiện cực đại được đưa ra trong biểu dữ liệu. Cấu trúc liên kết hơi khác so với cấu trúc của bạn, nhưng đáng kể hơn, họ sử dụng AD843 trong giai đoạn đầu ra, nhưng sử dụng AD847 trong giai đoạn đầu vào "vì AD847 có thể điều khiển giá trị điện dung lớn tùy ý".


Cảm ơn những quan sát tuyệt vời, Dave. Tôi đã không nhận ra rằng có một thời gian phục hồi vượt mức tách biệt với tốc độ quay. Tôi nghĩ rằng thời gian phục hồi vượt mức là nguyên nhân rất có thể của vấn đề. Tôi cũng nhận thấy nhiều gợn hơn trên đầu ra của bộ phát hiện âm, vì nếu op amp không điều khiển được điện áp của tụ càng mạnh. Nếu nó hầu như không có đủ thời gian để đạt được điện áp sạc tụ điện, nó sẽ có ảnh hưởng.
Steven T. Snyder

Tôi không chắc chắn làm thế nào tôi bỏ lỡ vấn đề tải điện dung và mạch phát hiện cực đại trong biểu dữ liệu ... Tôi chắc chắn đã có một lựa chọn tồi cho op amp này. Có vẻ như tôi có thể thoát khỏi việc thay thế nó bằng một chiếc AD847, vì nó rơi vào cùng một pinout / dấu chân.
Steven T. Snyder

Tôi đã thay thế AD843 bằng AD847 và cài đặt bộ điều chỉnh 10V cho đường ray dương để bây giờ chúng đối xứng. Hiệu suất được cải thiện rất nhiều, mặc dù vẫn còn một số khoảng cách về hiệu suất giữa các máy dò âm và dương. Tôi sẽ thử mạch từ bảng dữ liệu AD843 trong lần tải tiếp theo.
Steven T. Snyder
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.