Thread Rating:
  • 0 Vote(s) - 0 Average
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Interfejs sa op-amp na digitaliju sa povećanjem slew rate
#1
Često nam zarebaju neki op-amps ili komparatori, gde problem postaje slew rate naponskog op-ampa ili komapratora.

Strujni (CFB) op-amps nemaju problem sa slew rate i kod njih on lako dostiže po više KV/uS.
Kod op-amps i komparatora sa naponskom FB to nije slučaj.

Međutim, CFB op-amps su nezgodni za korišćenje u takvim slučajevima zato što zahtevaju određenu veličinu Rfb prema kojoj se mora prilagođavati ostatak sklopa. Takođe im je na -In impendansa veoma niska (reda <100R).

Neki op-amp ili komparator, koji nam nadgledaju neka analogna stanja i to treba raportirati digitalnoj logici, uobičajeno imaju problem sa slew rate i prilagođenjem naponskih nivoa na digitalnu logiku ili MCU. Takođe se javlja značajna ugaona (fazna) greška i zna biti različita za uzlaznu i silaznu ivicu u tkvoj meri da može značajno promeniti duty nekog na primer PWM.

Evo ovde sam nacrtao primer kako istvremeno rešiti visok slew rate sa vrlo sporim op-amp, koji sam namerno izabrao sa svega oko 0.3V/uS slew rate, što je presporo čak i za audio frekvencije.
Primer je takav zbog uočljivosti problema.

Radi se o veoma preciznom op-amp OP07, koji je jevtin i ima ekstra mali ofset.
Dakle na primeru je iskorišćen op-amp sa ofsetom reda 10-30uV svega, a pri tom se dobija visok slew rate iza interfejsa koji ga prilagođava na na primer 5V logiku.
Pfrilagođenje naponskog nivoa na neku drugu logiku (3V3 ili možda 15V) zavisiće samo od napona napajanja tranzistora u kaskodi.


Sam interfejs je kaskoda sa izlazom op-ampa i istovremeno vrši klampovanje izlaznog napona na granice koje toleriše 5V logika, pri čemu se op-amp standardno napaja sa +-15VDC.

Normalno, ukoliko se upotrebi brži op-amp od ovog "superlenjog", koji je sporiji od starog 741, ali zato excelent precizan, rezultati će biti srazmerno bolji.

Dakle, kao primer je namerno izbran veoma spor op-amp i paralelno sa njim posmatran isti takav kome je na uobičajen način izvršen klamp na logiku od 5V.

"Out1" je stanje posle interfejsa, dok "Out2" predstavlja "sirov" op-amp sa klasičnim klampom.
"In" je pravougaoni signal od +-1V i 20KHz sa veoma strmim ivicama, koji istovremeno stimuliše oba op-amps sa različitim tehnikama klampa.

Naravno da mi je najlakše da vam to predstavim pomoću simulatora koji ovde vrlo verno prikazuje stvarno stanje.

Vidi se upadljiva povećanje nagiba kod "Out1" prema "Out2", ujedno su strme ivice u okvirima donjeg i gornjeg praga 5v logike, te bez uticaja ostaje "repić" sa blagim nagibom koji je kod ovog sklopa neminovan.


.pdf   SR_TTL.pdf (Size: 5,98 KB / Downloads: 39)


.pdf   SR_TTL_plot.pdf (Size: 31,99 KB / Downloads: 28)

Sa bržim op-amp, poput na primer OP27 sve je drastično brže. Ovo je rezultat iste šeme samo sa oba OP27.


.pdf   SR_OP27_plot.pdf (Size: 7,58 KB / Downloads: 21)

Ovde već imamo slew rate u ravni mnogih CFB op-amps i izvrsno prilagođenje nivoa za 5V logiku, sa relativno jevtinim i ne previše brzim OP27 (SR je svega oko 2.8V/uS), koji je vanredno precizan a nije skup.
Naravno da je preporuka koristiti njega ili bržeg za te stvari.

Tako možemo imati veoma strme ivice i malu ugaonu grešku uzlazne i silazne.
Reply
#2
Naravno da tu nije kraj priče.

Kaskode su veoma brze stvari i kada op-ampu ograničimo izlazni swing onda dobijamo kratka vremena.

Malo sam zloupotrebio i modifikovao jedan MC preamp od Mileta Apex, upotrebivši ga kao analognu verziju ubrzanja slew rate nekog "lenjog" op-amp. Verujem da se neće ljutiti jer sam ga upotrebio u korisne svrhe.

Naravno da je opet za primer upotrebljen superspori OP07, kome kaskodni spojevi popravljaju karakteristike.

Ovaj sklop nema veze sa digitalijom ali je vezan za temu poboljšanja slew rate.

Uz male modifikacije i visok napon napajanja, ovaj sklop se sa dosta boljim op-amp može upotrebiti kao brzi VAS kod pojačala.

Može biti zanimljivo poigrati se na tu temu...


.pdf   Slew_rate_ap_preamp.pdf (Size: 8,06 KB / Downloads: 28)


.pdf   Slew_rate_ap_preamp_plot.pdf (Size: 19,84 KB / Downloads: 15)
Reply
#3
Ne bih to bio ja da nešto ne zaboravim.

U prvom postu sam prikazao samo prednju ivicu sa OP27.

Onaj "repić" koji se javlja kod sporog OP07 sa OP27 već nestaje jer je upravo posledica male brzine OP07.

Evo kompletne figure sa OP27 iz prvog posta:


.pdf   SR_TTL_OP27fullplot.pdf (Size: 12,25 KB / Downloads: 12)
Reply
#4
I još par sitnica:

Kako koristiti komparator čiji +In mora biti referisan na GND radi urednog klampa izlaza?

Ovako na primer, strujnim sumiranjem:


.pdf   ComparatorGndReff.pdf (Size: 5,74 KB / Downloads: 18)

I dobije se na primer ovo:


.pdf   ComparatorPlot.pdf (Size: 52,04 KB / Downloads: 10)

Evo i malo preglednije jer sam zaboravio da orijentišem pdf.


.pdf   Comparatorplot1.pdf (Size: 53,03 KB / Downloads: 9)

P.S.

Pretpostavljam da će vam pasti na pamet za šta se može upotrebiti :-)
Reply
#5
I naravno za kraj sve to isto samo sa visokom frekvencijom nosioca i 20KHz modulacije, i običnim OP27 sa samo 17V/uS slew rate.


.pdf   OP37.pdf (Size: 71,52 KB / Downloads: 21)
Reply


Forum Jump:


Users browsing this thread: 1 Guest(s)