Питание ОУ нестабилизированным напряжением

[dimmich]

В аналоговой схемотехнике я слабоват. Подскажите, как правильно построить цепи питания и защиты для операционных усилителей.

Собираю схему осциллографа на базе звуковой карты, но хочу сделать гальваноразвязку входных цепей на основе оптронов IL300. Такой вид гальваноразвязки аналоговых сигналов выбрал потому что саый дешевый вариант. Оптроны продаются в Чип-и-Дипе.

Операционные усилители выбрал TL072, потому что дешевые и с полевыми транзисторами на входе. В продаже их нет наверно только в молочных магазинах. Между входным каскадом и оптроном конечно включу еще и буферный каскад на ОУ.

Для подачи питания в гальваноразвязанную часть схемы собираюсь применить DC-DC преобразователь AM1L-1212D-N, тоже потому что самый дешевый. Ток его выхода +/-40мА, надеюсь хватит (надо бы собрать входную схему и измерить ток потребления).

Входы гальваноразвязанного операционного усилителя хотел защитить диодами 1.5KE12C или 1.5KE12CA. Но вот уже начал сомневаться... Всё же это будет осциллограф с высокоомными входами, скорее всего еще и делитель по входу ставить буду, т.е. входное сопротивление всего прибора будет 10 МОм, а в закрытом состоянии через эти защитные диоды судя по даташиту протекает ток 5 мкА.

Вопросы:

1) Как правильно защитить входы гальваноразвязанных ОУ? Может двумя импульсными диодами от входа ОУ до +12V и -12V? Или диодами шоттки? Или еще как-то?

2) Хватит ли скорости срабатывания защитных диодов чтобы ОУ не успели сгореть от перенапряжения?

3) Как правильно и хорошо отфильтровать выходные напряжения DC-DC преобразователя? У меня есть со старых материнских плат какие-то LC-фильтры (L и C в одном маленьком планарном корпусе), они подойдут? Или лучше не относиться так наплевательски к фильтрации питания?

4) Будет ли влиять нестабильность выходного напряжения DC-DC преобразователя (5% по даташиту) и несимметричность его + и - выходных напряжений (2% по даташиту) на уровень передаваемого сигнала, если напряжение смещения ОУ я сделаю хорошо стабильным?

5) Как лучше отфильтровать напряжения +12V и -12V (или +5V и -5V, еще не решил какие напряжения возьму), которыми буду питать НЕгальваноразвязанные ОУ на выходе схемы? Это двуполярное напряжение намерен взять напрямую от компьютерного блока питания. Может подойдут те же LC фильтры с материнок?

[niXto]

А то что нелинейность оптронов доходит до 10...30% вы учли? Возьмите хотябы 6N135/136, они не самые дешевые но линейности побольше будет/ Или используйте сдвоенные оптроны с обратной связью

[telekot]

Ну в С1-70 стоят КД503, у них маленькая входная ёмкость, хотя для осциллографа на звуковой карте пойдут любые( всё равно +- трамвайная остановка).
И зачем делать развязку, хорошо заземлите комп и всё.

[telekot]

Да сделай стандартное входное сопротивление 1М.
Тогда можно использовать стандартные выносные делители.

[dimmich]

А то что нелинейность оптронов доходит до 10...30% вы учли? Возьмите хотябы 6N135/136, они не самые дешевые но линейности побольше будет/ Или используйте сдвоенные оптроны с обратной связью

Линейность в данной схеме не играет никакой роли, поскольку важна лишь симметричность светоотдачи в один и в другой фотодиод. Нелинейность компенсируется применением обратной связи. Учитывается не поток света от светодиода, а ток через резистор!

[Falconist]

1) Как правильно защитить входы гальваноразвязанных ОУ? Может двумя импульсными диодами от входа ОУ до +12V и -12V? Или диодами шоттки? Или еще как-то?

2) Хватит ли скорости срабатывания защитных диодов чтобы ОУ не успели сгореть от перенапряжения?

В справочниках-руководствах по схемотехнике на ОУ (В.И.Щербакова и Г.И.Грездова; А.Г.Алексенко с соавт. - см. рис.) приведены схемы именно на диодах. С тех пор вляд ли придумали что-то более совершенное.

3) Как правильно и хорошо отфильтровать выходные напряжения DC-DC преобразователя? У меня есть со старых материнских плат какие-то LC-фильтры (L и C в одном маленьком планарном корпусе), они подойдут? Или лучше не относиться так наплевательски к фильтрации питания?

В ОУ есть такие параметры, как коэффициенты подавления синфазных помех по входу и по питанию. От 90 до 140 дБ. Но поскольку предполагается использовать сабж как измерительное устройство, лучше ему "помочь", организовав не просто фильтрацию, а полноценную стабилизацию питания. Такое же мнение и относительно 5-го вопроса.

[estet]

У меня есть со старых материнских плат какие-то LC-фильтры (L и C в одном маленьком планарном корпусе), они подойдут?

Скорее нет, чем да. Это EMI SUPPRESSION FILTERS, рабочие частоты - мегагерцы.

[кустомер]

Было дело [ис\у]пражнялся я с этой задачей: звуковуха в качестве осциллографа.
Мне удалось это оформить как переходной шнур: воткнул в гнездо - и меряй! Без всякого дополнительного питания.
Извиняйте, не могу разыскать схему, давненько было, постараюсь описать принцип.
Я принял во внимание 2 вещи:
1. Вход звуковухи - "закрытый", не берет постоянной составляющей.
2. Диапазон сверху ограничен 22 кГц, так что делать реакцию схемы более быстрой - не имеет смысла.
В результате решение получилось такое:
На одном транзисторе была собрана "трехточка" на ферритовом кольце, частотой около 200 кГц. Этот маломощный генератор питался от +5v, которые присутствуют на микрофонном входе звуковухи (для питания электретного микрофона).
Вторая, гальванически развязанная обмотка на ферритовом кольце, была нагружена полевым транзистором со "встроенным" каналом (КП301 вроде; ну у которых середина характеристики при нуле на затворе).
Полевик был подключен непосредственно к обмотке, без всяких выпрямителей, он омически нагружал собою генератор.

В результате, при появлении сигнала на затворе, изменялось сопротивление полевика - то есть изменялась нагрузка генератора. Соответственно, увеличивался или уменьшался потребляемый им ток от микрофонного входа звуковухи - что она и записывала.

Чувствительность получилась очень высокой, плюс высокоомный вход
Ну еще, симметричным стабилитроном был защищен затвор.
Вот, пожалуй, всё... Да, транзистор генератора- КТ3107 был.
Вся схемка уместилась в корпусе щупа.

[dimmich]

Очень необычное решение Но в инете сейчас много статей на эту тему.

Закорачиваешь проходные кондюки по линейному входу звуковухи, на линейном входе появляется постоянная составляющая, примерно 2,4 вольта (в зависимости от типа микросхемы-кодека в конкретной звуковухе). Собираешь адаптер, который входной сигнал, подаваемый на осциллограф, смещает вверх на это напряжение 2,4 вольта.

Ну еще обычно надо подобрать старенький драйвер для звуковухи, т.к. старые дрова обычно писали без всяких прибамбасов, типа программного фильтра постоянки. И получаешь полноценный осциллограф с большииим экраном!

Частота дискретизации вовсе не конктретно 22кГц. Например моя звуковуха работает и на 96кГц.

Для такой переделки подходят не все звуковухи. У некоторых к сожалению не удается отключить программный фильтр постоянки внутри микросхемы-кодека. И подбор драйверов не помогает.

Референсное напряжение 2,4 вольта (или около того) во многих микросхемах-кодеков присутствует на каком-то выводе этой микросхемы. Если вывода нет, то можно точно его выставить переменным резистором, т.е. вывести полоску своего осциллографа в ноль.

Большей частью при составлении схемы руководствуюсь статьей Шмелева из журнала Радио №6 за 2007 год, страницы 27-29. Выложить сейчас статью нет возможности, интернет на работе порезаный сильно.

[кустомер]

Частота дискретизации вовсе не конктретно 22кГц. Например моя звуковуха работает и на 96кГц.

Вот именно - частота дискретизации, то есть снятия отсчетов с сигнала. А частота самого сигнала - после 22 кГц (ну плюс-минус там сколько нибудь...) подавляется.
Хотя, конечно, про все не скажу, но на моей так было.