Усиление синусоидального сигнала

pavned · 04.01.2013, 13:59

Здравствуйте.
Нужно разработать усиление выхода синусоидального генератора (DDS AD9850, выход токовый 50 Гц). Усилитель не должен вносить значительных искажений в форму сигнала и в фазу. Нагрузкой будут служить измерительные приборы.

Нужно получить 2 разных канала, один по напряжению, от 0 V до 200 Vpp (-100+100), другой по току, от 0 А до 2 Аpp (-1+1А). Установка должна выполнятся с ПК, поэтому думаю применить цифровой потенциометр.
Думаю сделать это так: канал по напряжению - фильтр низких частот, цифровой потенциометр, усилитель мощности, бустерный усилитель напряжения (Voltage Booster), трансформатор. Канал по току - фильтр низких частот, цифровой потенциометр, усилитель мощности, бустерный усилитель тока (Current Booster), трансформатор. Трансформатор для преобразования напряжения и гальванической развязки.

Как можно реализовать эту схему? Какие усилители подойдут (на транзисторах, ОУ или готовые микросхемы) ?

kreking · 04.01.2013, 15:52

Сообщение от pavned

Усилитель не должен вносить значительных искажений в форму сигнала и в фазу.

Сообщение от pavned

- фильтр низких частот, цифровой потенциометр, усилитель мощности, бустерный усилитель напряжения (Voltage Booster), трансформатор.

То что написали, будет вносить искажения не в сумме, а произведение искажений.
Где-то недавно обсуждался линейный изолированный усилитель до +100 -100 В, для Ваших целей должен подойти. У вас не указано сопротивление нагрузки и тип, для активной - одно решение, для реактивной - другое.

кустомер · 04.01.2013, 18:53

Мне кажется, не стоит для развязки ставить трансформаторы на выход. Они очень сильно понизят Вам точность.
В любом случае, 0.1 градуса фазы (поинтересовался Вашими предыдущими темами) с ними Вы не получите.
Лучше развязывайте вход.
Про усиление напряжения без трансформатора Вам дали хорошую схему здесь https://kazus.ru/forums/showthread.php?t=102680

А про токовый выход +-1 А возникает вопрос: через какое максимальное сопротивлении нагрузки должен обеспечиваться такой ток?

pavned · 04.01.2013, 19:42

Сообщение от kreking

То что написали, будет вносить искажения не в сумме, а произведение искажений.
Где-то недавно обсуждался линейный изолированный усилитель до +100 -100 В, для Ваших целей должен подойти. У вас не указано сопротивление нагрузки и тип, для активной - одно решение, для реактивной - другое.

Сообщение от кустомер

Мне кажется, не стоит для развязки ставить трансформаторы на выход. Они очень сильно понизят Вам точность.
В любом случае, 0.1 градуса фазы (поинтересовался Вашими предыдущими темами) с ними Вы не получите.
Лучше развязывайте вход.
Про усиление напряжения без трансформатора Вам дали хорошую схему здесь https://kazus.ru/forums/showthread.php?t=102680
А про токовый выход +-1 А возникает вопрос: через какое максимальное сопротивлении нагрузки должен обеспечиваться такой ток?

Спасибо за ответы!
Представляю, что будет на выходе, но что поделаешь! С усилителями не работал, а трансы - такое близкое, можно сказать, родное!
Насчет нагрузки, я бы написал, если бы знал наверняка. Знаю, что терминалы релейной защиты Siemens (эти возможны 7SA631, 7UT61, 7SK8061, 7SD5, 7SA52, 7SJ8031, 7SJ64, 6MD63). Насчет точных значений: канал по току - амперметры (единицы, десятки Ом), канал по напряжению - вольтметры (ну много в общем).

Вы думаете, LM4702 подойдет для моих целей (по крайней мере канал напряжения)? А какая у него минимальная выходная мощность? Хотел брать трансформаторы около 5 Вт.
С силовой электроникой в виде транзисторов на 100В и 1А тоже не работал, поэтому слабо представляю. А что имелось в виду "развязать вход"? Трансформатор после фильтра?

Спасибо за интерес, 0.1 градуса фазы это конечно хотелки

И бывает, они не совпадают с действительностью

кустомер · 05.01.2013, 11:22

Сообщение от pavned

С усилителями не работал

Ну так есть случай поработать. Опыт - он же с небес не упадет.

Сообщение от pavned

Насчет нагрузки, я бы написал, если бы знал наверняка.

Ну а форум тогда что может поделать? Для нагрузки в 1 Ом достаточно лишь одного вольта, а вот при килооме будете иметь боооольшую проблему...

Сообщение от pavned

канал по току - амперметры (единицы, десятки Ом), канал по напряжению - вольтметры (ну много в общем).

ТОЛЬКО измерительные приборы и больше ничего? Вы делаете стенд для поверки приборов?

Сообщение от pavned

А что имелось в виду "развязать вход"? Трансформатор после фильтра?

Имелось ввиду запитать усилитель от самостоятельного источника питания и гальваническую развязку перенести от выхода усилителя на его вход.
Что это дает: на входе имеем сигнал во-первых малой мощности, во-вторых на неменяющуюся нагрузку (которой явится вход усилителя).
Для этих условий трансформатор можно изготовить гораздо точнее. Но я все равно бы попытался лучше использовать дифференциальный оптрон. Они специально предназначены для именно этой задачи.

lukosin · 05.01.2013, 17:41

Здравствуйте. Я кому-то в конце прошлого года давал схему в личку такого генератора. Если на пальцах - то как вариант: получить стабильное +-100 В или сколько нужно постоянное напряжение, затем на него шим частотой несколько килогерц с модуляцией синуса вашим сигналом 50 герц. Гальваническая развязка в любом месте. На выходе простенький фильтр от ступенек. Фазу можно любую сделать этим же контроллером. Мощности любые при малых габаритах, т.к. частота высокая. Работа как раз интересная для головы, нужно разбираться в импульсной технике и программировании.
Еще раз говорю-как вариант, но вполне выполнимый.

кустомер · 05.01.2013, 21:51

Если хотим точность в 0.1 градуса, то ШИМ должен быть под 200 кГц с коэффициентом заполнения от 1/500 (иначе будут искажения формы вблизи нуля). Получаем квант времени порядка 10 нс. Довольно сурово для ключей и навряд ли под силу общедоступным контроллерам.

Но если делать ШИМ аппаратный, то существует микросхемка TDA16833, со встроенным внутренним генератором приблизительно 100 кГц и силовыми ключами до 600 вольт. Цена микросхемы 200 руб в Москве.
Я с ней работал. Максимальный коэффициент заполнения - 1/2, а минимальный измерить не удалось, но среднее напряжение в несколько вольт из трехсот делает легко. Управление аналоговое.

kreking · 06.01.2013, 17:02

Сообщение от кустомер

TDA16833

Отзывы о микросхеме https://kazus.ru/forums/showthread.php?t=15389. Микросхема не предназначена для аудио-приложений. Возможно использовать усилители класса "D" в интегральном исполнении.

lukosin · 06.01.2013, 21:46

кустомер, насчет 0,1 град. согласен. Не учел. Тогда только аппаратно, типа на TDA16833. Я ее не знаю, но если по даташиту выдает 2А при 600В - этому нужно верить. Эксперимент с лампочкой в нагрузке, как указано в ссылке, действительно неуместен.

кустомер · 06.01.2013, 22:50

Сообщение от kreking

Отзывы о микросхеме https://kazus.ru/forums/showthread.php?t=15389. Микросхема не предназначена для аудио-приложений.

Автору и не нужно аудио. Ему нужно 50 Гц, так что как раз самое оно.
j2153 ругался про мощность, а для поверки вольтметров особая мощность как бы и не нужна... Тем более, если включать ее как положено - на трансформатор, то получаем ту самую гальваническую развязку на выходе, которую ТС изначально хотел.
Но для обеспечения нужной высокой точности, придется завести обратную связь, а значит решить вопросы устойчивости. Да еще ТС нужен выход двуполярный: +-100v, значит либо фазовое детектирование после транса, либо мост из ключей. Управление которыми тоже придется гальванически развязывать.
То есть схема все-таки разворачивается в неплохую пригоршню деталей.
Тогда вопрос - не проще ли добавить высоковольтные каскады к обычному ОУ и не ломать копья с импульсниками? 100 вольт это же не 600, в аналоговом режиме вполне достижимо.