Усиление синусоидального сигнала

[kreking]

Есть операционные усилители с током до 15 А (OPA501 - OPA544) и высоковольтные операционные усилители OPA454, две схемы из листа данных OPA454 инвертирующий и не инвертирующий усилители +97 -98 В.

[кустомер]

аха. OPA501 ценою - где-то под 250 баксов штучка. Жаба не задушит?
Высоковольтные у Цирруса отличные есть - но цены столь же негуманные.

[pavned]

Спасибо за помощь!

Не хочется городить что-то неведомое типа силовых операционных усилителей на много вольт и ампер...
В качестве усилителя думаю взять что-то из TDA2006, TDA2030, TDA2040, TDA2050, LM1875.

Из даташита:
The LM1875 delivers 20 watts into a 4 Ohm or 8 Ohm load on ±25V supplies.
The amplifier is designed to operate with a minimum of external components.
Стоит всего около 2 евро.

Выход AD9850 или AD9834 двухполярный? Если и нет, не страшно, есть схемки смещения на ОУ, регулируется сопротивлением.
К тому же выход токовый, где-то читал, что его можно преобразовать в выход по напряжению с помощью резистора на землю.
С выходом по напряжению ясно, а вот с током... схема та же, просто трансформатор наоборот?
На выходе генератора синусоиды фильтр НЧ (напр. MAX7400, MAX293 - кстати, что лучше для 40-60 Гц?)
Дальше цифровой потенциометр для регулирования амплитуды.
Дальше LM1875. Двухполярное питание. Перед трансформатором это плюс? Т.е. Смещать не предется.
На выходе трансформатор. ~5 Вт, 15/110 В.

В итоге - конечно, идеальной фазы и амплитуды не выйдет, но хотя бы 1-2 ° и 1 В точности получится на выходе?

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

В точку. Только не стенд, а сеть переносных генераторов синусоиды для тестирования терминалов релейной защиты (которые и состоят из реле и приборов).

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.

Хорошо, усилитель (как и МК) будут питаться от самостоятельного источника питания (тоже с трансом). А как насчет развязать мой генератор с этими самыми терминалами защиты?

[кустомер]

Хорошо, усилитель (как и МК) будут питаться от самостоятельного источника питания (тоже с трансом). А как насчет развязать мой генератор с этими самыми терминалами защиты?

Нет, отвязываете усилитель (вместе с его источником питания) от контроллера, или на чем там у Вас генератор синуса собран.
Короче, от генератора отвязываете - и усилитель оказывается целиком изолированным - его можно непосредственно подключить к вашему "терминалу".
См. приложенную схему токового канала.
В качестве обозначенной там "развязки" можете использовать маломощный трансформатор, но я рекомендовал бы оптронную. LM3886 поставить на радиатор!

Усилитель напряжения развязывать по такому же принципу.
В итоге понадобится несколько независимых источников питания. Ну и что, берете питающий транс со многими обмотками и из каждой делаете независимый источник; тривиальное решение...

На выходе генератора синусоиды фильтр НЧ

Зачем? Генератор сам должен уже дать чистый синус.
А любой фильтр внесет дополнительную погрешность по фазе.

[Alex9797]

идеальной фазы и амплитуды не выйдет, но хотя бы 1-2 ° и 1 В точности получится на выходе?

А зачем в этом усилителе точность фазы? Достаточно от него идеальной формы синусоиды.
И это уже повод для радости. Есть достаточно мощный источник красивого синусоидального напряжения. Подаем это напряжение на нагрузку, и исследуем ее поведение. Фазу этого источника считаем опорной, и все фазовые сдвиги в нагрузке измеряем относительно самого источника.

[pavned]

Нет, отвязываете усилитель (вместе с его источником питания) от контроллера, или на чем там у Вас генератор синуса собран.
Короче, от генератора отвязываете - и усилитель оказывается целиком изолированным - его можно непосредственно подключить к вашему "терминалу".
См. приложенную схему токового канала.
В качестве обозначенной там "развязки" можете использовать маломощный трансформатор, но я рекомендовал бы оптронную. LM3886 поставить на радиатор!

Усилитель напряжения развязывать по такому же принципу.
В итоге понадобится несколько независимых источников питания. Ну и что, берете питающий транс со многими обмотками и из каждой делаете независимый источник; тривиальное решение...

Спасибо за схему!
Т.е. регулируя сопротивление, можно получить изменение тока? Получится ли вставить цифровой потенцоаметр (или ОУ с переменным усилением) в схему? Но меньше 4-х Ом снижать нельзя? Например при 4 В на выходе трансформатора (оптрона), получаю 1 А на выходе микросхемы? Хорошо, а для канала по напряжению? Какой подобный усилитель сможет выдать 100В? И какая должна быть схема?

П.С. Посмотрел сейчас оптроны, Рабочее напряжение - от 1.1 до 1.8 В, мне же нужно минимум 4 В по Вашей схеме, так?

А зачем в этом усилителе точность фазы? Достаточно от него идеальной формы синусоиды.
И это уже повод для радости. Есть достаточно мощный источник красивого синусоидального напряжения. Подаем это напряжение на нагрузку, и исследуем ее поведение. Фазу этого источника считаем опорной, и все фазовые сдвиги в нагрузке измеряем относительно самого источника.

Да в том и дело, что фазу, частоту и амплитуду нужно задавать с компьютера, это параметры проверки релейной защиты! Так сказать, проверка боем, а не на симуляторе. Устройств будет несколько (может 10), в каждом по несколько каналов напряжения и тока, задание параметров должно быть по Ethernet, которое поступает на "МК-сервер", управляющий "МК-клиентами" (этими самыми генераторами). Должна быть точная синхронизация выходных синусоид всех генераторов. Частота от 40 до 60 Гц. Вы все еще считаете, что это можно реализовать, просто взяв синусоиду с розетки?
В нагрузке не будет сдвигов, она ведь предназначена для реагирования на этот сдвиг Правда спасибо за идею принимать абсолютный нуль фазы как синусоиды из сети, сам еще не думал насчет этого.

[Alex9797]

фазу, частоту и амплитуду нужно задавать с компьютера

Вот и отлично. От формирователя синусоиды до выхода усилителя мощности обязательно будет некоторое запаздывание сигнала, которое для конкретной схемы усилителя есть величина достаточно постоянная. Поэтому это запаздывание можно измерить, и учесть в дальнейшем. Нормальный программист обязательно заложит возможность ввода корректирующих констант, индивидуально для каждого канала. Таким образом, погрешность фазы можно сделать минимальной.

Вы все еще считаете, что это можно реализовать, просто взяв синусоиду с розетки?

Я не могу "все еще" считать, потому что и не считал этого вовсе. Про розетку у меня не сказано ни слова.

Правда спасибо за идею принимать абсолютный нуль фазы как синусоиды из сети, сам еще не думал насчет этого

Спасибо за "спасибо" , но мне даже стало интересно - а что же еще можно принимать за абсолютный нуль, если не фазу самого источника сигнала?

[kreking]

На РадиоЛоцмане обсуждали гальванически-развязанный усилитель http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=55355, но обратная связь без гальванической развязки. Если доработать схему, получиться не плохой усилитель.

[кустомер]

регулируя сопротивление, можно получить изменение тока?

Да, но делать так - крайне неудобно, потому что 4-омный резистор выполняет роль шунта, от его точности зависит точность поддержания выходного тока.
Поэтому этот резистор должен быть не только постоянным, но еще и термостабильным, потому что нагревается неслабо. Надо использовать высокоточный проволочный.

Получится ли вставить цифровой потенцоаметр

Вместо 4-омного шунта - навряд ли, потому что там течет весь ток нагрузки - два ампера. Цифровой потенциометр не выдержит столько.

Амплитуда тока регулируется амплитудой входного сигнала. (Под рисунком формула подписана.) Меньше сигнал - меньше ток, ничего дополнительного вставлять в схему не требуется

Хорошо, а для канала по напряжению? Какой подобный усилитель сможет выдать 100В? И какая должна быть схема?

Про напряжение хорошую схему Вам дали здесь: https://kazus.ru/forums/showthread.php?t=102680

Посмотрел сейчас оптроны, Рабочее напряжение - от 1.1 до 1.8 В, мне же нужно минимум 4 В по Вашей схеме, так?

Надо использовать дополнительный (маломощный) ОУ, а для обеспечения точности оптрон брать дифференциальный.

Да в том и дело, что фазу, частоту и амплитуду нужно задавать с компьютера, это параметры проверки релейной защиты! Так сказать, проверка боем, а не на симуляторе. Устройств будет несколько (может 10), в каждом по несколько каналов напряжения и тока, задание параметров должно быть по Ethernet, которое поступает на "МК-сервер", управляющий "МК-клиентами" (этими самыми генераторами). Должна быть точная синхронизация выходных синусоид всех генераторов.

Тогда бы я сделал так: ведь Этернет и так гальванически отвязывается (по крайней мере в сетевых платах для компа - развязан).
Будет гораздо проще на каждый канал поставить свой собственный МК, выдающий усилителю необходимый синус. Тогда никакой отвязки от усилителя не понадобится - ее функции выполнит отвязка от Этернета.

Только учтите, что точная синхронизация по Этернету - вопрос интересный, ведь посылка может проходить через кучу хабов, способных ее задержать на неизвестное время.

[Alex9797]

Только учтите, что точная синхронизация по Этернету - вопрос интересный, ведь посылка может проходить через кучу хабов, способных ее задержать на неизвестное время.

Да, поэтому и не стоит пытаться получить от него эту точную синхронизацию. Достаточно передать по нему все необходимые параметры сигнала - частоту, амплитуду, начальную фазу. А когда все будет передано, подать короткий импульс общей синхронизации, на все блоки одновременно. Для развязки можно использовать как оптроны, так и простейшие импульсные трансформаторы.
А все модули, после того, как получили параметры синусоид, тихонько ждут этого импульса. И как только получили, с минимальной задержкой (или не с минимальной, но важно - чтобы с одинаковой во всех блоках) отрабатывают свое задание.