Elektronické přepínání zesílení operačního zesilovače

Zpráva

Jakub1 · #1 Příspěvek od **Jakub1** » 20 zář 2015, 19:15

Zdravím.
Při konstrukci voltmetru jsem se dostal k problému s přepínáním zesílení operačního zesilovače (tj. přepínání rozsahů voltmetru). Schéma, které jsem zatím vyzkoušel je na obrázku níže (jeho část). Zapojení do jisté míry funguje, ale ne tak úplně jak bych si představoval.

První rozsah voltmetru:
Pokud je sepnut tranzistor Q1 a Q2 vypnut, tak změnou trimru R5 lze doladit výstupní napětí. Což je podle mých představ.

Druhý rozsah voltmetru:
Pokud je sepnut tranzistor Q2 a Q1 vypnut, tak změnou trimru R6 lze doladit výstupní napětí, ale rovněž výstupní napětí reaguje na změnu trimru R5, což je nežádoucí. Přišel jsem na to, že přechod PN v tranzistoru Q1 mezi DRAIN a SOURCE (přes vývod substrátu) je zapojen v propustném směru, protože napětí na kombinaci R6 a R8 je větší než napětí R5 a R7.

Mým cílem je mít možnost přepnout zesílení operačního zesilovače, tak aby jemné dolaďování výstupu trimry R5 a R6 se vzájemně neovlivňovalo.

Možné řešní, které mně zatím napadlo:
- vyměnít tranzistory Q1 a Q2 za relé
- přesunout tranzistory Q1 a Q2 před R3 a R4 (větší teplotní závislost)

Můj problém se dá asi předělat na to jak vytvořit s diskrétních součástek dvoukanálový multiplexer.

Pokud jsem psal nějaké hlouposti a nepřesnosti budu rád za každou připomínku, opravu a radu. Přijde mně to jako základní věc, která se už určitě mockrát řešila, ale nikde nemůžu najít odpověď. Díky.

lesana87 · #2 Příspěvek od **lesana87** » 20 zář 2015, 19:24

Kdybys netrval na tom "z diskrétních součástek", tak s integrovaným analogovým multiplexerem např. 4051, 4052, 4053... to funguje bez problémů.

termit256 · #3 Příspěvek od **termit256** » 20 zář 2015, 19:40

Existuji programovatelne operacni zesilovace, zkus pohledat timto smerem.

#4 Příspěvek od **jezevec** » 20 zář 2015, 20:12

Tohlezapojení funguje bez problémů.

Jakub1 · #5 Příspěvek od **Jakub1** » 20 zář 2015, 20:27

lesana87:
Diskrétní součástky nebyly podmínkou, jen jsem myslel, zda tu není jednoduchá možnost udělat to řekněme pomocí 2, 3 tranzistorů. Pravděpodobně použiju některý integrovaný obvod s multiplexerem. Snažil jsem se hledat schémata obvodů 4051 a podobných, ale nenašel jsem detailnější obrázek, abych zjsitil, jak to ve vnitř funguje. To spíše jen pro zajímavost.

termit256:
Díval jsem se do obchodu na programovatelné operační zesilovače, objevil jsem zatím jenom pár od firmy Microchip. Mají pevná zesílení, ale to by snad nějak šlo, ještě nad tím popřemýšlím a zvážím to.

jezevec:
Vidím, že ve schematu je také použit multiplexer na přepínání. Asi tedy nakonec pujdu timto směrem.

Všem děkuji za odpověďi.

lesana87 · #6 Příspěvek od **lesana87** » 20 zář 2015, 20:37

Jakub1 píše:Snažil jsem se hledat schémata obvodů 4051 a podobných, ale nenašel jsem detailnější obrázek, abych zjsitil, jak to ve vnitř funguje. To spíše jen pro zajímavost.

Jsou tam použité tranzistory s odděleným substrátem a tím, že se substrát zapojí na nejkladnější nebo nejzápornější napětí, se zajistí, aby se substrátové diody neotevřely. Philips v datašítech to vnitřní schéma má.

danhard · #7 Příspěvek od **danhard** » 20 zář 2015, 22:15

http://www.onsemi.com/pub_link/Collater ... 051B-D.PDF

barnodaj · #8 Příspěvek od **barnodaj** » 21 zář 2015, 08:06

Podle mne je nejjednodušší cesta tohle, oproti předešlým návrhům je to jenom jedno pouzdro:
http://cz.farnell.com/texas-instruments ... ost=pga203

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet- ... GA202.html

a v provozu i ve velmi elektromagneticky zarušeném prostředí žádný neodešel, tak že jsou dost odolné.

Radim · #9 Příspěvek od **Radim** » 21 zář 2015, 12:42

Podle mně máš blbě umístěné spínací trandy Q1 a Q2.
Proudy, které musí spínat, neodpovídají optimální spínací charakteristice tranzistoru, protože proudy, které tečou do vstupu operáku, jsou extrémně malé. Navíc ty trandy máš umístěné jako plovoucí, protože vstupní napětí do operáku stejně jako výstupní napětí operáku, které přes napěťové děliče jde na druhou elektrodu trandu se může pohybovat v rozmezí +- napájecí napětí.
Ty zpětné vazby potřebuješ spínat na jiném místě než jak to spínáš teď.
Proč odpor 4k7 doštelováváš trimrem 1k a odpor 22k doštelováváš taky trimrem 1k? V jednom případě můžeš regulovat rozsah o +-10% a v druhém případě můžeš rozsah regulovat pouze o +- asi 2,5 %. Proč odpor 22k nedoregulováváš trimrem o hodnotě 4k7?

kulikus · #10 Příspěvek od **kulikus** » 21 zář 2015, 13:58

Třeba takto

Radim · #11 Příspěvek od **Radim** » 21 zář 2015, 15:42

kulikus píše:Třeba takto

Přesně tak.

Jakub1 · #12 Příspěvek od **Jakub1** » 21 zář 2015, 16:34

kulikus píše:Třeba takto

Děkuji moc za schéma. Docela se stydím, že mě taková věc nenapadla samotného. Nechal jsem se zmást touto aplikační příručkou http://www.analog.com/media/en/training ... MT-088.pdf - strana 17, obrázek 27, kde to výrobce nedoporučuje. No každopádně s bipolárními tranzistory asi nevýhody vymizí a bude to určitě pro mě více než dostačující.

Radim píše:Proč odpor 4k7 doštelováváš trimrem 1k a odpor 22k doštelováváš taky trimrem 1k? V jednom případě můžeš regulovat rozsah o +-10% a v druhém případě můžeš rozsah regulovat pouze o +- asi 2,5 %. Proč odpor 22k nedoregulováváš trimrem o hodnotě 4k7?

Přesná hodnota odporu má být 22,5k (proto trimr 1K - správné nastavení je pak v polovině dráhy) no a druhá hodnota má být 5k, bohuže 4,5K se nevyrábí tak jsem dal 4,7k s tím, že přesná hodnota nebude ležet v půlce dráhy trimru. Mám doma jenom trimry 1k a pak 10k, nicméně s 1k to jde uspokojivě vyladit.

Ještě jednou děkuji všem zúčastněným za pomoc a rady. Považuji téma za vyřešené.

danhard · #13 Příspěvek od **danhard** » 21 zář 2015, 17:03

Jakub1 píše:No každopádně s bipolárními tranzistory asi nevýhody vymizí a bude to určitě pro mě více než dostačující.

Ani náhodou, bipolární tranzistory mají zbytkové saturační napětí.
Proto se radši řiď radami od Analog Devices, než výplody zdejších mamlasů

Pokud tam bude přepínání jen mezi dvěmi hodnotami, tak je jedndušší dát vyšší hodnotu trvale a připínat nižší jako paralelní kombinaci.
Odpor Ron malých logických mosfetů je v ohmech, to se uplatní méně, než Tk těch 1k trimrů.

kulikus · #14 Příspěvek od **kulikus** » 21 zář 2015, 20:51

V analog nejsem profík, aplikační poznámka od jakékoliv firmy bude věrohodnější. Ale s MOSFET místo těch bipolárů by to mělo jít, ne?

frpr666 · #15 Příspěvek od **frpr666** » 21 zář 2015, 21:43

@Jakub1
Zajímalo by mě co budeš zapojovat na výstup toho OZ. Analogový měřák nebo ?