сдвиг при увеличении амплитуды сигнала

[Гость Антон]

Привет.

Такой вопрос. Пытаюсь увеличить амплитуду пилообразного сигнала (точнее пока моделирую это дело в Orcad) простой схемой на операционном усилителе. Амплитуда сигнала - 1мВ, частота в пределах 1-2кГц, увеличиваю амплитуду в 100 раз, питание однополярное. Поставил дешевый и доступный lm358. На выходе амплитуда сигнала увеличилась нормально, но появился сдвиг от нуля. Почитал, что такое rail-2-rail и поставил операционник подороже, а именно AD8601. Сдвиг значительно уменьшился, но не пропал (смотрим первые две картинки). Я попробовал добавить на выход конденсатор, и к моему удивлению, сигнал вообще пополз в отрицательные напряжения (третья и четвертая картинки).

В принципе, меня устраивает и такой сдвиг, но я больше интересуюсь сейчас теоретической частью вопроса. Потому разделю его на несколько частей.

1. Каким образом как можно больше уменьшить этот сдвиг? Что стоит для этого добавить? Обязательно ли применять rail-2-rail операционники?

2. Что вообще произошло в случае с конденсатором? Разве он не должен был отсечь постоянную составляющую?

3. Какие могут быть подводные камни при переходе от моделирования к реальной схеме? И как с ними бороться.

П.С.

На изображениях сама схема и выходной сигнал. Входной такой же, только в 100 раз меньше и без сдвига. 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Vascom]

Конденсатор верно убирает постоянную составляющую. Сигнал станет от -50мВ до 50мВ.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Vascom]

Сдвиг от нуля, скорее всего, определяется параметром Input Offset операционного усилителя. Так для LM358 это 3-5мВ, а для AD8601 чуть меньше.

Возможно ситуацию исправит двуполярное питание ОУ.

[Реклама]

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Vascom]

Кстати, для задания коэффициента усиления на практике лучше использовать резисторы побольше, например 100кОм и 1кОм.

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[avv_rem]

Для начала просто приведите сигнал в порядок. У Вас TR=0ms, иными словами, сигнал изменяется с бесконечно большой скоростью. Непонятно, как программа вообще его обсчитывает. Сделайте хотя бы TR=1us.

Никакого сдвига нет. Просто у Вас постоянная времени C1R3=100e-6*1000 = 0,1сек. Т.е. конденсатор зарядится на 95% через 0,3сек, а на 95% через 0,5сек. А Вы завершаете расчетный процесс на 0,05сек. Возможны два варианта действий:
1. Уменьшить емкость C3 в 10…100раз.
2. В задании на моделирование поставить время хотя бы 0,5сек, а еще лучше – 1сек.

Далее последовательно с V5 поставьте дополнительный резистор с сопротивлением R4||R5. Тем самым Вы полностью подавите дрейф выходного напряжения ОУ, который обусловлен влиянием входных токов.

Питание должно быть двуполярным обязательно!

Изменено 28 декабря, 2016 пользователем avv_rem

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Гость Anton]

1 час назад, Vascom сказал:

Возможно ситуацию исправит двуполярное питание ОУ.

Если ничего не выйдет - так и сделаю. Просто под однополярное есть готовый источник.

 

54 минуты назад, avv_rem сказал:

1. Уменьшить емкость C3 в 10…100раз.

По всем пунктам прошелся - сигнал становится искаженным, если уменьшить в 10 раз,и тем более в 100 (картинки). Начал моделирование с 500ms - там действительно все нормально, только такой же сдвиг теперь вниз (третья картинка). Как я понимаю, на практике, все что ниже нуля будет отрезаться?

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Vascom]

На практике ни чего ниже нуля отрезаться не будет. Просто конденсатор действительно меняет свою полярность.

[Yurkin2015]

У каждого ОУ есть входное смещение Input Offset. Это небольшое постоянное напряжение на входе, которое существует само по себе, без входного сигнала, и которое тоже усиливается в 100 раз в Вашем случае.

Возьмите ОУ  c Input Offset = 10 мкВ. Тогда на выходе после усиления будет смещение всего-то 1мВ. На фоне полезного сигнала - незаметно.

[avv_rem]

Ну, хотя бы -5В на вывод 4 подайте. Тогда C1 можно будет и убрать вообще. Не могут ОУ опустить выходное напряжение ниже напряжения питания отрицательного плеча. Никакие не могут. Хоть 10мВ, но останутся. Отсюда и сдвиги. Цель-то вообще какая? А то мы тут вечно кругами ходить будем (Если корабль не знает куда ему плыть, никакой ветер ему не будет попутным).

[AntonTeaPot]

Наконец зарегался. Я ТС.

21 минуту назад, avv_rem сказал:

 

Ну, хотя бы -5В на вывод 4 подайте. Тогда C1 можно будет и убрать вообще.

 

Прикрепил изображения. Вы так имели в виду? Сдвиг все равно остается.

21 минуту назад, avv_rem сказал:

Цель-то вообще какая?

Хочу подавать этот сигнал на аудиокарту и использовать программу "осциллограф на аудиокарте" (написана на labview). Для этого увеличиваю амплитуду сигнала от 1мВ до 100мВ

 

39 минут назад, Yurkin2015 сказал:

Возьмите ОУ  c Input Offset = 10 мкВ.

Спасибо, попробую найти.

Изменено 28 декабря, 2016 пользователем AntonTeaPot

[Sergey-Ufa]

Ни один, даже самый совершенный rail-to-rail ОУ не даст выходного сигнала 0 вольт. Загляните в даташиты на оба ваших ОУ. Там указан нижний лимит выходного напряжения. Для LM358 это 20 мВ, для AD8601 15 мВ. Если хотите получить чистый ноль на выходе при нуле на входе, то используйте двухполярное питание. Если ОУ не слишком точный, то возможно придется сделать еще и компенсацию смещения нуля.

[avv_rem]

Видимо, математическая модель имитирует неидеальность ОУ. Обычно в ОУ есть цепь коррекции нуля. Если ее по какой-то причине нет, или применение штатной цепи балансировки не устраивает, то сделайте так.

R1 – переменный.
R7 подключается либо к плюсу, либо к минусу питания. В зависимости от полярности сдвига.