Domanda:
Modo corretto per limitare la corrente di uscita dell'amplificatore operazionale
Buck8pe
2015-09-01 16:30:14 UTC
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Sto pianificando di utilizzare un amplificatore operazionale AD817 nello stadio di uscita del mio generatore di funzioni ( scheda tecnica). Sono preoccupato per come la parte resisterebbe a un corto, quindi ho corso alcune simulazioni. La simulazione sotto genera da 70 mA a R3 quando l'uscita (punta della sonda) è in corto. Questo ha senso e coincide in qualche modo con il foglio dati che fornisce una corrente massima di 100 mA a 25 ° C, ma inferiore a temperature più elevate. Poiché la parte (secondo Spice) dissipa 800 mW, è probabile che sia calda. Sebbene 800 mW rientrino nelle specifiche massime per questo dispositivo (circa 1,4 W a 25 ° C), non sono a mio agio con 800 mW di dissipazione. Il che mi porta alla domanda.

Esiste un modo migliore per limitare la corrente di uscita di un amplificatore operazionale in condizioni di cortocircuito?

Amplificatore di base: enter image description here

Ecco alcune opzioni che ho provato, con commenti:

1) Amplificatore push-pull per alleviare lo stadio di uscita dell'amplificatore operazionale

Funziona bene per limitare la corrente di uscita dell'amplificatore operazionale, ma potrebbe fornire 10 V / 47 = 200 mA attraverso R3 a 1 W. I transistor dovrebbero dissipare 500 mW ciascuno.

enter image description here

2) Limitatore di corrente basato su BJT

Limitatore di corrente basato su BJT basato su alcune fonti che ho incontrato (vedi qui e qui). Questo è più come quello che sto cercando, ma non sono riuscito a farlo funzionare !. Ho ragione nel pensare che la corrente deviata da Q3 / Q4 finisce alla base di R3?

enter image description here

Altro opzioni:

3) Riduci il guadagno. L'ampiezza del segnale ridotta non è desiderabile.

4) Limitare la corrente di alimentazione. Avrebbe (inutilmente?) Effetto su altre parti del circuito.

Tre risposte:
Andy aka
2015-09-01 16:57:02 UTC
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EDIT - IGNORE C1 - purtroppo questo è l'unico circuito che sono riuscito a trovare con il componente Rout mostrato nel loop di feedback, quindi ignora C1 - non è pensato per essere lì.

Questa tecnica viene utilizzato (con cura) una discreta quantità: -

enter image description here

Ignora C1 e analizza solo quanta corrente l'amplificatore operazionale può fornire un carico al posto di C1. Se l'uscita massima dell'amplificatore operazionale è (diciamo) 4 volt (alimentazione +/- 5 volt), non possono esserci più di 53 mA erogati in un cortocircuito.

Su carichi normali, l'op -L'amp deve lavorare un po 'di più perché il 75 ohm forma un potenziale divisore MA, il lato positivo è che il loop di feedback compensa questo.

Temo di essere un po 'perso.È un amplificatore invertente con un guadagno leggermente a sud di -1.Se metto un segnale positivo di 10 V su Vin, l'amplificatore operazionale tenterebbe di mettere -10 V dispari su Rout e assorbire 143 mA.Ho capito bene?Non vedo la luce (non insolito).Lo useresti davanti o al posto dell'AD817?L'AD817 è veloce e ho bisogno del guadagno (e dell'azionamento del carico capacitivo).
Inserisci il resistore aggiuntivo in serie con l'uscita dell'amplificatore operazionale del tuo circuito ma sposta il circuito di feedback negativo dopo il resistore.Questo è tutto quello che sto dicendo: fondamentalmente sto trasformando un amplificatore operazionale che può fornire forse 100 mA in un amplificatore operazionale che può fornire solo 50 mA (o meno perché dipende dal valore di Rout).
Come mostrato, questo sarà instabile: dovresti aggiungere un piccolo condensatore direttamente dall'uscita dell'amplificatore operazionale all'ingresso invertente.vedere http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5597 figura 10.
Mi scuso, mi ci è voluto un po 'per capirlo.Pensavo avessi semplicemente spostato R3 (47ohm) nel loop di feedback e mi sono chiesto quale fosse la differenza.Bella soluzione.Eseguirò un po 'tutti i suggerimenti e tornerò quando avrò capito cosa funziona meglio.
@KevinWhite ho chiesto all'OP di ignorare il condensatore di uscita: era l'unico circuito che ho trovato disponibile on-line.Dispiace per la confusione.
Anche senza il condensatore nello schema, l'OP intende utilizzarlo in un generatore di funzioni, supponendo che ci sia un cavo che lo collega al carico la cui capacità può causare instabilità.
@KevinWhite potrebbe ed è per questo che ho usato la frase "con cura" nella mia precedente frase di apertura.
L'affermazione dell'AD817 di guidare il "carico capacitivo illimitato" ha qualche relazione con le cose?
Spehro Pefhany
2015-09-01 20:43:18 UTC
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Puoi usare il tuo metodo, ma aggiungi semplicemente altri amplificatori operazionali in parallelo e aumenta le resistenze. Ad esempio, utilizzare un resistore 100R per ottenere un'uscita Z di 50 ohm.

Credo che questo metodo sia utilizzato negli stadi di uscita del generatore di funzioni arb Keysight (nata Agilent, nata HP).

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Mi piace, è opulento e se non fossi un tale skinflint sarebbe in cima alla lista ;-)
Bimpelrekkie
2015-09-01 16:58:53 UTC
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L'impedenza di uscita di 50 ohm aiuta in quanto limiterà la corrente di uscita. Ci sono amplificatori operazionali che possono pilotare 50 ohm (a massa) MA la tensione di uscita sarà limitata a un paio di volt. Solitamente troppo poco per un generatore di funzioni, soprattutto se si desidera anche poter aumentare o diminuire il livello DC in uscita (questo si aggiunge alla tensione).

La scelta più semplice e comune è quella di implementare e amplificatore come nell'opzione 1), l'amplificatore dovrebbe essere progettato per pilotare qualsiasi tensione in 50 ohm. La limitazione della corrente non è necessaria in quanto il resistore da 50 ohm limiterà la corrente.

Opzione 2) Penso che la corrente di uscita non raggiunga mai il suo valore limite perché hai i 50 ohm in uscita. Ad ogni modo, se insisti sulla limitazione della corrente, suggerirei di utilizzare una soluzione più tradizionale con resistenze di rilevamento della corrente in serie con gli emettitori come il tuo primo collegamento. Molti amplificatori audio utilizzano questo tipo di protezione.

Un'altra osservazione: i tuoi amplificatori sembrano essere amplificatori di classe B leggi questo se non suona un campanello. Per un generatore di funzioni si desidera una bassa distorsione del crossover, quindi suggerirei almeno la classe AB o anche migliore: la classe A. Ma tutto dipende dalle tue esigenze e da quanto efficiente vuoi che sia il tuo progetto. I generatori di funzioni analogiche antiquate si surriscaldano, usano una quantità significativa di energia, questo è (in parte) perché il loro stadio finale funziona in classe A!

Sono d'accordo, l'opzione 1 è attraente.L'unico problema è che l'AD817 potrebbe produrre un'uscita di +/- 10V, quindi dovrei valutare R3 e i transistor di conseguenza.Per quanto riguarda l'opzione 2, non sono sicuro che il circuito funzioni davvero.Ho incluso per mostrare il modo in cui stavo pensando, ma nella simulazione R3 ha 100 mA attraverso di essa, quindi Q3 / Q4 stanno sicuramente assorbendo corrente ... ma poi, non voglio che la corrente in eccesso appaia comunque su R3.Dò un'occhiata ad alcuni amplificatori non push / pull per vedere come funzionano, grazie per il suggerimento.
Sì, studia prima i semplici amplificatori non push-pull e quando capisci come questi funzionano si spostano in push-pull.Questi saranno molto più facili da capire una volta che padroneggi i semplici amplificatori (dato che la maggior parte degli amplificatori push-pull sono solo un singolo amplificatore a transistor combinato con una copia speculare ;-)).


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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