04-05-2020, 10:17 AM
Ključni problem kod analognih RC oscilatora je stabilizacija nivoa generisanog signala.
U principu, kolo za stabilizaciju nivoa se sastoji od detektora napona (RMS ili amplituda), pojačavača greške (željena vrednost - trenutna vrednost), koji se može smatrati i PI regulatorom, i izvršnog organa, tj. elementa koji deluje na oscilator u cilju promene pojačanja.
Kvalitet regulacije određuju prvi i treći element: detektor i izvršni organ.
Detektor mora biti u stanju da "izmeri" napon i izvrši pogodno osrednjavanje (nije nam cilj da regulišemo napon u svakoj periodi), dostavi ga poj. greške, a ovaj onda menja otpor izvršnog elementa u cilju promene pojačanja. Idealan izvršni element (obično FET ili LDR) ima linearnu zavisnost između otpora i dovedenog upravljačkog napona.
U jednostavnijim sklopovima kao detektor služi jedna ili dve diode, a osrednjavanje ispravljenog napona (pulzacija) se vrši u poj. greške.
Kod oscilatora s lampom, sve tri napred pomenute funkcije su integrisane u jednoj komponenti, naime lampi.
Sa aspekta izobličenja, detektor napona predstavlja najkritičniji element. U upotrebi su već pomenuti diodni ispravljači, konvertori RMS u DC, sample-and-hold kola (S/H) i detektori amplitude (peak detector). Cilj je da na izlazu iz detektora dobijemo što manje preostale AC komponente (ripple), a istovremeno imamo i dovoljno brz odziv na poremećaj izlaznog napona. AC komponenta se obično otklanja RC filtriranjem (pasivnim, aktivnim ili njihovom kombinacijom), ali se zbog toga usporava odziv i oscilatoru su potrebne sekunde da se stabilizuje. Kola sa S/H su brza, ali komplikovana (Groner), a za vrhunski rezultat je verovatno potrebna kombinacija ADC/DAC (oscilator @davada na velikom forumu).
Pored S/H kola, detektor amplitude se može napraviti i pomoću komparatora. Ta kola su opisana u DS za LM311, odn. LT1011, vrlo su jednostavna, i bila su par puta pomenuta i na velikom forumu.
Simulaciju sam uradio još prošle godine i pri tom video da ima špicastih signala, što bi u odnosu na RMS detektor zahtevalo dodatno filtriranje.
Međutim, juče mi je pao na pamet filter koji se u audio tehnici retko koristi, ali je u mernoj tehnici dobro poznat - filter s komutiranim kondenzatorima (switched-capacitor filter, SCF), jedna kombinacija digitalne i analogne tehnike. Prvi takav filter sam napravio davne 1991. godine i to na dve euro-pločice sa po osam kanala, i obe su još uvek ispravne.
Prelomna frekvencija SCF-a je određena frekvencijom takta, koja je obično 50 ili 100 puta viša od frekv. filtera. Znači, ako nam treba LP filter od 1kHz i koristimo, recimo, LTC1067, na ulaz takta mu dovodimo TTL četvrtke od 100kHz, Ako takt smanjimo na 50kHz, filter vrlo brzo dobija koleno na 500Hz, itd. Taj filter, dakle, može da prati frekvenciju oscilatora ako se generator takta napravi kao multiplikator frekvencije oscilatora.
Da ne ulazim u detalje, osnovni pojmovi o tim filterima su objašnjeni ovde:
https://www.analog.com/media/en/technica.../an40f.pdf
Ovde ću prikazati rezultate simulacije dvofaznog detektora amplitude s dva LT1011 (jedan "hvata" negativnu poluperiodu, a drugi invertovanu pozitivnu, tako da u svakoj periodi merim obe polovine sinusa) i SCF kolom LTC1067. Nominalna frekvencija filtera je 1kHz, takt SCF-a 100kHz, pa se očekuje potiskivanje AC komponente od 2kHz (dvostruko "ispravljanje") od oko 50dB.
Prvi prilog pokazuje izlaz iz komparatora (16mVpp), filtriran vrem. konstantom od 4,7ms (1oK/0,47uF), a drugi taj signal na izlazu iz LTC1067 (10uVpp, odn. -64dB).
Za ilustraciju, na gejtu FET-a u kineskom oscilatoru imam amplitudu regulacionog signala od 20mV!
SCF nisu bez mana, ali to je druga tema, ali samo da napomenem, ti problemi su u konkretnoj aplikaciji lako rešivi.
Jedina nevolja je što u kući nemam ni jedan od tih filtera, a u prošlu sredu mi je već došao paket od Digikey-a. Što se ne setih ove stvari prošlog vikenda, sada bih već lemio prototip
.
Pozdrav
U principu, kolo za stabilizaciju nivoa se sastoji od detektora napona (RMS ili amplituda), pojačavača greške (željena vrednost - trenutna vrednost), koji se može smatrati i PI regulatorom, i izvršnog organa, tj. elementa koji deluje na oscilator u cilju promene pojačanja.
Kvalitet regulacije određuju prvi i treći element: detektor i izvršni organ.
Detektor mora biti u stanju da "izmeri" napon i izvrši pogodno osrednjavanje (nije nam cilj da regulišemo napon u svakoj periodi), dostavi ga poj. greške, a ovaj onda menja otpor izvršnog elementa u cilju promene pojačanja. Idealan izvršni element (obično FET ili LDR) ima linearnu zavisnost između otpora i dovedenog upravljačkog napona.
U jednostavnijim sklopovima kao detektor služi jedna ili dve diode, a osrednjavanje ispravljenog napona (pulzacija) se vrši u poj. greške.
Kod oscilatora s lampom, sve tri napred pomenute funkcije su integrisane u jednoj komponenti, naime lampi.
Sa aspekta izobličenja, detektor napona predstavlja najkritičniji element. U upotrebi su već pomenuti diodni ispravljači, konvertori RMS u DC, sample-and-hold kola (S/H) i detektori amplitude (peak detector). Cilj je da na izlazu iz detektora dobijemo što manje preostale AC komponente (ripple), a istovremeno imamo i dovoljno brz odziv na poremećaj izlaznog napona. AC komponenta se obično otklanja RC filtriranjem (pasivnim, aktivnim ili njihovom kombinacijom), ali se zbog toga usporava odziv i oscilatoru su potrebne sekunde da se stabilizuje. Kola sa S/H su brza, ali komplikovana (Groner), a za vrhunski rezultat je verovatno potrebna kombinacija ADC/DAC (oscilator @davada na velikom forumu).
Pored S/H kola, detektor amplitude se može napraviti i pomoću komparatora. Ta kola su opisana u DS za LM311, odn. LT1011, vrlo su jednostavna, i bila su par puta pomenuta i na velikom forumu.
Simulaciju sam uradio još prošle godine i pri tom video da ima špicastih signala, što bi u odnosu na RMS detektor zahtevalo dodatno filtriranje.
Međutim, juče mi je pao na pamet filter koji se u audio tehnici retko koristi, ali je u mernoj tehnici dobro poznat - filter s komutiranim kondenzatorima (switched-capacitor filter, SCF), jedna kombinacija digitalne i analogne tehnike. Prvi takav filter sam napravio davne 1991. godine i to na dve euro-pločice sa po osam kanala, i obe su još uvek ispravne.
Prelomna frekvencija SCF-a je određena frekvencijom takta, koja je obično 50 ili 100 puta viša od frekv. filtera. Znači, ako nam treba LP filter od 1kHz i koristimo, recimo, LTC1067, na ulaz takta mu dovodimo TTL četvrtke od 100kHz, Ako takt smanjimo na 50kHz, filter vrlo brzo dobija koleno na 500Hz, itd. Taj filter, dakle, može da prati frekvenciju oscilatora ako se generator takta napravi kao multiplikator frekvencije oscilatora.
Da ne ulazim u detalje, osnovni pojmovi o tim filterima su objašnjeni ovde:
https://www.analog.com/media/en/technica.../an40f.pdf
Ovde ću prikazati rezultate simulacije dvofaznog detektora amplitude s dva LT1011 (jedan "hvata" negativnu poluperiodu, a drugi invertovanu pozitivnu, tako da u svakoj periodi merim obe polovine sinusa) i SCF kolom LTC1067. Nominalna frekvencija filtera je 1kHz, takt SCF-a 100kHz, pa se očekuje potiskivanje AC komponente od 2kHz (dvostruko "ispravljanje") od oko 50dB.
Prvi prilog pokazuje izlaz iz komparatora (16mVpp), filtriran vrem. konstantom od 4,7ms (1oK/0,47uF), a drugi taj signal na izlazu iz LTC1067 (10uVpp, odn. -64dB).
Za ilustraciju, na gejtu FET-a u kineskom oscilatoru imam amplitudu regulacionog signala od 20mV!
SCF nisu bez mana, ali to je druga tema, ali samo da napomenem, ti problemi su u konkretnoj aplikaciji lako rešivi.
Jedina nevolja je što u kući nemam ni jedan od tih filtera, a u prošlu sredu mi je već došao paket od Digikey-a. Što se ne setih ove stvari prošlog vikenda, sada bih već lemio prototip
.Pozdrav