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正弦波电源输出有问题!!!

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suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 00:08:47
50问答币
预做一个输出正弦波电流源,采用最常规的线性电源方式。 电路图如上传附件。
基准,互补放大器,运放,等均没问题。但是无论输出电流为多大时, 却输出在零点的时候,却有失真。如图:
但是去掉取样反馈的十倍放大器后,取样电阻放大十倍后,直接将采样反馈给运算放大器。输出电流正差,没有如图失真的情况。(但是为了减少取样功耗,要采用十倍放大器)
请各位高手指点。如何改进。 谢谢。



电路图.rar

6.64 KB, 下载次数: 103

电路图.doc

25.5 KB, 下载次数: 144

fanyucheng12345
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副总工程师
  • 2010-4-3 08:09:19
 
你这个像是交越失真,功放有时候也有这种问题。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 10:33:45
 
输出管是低频达林顿管TIP132、TIP137,此类三极管为了降低漏电流一般都在发射结上并电阻,在模拟放大应用中增加了非线性。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 13:11:37
 
那请问:在发射机并上的电阻取值一般为多少较适宜呢? 谢谢。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 13:30:51
 
发射机?……不清楚。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 13:59:42
 
发射结
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 14:14:12
 
TIP132、TIP137的发射结电阻是在内部并联的,从外部改变不了。
见17楼图。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 14:47:55
 
您在 5楼 和41楼说的话 有点看不迷糊了!! 请指教。谢谢。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 15:21:14
 
俺不善于表达:TIP132、137的发射结在管子内部已经并联了电阻,没办法从外部改变。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:21:35
 
但是,如一楼所说,取消对采样的十倍放大(采样电阻放大十倍),就没有交越失真。 这个如何解释???谢谢。 本人怀疑是十倍放大产生的一个延时造成的。 谢谢
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 08:30:13
 
估计问题出在十倍放大电路上,贴出电路来看看,参数标注得详细一点。
原图看不到啊!
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 10:25:52
 
帮楼主贴电路图:

WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 10:42:10
 
OPA445的优势在供电电压范围和共模输入电压范围都比较宽,但是转换速率不是很高——用它来做电流串联负反馈信号的放大器感觉没有优势,因为R5上的电压不会很高。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 10:51:54
 
7楼说到点子上了,如正弦波的频率较高,而运放的转换速率不够高时,如环路设计不当就容易产生交越失真与开关失真。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:01:51
 
输出级可以加点偏置,消除BJT开关、存储特性引起的交越失真——CLASS-B →CLASS-AB。
可惜OPA445的输出级不是开集电极输出,偏置不好加……晶纲副总可有方案?
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 11:06:17
 
方案在10楼。 不要乱称呼,我是打工仔,哈哈...
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 11:09:05
 
偏置可以加的,用2~4个二极管串联来处理,功放上常用的。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:28:13
 
这个办法也想过,但是,如一楼所说,取消对采样的十倍放大(采样电阻放大十倍),就没有交越失真。 这个如何解释??? 本人怀疑是十倍放大产生的一个延时造成的。 请晶纲版主指教,谢谢。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 13:04:49
 
我个人推测是:1. 采样电阻大10倍后,输出电流也变小了,小电流时达林顿对管的特性变好。 2. 怀疑环路是否存在
“瞬态”不稳定现象,指在“过零”处是否有“互调失真”存在,改进运放的退耦,及接地与环路补偿试试。
模拟电路在实验时,的确会有很多“摸不着头脑”的事发生。
还有功率管的滤波退耦接地,都很重要。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:24:27
 
本电源的正弦波频率并非较高, 只有50Hz, 运放的转换速率远超过此频率, 只是要求输出稳定性较高。 谢谢。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 13:45:26
 
示波器一格是多少伏特多少毫秒?
周挺巧
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  • 2010-6-16 11:53:29
  • 倒数4
 
看样子应该是达林顿B极换相引起的,现象是上管关断转向下管导能时(或反之)的一个时间差造成的。
原因是各级电路原件都存在时间差
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-6-30 13:09:26
  • 倒数3
 
达林顿基极并联电阻和运算放大器的输出电阻串联和负载分压→小信号开环增益太小。
duplicate
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高级工程师
  • 2015-11-24 11:43:19
  • 倒数2
 
经典问题,不能沉下去
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 10:27:32
 
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 10:38:33
 
运放应该没问题的。问题基本如1楼所说,是乙类电路的交越失真所导致。
可考虑将输出对管纳入第一个运放的反馈环路内,以校正失真再试试。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 10:48:08
 
楼主的线路是典型的电流串联负反馈压流变换放大器,R4负载电阻和R5取样电阻构成了反馈环路,输出对管当然在反馈环路之内。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 10:55:28
 
你看他R3取得那么大,对对管的失真校正能力大大下降,除非输出轻载,波形才会改善。
减小R3 20K阻值可以先试一下。两级运放加一级对管,这样的大环路反馈还需注意相位补偿。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:10:28
 
典型的达林顿BJT工作在线性放大区时的电流增益大约有10000,那么R3的基极串联电阻反射到发射极输出电阻只有2Ω。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 11:16:59
 
这个说法我就不同意了,在交流(频率不清楚)大电流时,达林顿的电流增益不能这样算的。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:26:08
 
确实如此:BJT的集电极电流越大,在基区电荷的存储效应越明显,基区电荷放电的存储时间过程中,谈不上外部基极电流对集电极电流的控制,更不用思考电流增益的问题了——俺个人见解,对否?
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 11:30:58
 
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:41:16
 
多谢认同!
不过俺忘了问楼主的示波器一格是多少伏特多少毫秒了!
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 11:18:13
 
关键是TIP132、TIP137的发射结上并联了电阻→OPA445的输出电流大到一定程度才能开通BJT,小信号的跨导(压流变换系数)不强:

晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 11:27:11
 
这个说法也同意。但BJT 电流放大倍数的频率非线性与电流非线性也很严重。这位兄弟你的分析能力也相当强。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:33:29
 
过奖了:以前俺分析CLASS-B电路时思考BJT的开关特性——从此走上了SMPS的设计道路。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:37:57
 
更正,电阻R3 在实验中 已经改为了1K, 并非20K。 请见谅。
决战
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  • 2010-4-3 11:14:07
 
楼主把R7的下脚接负地试试,在0电位的时候R5的采样信号接近地电位,肯定有问题。十倍放大也许都工作不正常。换了后说下情况哈。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 11:36:44
 
接-VCC?
决战
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  • 2010-4-6 12:49:50
 
否则APP445的负输入的放大支路,偏置电流不对啊。我还是觉得我说的对。楼主可以试试呗,坏不了器件的。
WANGYUREN
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  • 2010-4-6 13:29:15
 
俺觉得不对劲,想看看有没有人去做实验。
俺不是楼主。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 11:44:21
 
确定“十倍放大器”的同相电压增益有10倍?
fanyucheng12345
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副总工程师
  • 2010-4-3 11:54:13
 
如果我没有算错的话,那这个增益放大器只有4.5倍的增益。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 12:04:17
 
我算出来好象要比你大1倍,是5.5倍。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:46:53
 
更正电阻9为180K。这样是10倍放大了。 这个是最初的草图,还没来得及修正。 见谅。
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 12:44:19
 
多次检测,十倍放大没有问题。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 13:54:08
 
重新贴原理图,对否?

suijianpeng
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  • 2010-4-3 13:57:49
 
正确。谢谢您。
晶纲禅诗
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  • 2010-4-3 14:08:50
 
对于50Hz的低频,在第一个运放上用电压负反馈方法,应该是可以校正这种由功率对管无偏置引起的交越失真的。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 14:46:55
 
这样引入高频电压串联负反馈:


会降低高频时的输出内阻(影响高频恒流特性)。
晶纲禅诗
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版主
  • 2010-4-3 15:31:10
 
如把电容改为20K电阻,不管有效否,可以先分析一下工作状况会如何。
还有一点,电路处在DC耦合状态,失调与温漂都未顾及,环路稳定性也没考虑。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-3 16:13:33
 
按45楼的电路,假设运算放大器都是理想的,C→20kΩ,直流电压增益由原来的10.1倍→1.8倍不到。
晶纲禅诗
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版主
  • 2010-4-4 23:41:31
 
今天再看这个帖子,觉得对于纯阻性负载50Hz低频波形失真问题,只要用好
【电压负反馈】就基本可以解决的了,如能给达林顿对管提供一个合适的偏置电压则会更理想。
xkw1cn
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版主
  • 2010-4-5 21:31:17
 
线性放大电路都是需要预偏置的。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-6 13:40:17
 
对于纯电阻固定负载,电压负反馈和电流负反馈具有相同的特性,可是动态负载……
xkw1cn
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版主
  • 2010-4-6 13:52:20
 
只要是线性放大;都要偏置的。带无功负载是否稳定,由反馈决定,与是否偏置无关。
WANGYUREN
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LV10
总工程师
  • 2010-4-3 14:22:42
 
示波器信号取自R5两端?
20ms/DIV?
?mV/DIV?
suijianpeng
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高级工程师
  • 2010-4-3 14:40:49
 
5ms/DIV
suijianpeng
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LV6
高级工程师
  • 2010-4-3 14:42:03
 
示波器信号取自 R4和R5两端。
WANGYUREN
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  • 2010-4-3 15:29:09
 
输出管发射极对地波形?
?V/DIV?
xkw1cn
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  • 2010-4-5 21:33:32
 
这电路搞的也太复杂了!LM1875、LM12等一个单片全搞定!
晶纲禅诗
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  • 2010-4-5 21:49:32
 
对啊! 怎么一直没想到...
suijianpeng
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LV6
高级工程师
  • 2010-4-12 06:27:44
 
不好意思,版主 LM1875不能搞定,要设计最大输出输出 20A (峰-峰值),以后还要将并联多个TIP132和TIP137。
在以前用大功率三极管SSC5200和2SA1943, 电流采样用1欧姆的电阻,没有经过10倍放大器,直接反馈给运放的方向输入端, 波形不失真(极小)。谢谢。
WANGYUREN
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总工程师
  • 2010-4-12 09:27:07
 
5200和1943都不是达林顿三极管,发射结的导通压降比达林顿小一倍;此种对管的fT比较高,小信号非线性比达林顿弱。
要输出20A?一对5200、1943不够用,多对并联需要较大的基极驱动电流,OPA445受得了?

N230V15A 2SC5200 TOSHIBA.pdf

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P230V15A 2SA1943 TOSHIBA.pdf

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QJZHOU
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  • 2010-4-12 09:38:44
 
如果楼主要在10欧的负载上产生20A的电流,那他这个放大电路必须得供电电压在正负300V左右,这样才能保证不出现波形失真
WANGYUREN
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  • 2010-4-12 10:00:30
 
楼主68楼的输出电流应该是任务目标值,OPA445的供电电压极限才±45V,输出20A,负载电阻怎可能是10Ω?
suijianpeng
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  • 2010-4-13 12:58:19
  • 倒数9
 
这里只是试验的最初阶段,用10欧姆电阻当负载,实际的负载等效仅为0.3-0.5欧姆左右。这里没有说清楚,你误解了,见谅。
suijianpeng
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  • 2010-4-13 12:51:58
  • 倒数10
 
本站都是高手啊! 在我们做的电源第一种方案中:采用5个2SC5200 和 5个 2SA1943并联使用, 在其前级采用D718和B668驱动 以放大基极的驱动电流。已经成功,现在想采用TIP132和TIP437替代2SC5200和2SA1943,并将取样电阻减小10倍(0.1欧姆)。谢谢
WANGYUREN
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  • 2010-4-13 13:33:42
  • 倒数8
 
以前用分立BJT接成互补达林顿输出(基极无偏置)?取样电阻为1Ω?正常工作?
顶楼的实测波形幅度是上小下大?输出管发射极对地波形??V/DIV?
suijianpeng
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  • 2010-4-13 13:50:53
  • 倒数7
 
以前用2SC5200和 2SA1943接成互补达林顿输出, 基极无偏置。 取样电阻用1欧姆,没有十倍放大。 取样电阻2个2欧姆/500W电阻并联。 工作正常(输出交越失真几乎没有,极小,肉眼看不到)。顶楼波形幅度上小下大为测量原因,请谅解。 为负载波形。谢谢
WANGYUREN
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  • 2010-4-13 14:03:28
  • 倒数6
 
那应该是27楼所述的原因。
为何不用高速运放进行电流取样信号的放大?
xkw1cn
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  • 2010-4-12 16:11:43
 
20A只是小菜;有很多功放都可以出20A的!LM1875只是提醒;可以用集成功放做。这样;电路会非常简单可靠。
xkw1cn
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  • 2010-4-12 16:14:43
 
如果希望从技术上有所挑战;还可以做成D类放大,输出数百安也很容易!相关技术;可以参观我的博客里关于D类放大的文章http://www.21dianyuan.com/blog/bloghome/article.php?blog_flag=xkw&action=showOne&id=2255
franky
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  • 2010-4-5 21:50:02
 
由仿真看來, 此線路的交越失真必定存在 (關鍵在失真大小), 消除失真的最好方法應是換輸出驅動級結構.


局部放大


xkw1cn
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  • 2010-4-5 21:52:17
 
这个结构是可以的;只是需要改进!
xkw1cn
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  • 2010-4-5 22:06:22
 
看这改进的电路:

fanyucheng12345
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  • 2010-4-6 08:14:33
 
如果是交越失真这个电路应该就能解决了
WANGYUREN
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  • 2010-4-6 13:52:03
 
有没有发现楼主的实测波形幅度是上小下大?
还有那个“交越失真”不是出现在波形零电平上的。
xkw1cn
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  • 2010-4-6 13:53:46
 
如果负载是非纯阻性,交越点不在零点上。
WANGYUREN
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  • 2010-4-6 14:14:09
 
顶楼的波形是纯电阻负载啊……不信看顶楼的附件。
xkw1cn
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  • 2010-4-6 14:42:02
 
相信楼主用的绝非纯电阻。那东西来之不易。
WANGYUREN
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  • 2010-4-6 15:49:01
 
咱们说了不算:楼主尚未发表此类声明。
suijianpeng
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  • 2010-4-12 06:29:16
 
电源尚在实验阶段,就用的电阻做的负载。10欧姆的大功率电阻。 谢谢。
WANGYUREN
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  • 2010-4-12 09:15:03
 
实测波形幅度是上小下大?
输出管发射极对地波形?
?V/DIV?
suijianpeng
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  • 2010-6-15 23:45:06
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"由仿真看來, 此線路的交越失真必定存在 (關鍵在失真大小), 消除失真的最好方法應是換輸出驅動級結構."
抱歉,没看懂。难道是说消除失真的最好方法是加 一个输出驱动级,提高运放的驱动能力并减少交越失真??
谢谢。
QJZHOU
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  • 2010-4-12 09:20:14
 
看得出楼主想做一个可调交流恒流电路,但他把运放想得太过于理想化了
self21dianyuan
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