Причина короткого сплеску у вихідному підсилювачі під час перетину 0В?


11

Хтось визнає цей сплеск на виході підсилювача, коли сигнал перетинає 0В? Він шипить вгору при перетині вгору і вниз при перетині вниз. В одному з відео EEVBlog Дейв вказав на щось подібне на осцилоскопі і сказав (як убік), що це може статися при використанні резистора зворотного зв’язку 10k або чогось подібного. Але я не можу пригадати, яке це було відео. Це вихід TL071 (фактично 1/4 TL074). Він подається з виходу двох інших TL071 через 2.2k резистори, а зворотній зв'язок має потенціометр 10k.

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Шип при 0В

Оновлення 10 березня

Як згадувалося в коментарях нижче, схема складається з процесора ATmega328P, що вводить 8 ліній в ЦАП R2R. Вихід ЦАП і напруги зміщення постійного струму, призначені для централізації виходу ЦАП при подачі 0 В, перетворюються на інвертуючий підсилювач TL071. Вихід цього підсилювача "OA2OUT" на схемі вище.

схематичний

моделювати цю схему

Вихід у мережу R2R має 10k імпеданс, представлений R4. R1 і R2 дають мені зміщення напруги і мають паралельний опір 9,5k, що досить близько до 10k. Резистор зворотного зв'язку R3 також становить 10 к. Тому я думаю, що ця схема підсумовує та інвертує напруги R2R та зміщення напруг.

Коли я перевіряю вихід мережі R2R в точці R2ROUT, я не бачу шипу.

Без шипу

Коли я перевіряю вихід підсилювача на VOUT, я бачу шип.

Шип

Я спробував кілька інших речей. Я спробував замінити резистор зворотного зв’язку 10k на резистор 2,2k, просто тому, що він лежав і тому, що я пам’ятаю, що Дейв згадував щось про 10-кілограмовий резистор у відео EEVBlog. Це посилило шип.

Більший шип

Потім я спробував замінити підсилювач TL074 на підсилювач LM6144. Я використовую цю схему, щоб спробувати різні підсилювачі та спробувати зрозуміти, що робить їх різними, тому я знаю, схема працює з ними. Цього разу я отримав шипи на кожному переході.

Лоца шипає

Нарешті я спробував TLV2374, який є фантастичним, але все одно бачу шип. Він менший, але все ж є.

Один останній колосок

Ще намагаюся розібратися в цьому. Дякую всім за допомогу дотепер!

Оновлення 13 березня

Спробували вимірювати вихід R2R з навантаженням R / 10 (1k) відповідно до коментаря @WhatRoughBeast нижче. Тепер я бачу колосок! Також здається набагато галасливішим ... що я помічав раніше і намагався виправити за допомогою конденсаторів 10uF через рейки живлення та віртуальну землю. Це "спрацювало" в тому сенсі, що зменшило рівень шуму, але воно також запровадило коливання / дзвінкі, про які я згадав, коли я намагався встановити невелику шапку, щоб згладити вихід ЦАП. Всі ці речі, очевидно, пов'язані, просто не знаю, як.

Колос і шум

До речі, я спробував резистор 100 Ом, запропонований @Brian Drummond раніше, але отриманий сигнал був настільки розмазаний і галасливий, що я не міг сказати, що відбувається.

То який тут винос? Очевидно, проблема полягає в поведінці MSB, яку @WhatRoughBeast визначив. Він, і шум, здається, погіршуються із збільшенням струму через мережу R2R. Я подумав, добре, буфер сигналу R2R через неінвертуючий підсилювач, перш ніж робити щось інше, але коли я це роблю, я також бачу шип. Є єдине рішення відфільтрувати його і не турбуватися про це?


Можливо, назва ефекту, який ви шукаєте, - це спотворення кросовера .
труба

1
Хоча джерело сигналу, очевидно, є ЦАП R-2R, питання справді слід згадати про це. (це НЕ перехресне спотворення) Перевірте, запустивши ЦАП у резистор з низьким значенням (100R) замість віртуального вхідного земного сигналу на підсилювач. Мабуть, це буде не так лінійно, але ви побачите той же крок.
Брайан Драммонд

Дякую @Brian Drummond Я не згадував R2R, тому що згадав відео EEVBlog і був впевнений, що це проблема з підсилювачем. Намагаючись тримати питання зосередженим, але в цьому випадку більше інформації було б краще.
Вілліс Блекберн

З оновленою схемою майте на увазі, що точка "R2R" є інвертуючим входом підсилювача і буде утримуватися при постійній напрузі. Тож ви не повинні нічого бачити на той момент. Спробуйте запустити резистор R / 10 на землю.
WhatRoughBeast

Я відключив підсилювач підсилювача, перш ніж робити знімки екрана 10 березня.
Вілліс Блекберн

Відповіді:


21

Те, що ви бачите, - це невідповідність часу включення / вимкнення msb порівняно з іншими бітами.

Прикиньтесь на мить, що це 8-бітний ЦАП, який сидить за кодом 01111111. Якби наступним кодом було 1000000, ви отримаєте чудово налаштований крок. Але все, що відбувається, це те, що внутрішньо msb реагує трохи швидше, ніж інші біти. Це означає, що фактично перехід від 0111111 до 1111111 до 10000000. Код 11111111 зберігається лише дуже короткий час, але, поки він там, вихід намагається перейти до повномасштабного. Оскільки час невідповідності (зване бітовим перекосом) триває лише дуже короткий час, ви отримуєте порівняно невеликий імпульс (зазвичай його називають глюком). Цей ефект насправді є досить важливим для відео ЦАПів, оскільки око дуже чутливе до подібних речей, а важливою характеристикою для відео ЦАП є загальна енергія збою.


Вибачте, я позначив вас правильно, але потім відмітив його, тому що поки не можу підтвердити, що це так. Мені потрібно перевірити, чи є глюк на виході ЦАП, перш ніж він перейде в операційний підсилювач. Має сенс, хоча.
Вілліс Блекберн

Чи може причина цього бути в тому, що ЦАП насправді є 8-бітовою мережею R2R, а MSB є фізично найближчим до виходу? Може бути, решта ланцюга має деяку ємність, і тому деяка частина сигналу 01111111 залишається, коли входи переходять на 10000000?
Вілліс Блекберн

@WillisBlackburn - існує будь-яка кількість можливостей. Той факт, що розмір кроку більше для кроку з глюком, безумовно, свідчить про те, що в диску MSB є щось інше. Однак, враховуючи відносно довгу відображену часову базу (20 usec / div), проблема розміщення, яку ви хвилюєте, малоймовірна. Здається, глюк має ширину від 10 до 100 секунд в секунду, і це занадто багато, щоб пояснити затримками розміщення. Блука ємність? Неможливо сказати без схеми ЦАПу.
WhatRoughBeast

1
@WhatRoughBeast Мені спантеличено, як ви дійшли до цієї відповіді, зважаючи на те, що насправді не згадується ЦАП (наскільки я можу сказати). Там чітко є ЦАП, як погодився ОП, і відповідь виглядає правильно, але у вас кришталевий куля чи щось таке?
abligh

1
Це паралельний привід. Порти D0 до D7 на ATmega328P безпосередньо приєднані до входів мережі R2R. Я використовував порт D, оскільки це єдиний порт з 8 бітами, який можна встановити за допомогою однієї інструкції. (Порт C має біт 6, займаний шпилькою для скидання і ні біт 7, тоді як біти порту B 6–7 зайняті зовнішнім кристалом, і, звичайно, немає порту А.) Тому я впевнений, що всі комутатори встановлюється одночасно в межах можливостей мікроконтролерів. Сьогодні ввечері я побачу, чи з’явиться глюк на виході R2R.
Вілліс Блекберн

0

Як показали ваші експерименти, проблема, яку ви бачите, пов'язана з OpAmps. Спробуйте покласти послідовно резистор з інвертуючим входом OpAmp (тобто між загальним вузлом R1 / R2 / R3 / R4 та інвертуючим входом. Для запуску використовуйте 10k або близько того. Ви можете додати ще один до неінвертуючого входу якщо ви дбаєте про зсув на виході.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.