динамічні вихідні генератори-підсилювачі

Я намагаюся створити синусоїдальний генератор за допомогою opamp, але я отримую дивний вихід. Потрібна допомога в отриманні чистого синусоїдального виходу.

Схема схеми:

Опис схеми:

Схема схожа на звичайний 3-ступінчастий буферизований генератор RC зсуву фаз (надихнув звідси ). Op-amp U2B додається так, що резистор підсилювача U1A ( R1, R2 & R3 ) має значення в десяти кіло-омах (не 100-кілометрових). Вихід осцилятора спостерігається на штифті U2B 7 (OUT). Два незалежних джерела живлення підключені, як показано на схемі, щоб отримати + 15В / 0В / -15В .

R3 використовується для зміни коефіцієнта посилення підсилювача. R4 і R5 використовуються для зміни частоти генераторів. Цільова вихідна частота - 400 ГГц.

Проблема:

• Форма верхньої хвилі: штифт IC U2B 5 (неінвертуючий вхід) wrt GND
• Форма нижньої хвилі: IC U2B штифт 7 (вихід) wrt GND

Негативний цикл синусоїди на штифті U2B 7 (вихід) (нижня форма хвилі) спотворений. Це викривлення є деяким коливанням / коливанням напруги. В чому причина цього? & Як я можу його позбутися?

Поки я намагався:

1. Перша моя здогадка полягала в тому, що в джерелі живлення -15В є проблеми. Тож я змінив джерела живлення, але спотворення все-таки залишилося в негативному циклі. (Я очікую, що якщо проблема з джерелом живлення, спотворення повинно було бути в позитивному циклі після заміни джерела живлення)
2. Змінено IC U2 (LM358 подвійний підсилювач). Все-таки саме спотворення.
3. Змінено IC U1 (LM358 Dual op-amp). Все-таки саме спотворення.
4. Додано IC U3, як показано нижче. Вихід на штифті U3A 1 (Вихід) - це чиста синусова хвиля, подібна до верхньої форми хвилі (в осцилоскопі). Тому я видалив підключення підсилювача (R1) з форми U2B і підключив його до U3A. Тоді вихід U3A також спотворився, як форма нижньої хвилі (в осцилоскопі), і форма хвилі U2B стала чистою синусоїдою.
5. Використовуваний IC U3B, як показано нижче. Знову вихід на штифті U3A 1 (вихід) стає спотвореним.
6. З наведеної схематичної схеми я видалив U3B і лише додав навантаження 1 Ком на штифті 1 U3A (вихід), знову вихід викривлений, але цього разу спотворення нижче.

Питання трохи довге, але я хотів надати якомога більше деталей. Я вже два дні тріснув головою над цим. Будь ласка, допоможіть. ТІА.

Редагувати:

1. Як запропонував Bimpelrekkie у коментарях, я додав один конденсатор 100nF біля кожного ІС (подвійний підсилювач), а також два конденсатора 1uF між + 15V / 0V і -15V / 0V. Це не впливало на спотворення. Я також додав 22pf конденсатор через R2 і R3. Це зменшило викривлення, але не усунуло його, як показано нижче:

Позитивний цикл: Без спотворень

Негетивний цикл: скорочений, але все ж існує - спотворення, але я не хочу це робити, оскільки це впливає на частоту синусоїди.

Крім того, про що я не згадував раніше, я думав, що змінні резистори (попередньо встановлені) можуть бути причиною проблеми, тому вони вкоротили їх, але не мали успіху.

EDIT 2: (Вирішено проблему)

Прочитавши ваші коментарі та відповіді, я спробував наступне:

1. (Експеримент 7) Оліна Летропа та його аналогових систем (як згадувалося у відповіді аналогових систем) проблема полягала в стабільності / фазовому запасі, але вихід U2B не був близький до рейок (+ 15В або -15В), максимум від 2 до 3 В до піку, орієнтований на 0В) відповіді натякали мені на розуміння стабільності та запасів ( навчальні посібники ). Тому я спробував схему, як зазначено нижче: Вихід був коливальним (тому спотворення були коливаннями, як вказано багатьма з вас, хлопці), і це не був стабільний вихід постійного струму. Тоді я відключив R13 від -15В і підключився до + 15В, а вихід був стабільним. Так щось підштовхувало ОПУП до нестабільної області під час негативного півциклу синусоїди (я не знаю, що).

2. (Експеримент 8) Отже, я компенсував підсилювач за допомогою снопарку (як показано тут ). Кінцевий контур, як показано нижче. І БРАВО !! проблема вирішена. Виходи тепер стабільні (без небажаних коливань / спотворень).

Тепер, хоча проблема вирішена, питання тепер стає ..

1. Чому LM358 стабільний при прирості одиниці для позитивних напруг, а не негативних?
2. Чи можна було б уникнути подібних проблем, лише вибравши належний оппам? Якщо так, то як я можу вибрати належний операційний апарат?
3. Чи слід враховувати стабільність (математично) для всіх схем підсилювача, чи може інтуїтивно (без розрахунків) вирішити, що схема буде стабільною? (Як?)
4. У U2B виникло питання про стабільність, чому U1B або U2A не мали однакової проблеми? (Я перевірив вихід цих операційних підсилювачів і виявив їх стабільність / чистий синус.)

Нарешті, я хотів би подякувати кожному з вас за те, що допомогли мені вирішити це. Велике спасибі!

Ви, мабуть, тонете занадто багато струму. Ось розділ з листа даних TI LM358: якщо припустити, що у вас є розмах в межах 10 В, ви отримаєте джерело / раковину близько 10 мА.

Нам подобається думати, що поведінка opamp не залежить від вихідного струму, але це не завжди так. Коли джерело / джерело потоку збільшується, потужність операційного апарата погіршується. Таким чином, стабільний оппам при 1mA може стати нестабільним при 10mA.

Спробуйте повторити експеримент 6 сценарію, але замініть резистор 1k на 10k резистор.

Основна проблема полягає в тому, що U2B коливається.

Зауважте, що ви використовуєте його при посиленні єдності. Здається, ці підсилювачі мають бути стабільними, але, звичайно, буде менший запас, ніж при інших прибутках.

Тому тепер вам слід озирнутися і побачити, чому цей ампер коливається, коли його не повинно бути. Можливо, це пов'язано з з'єднанням в пакеті. Це має бути сильним підказом, що змушує вас перевірити обхідні ковпачки. Ось тоді вам слід було ляпнути себе по голові, вигукуючи "D'oh! Я забув обхідні ковпачки!" .

З огляду на те, що схема не має нічого для того, щоб стримувати зростання амплітуди, я думаю, що пікові напруги змушують один з операційних підсилювачів працювати в режимі майже залізничного транспорту, а запас фази опускається в нестабільну область.