Helfen Sie mir zu entscheiden, ob diese Operationsverstärkerschaltung wie beabsichtigt funktioniert

Bitte helfen Sie mir zu entscheiden, ob dies funktioniert:

Primäres Ziel: Verstärken Sie das 0-3-V-Eingangssignal auf ein 0-12-V-Ausgangssignal.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich verstehe, dass dieses ganze Setup etwas ungewöhnlich ist, da ich den + Eingang des Operationsverstärkers einfach an 12 VDC anschließen kann und mit den Werten meiner Widerstände der 3-V-Eingang auf 12 V verstärkt werden könnte (ich bin mir zu 80% sicher). Aber trotzdem möchte ich wissen, ob dieses seltsame Schema funktioniert? Ich denke, ich muss mit meiner OpAmp-Ausgabe sehr vorsichtig sein, was den 3904 vorschreibt?

Bearbeiten: Meine aufrichtigste Entschuldigung, es SOLLTE einen Pullup-Widerstand zwischen dem Kollektor und den 12 V geben , aus irgendeinem Grund ist dies durch meine Doppelprüfung gerutscht, unglaublich, ich bin neu bei Eagle und das Kopieren und Einfügen darin ist nicht so intuitiv.

Der Widerstand hat einen Wert von 2K.

Bearbeiten #2:

Entschuldigen Sie die Verzögerung, aber ein paar Dinge müssen klargestellt werden. Entschuldigen Sie noch einmal, falls ich Ihre Frage übersehen habe, es sind zu viele und ich bin ziemlich beschäftigt:

  1. 200 mA sollten die Stromaufnahme sein. Dieses ganze Setup dient dazu, Strom von untergeordneten Komponenten zu ziehen, die an diese Schnittstelle angeschlossen werden, also spreche ich nicht von 12 V / 2 K = 6 mA.

  2. Der Widerstand sollte 90k/30k sein, wie einige von Ihnen vorgeschlagen haben, mein Fehler.

  3. Oszillation: Ich glaube, Ihre Bedenken sind durchaus berechtigt, aber bitte beachten Sie, dass der Eingang hauptsächlich aus "statischen" Spannungssignalen besteht, was bedeutet, dass er sich selten öfter als 5 Mal pro Sekunde ändert, also bin ich skeptisch, dass es so groß sein wird Problem, ich könnte sehr, sehr falsch liegen.

    • Matt
Es ist nicht klar, was Sie tun. Hast du eine +12 Volt Stromversorgung?
@PeterBennett Hallo, ja, wie im Diagramm gezeigt? Wird es richtig angezeigt?
Es wird überhaupt nichts Nützliches tun. Der Ausgang ist immer +12, es sei denn, die Stromversorgung verliert den Kampf und zerstört Q4.
@SpehroPefhany Gah! Sie haben Recht, ich kann nicht glauben, dass der Stromkreis von Anfang an kurzgeschlossen war. Wirklich dumme Frage, denke ich.
Google "nichtinvertierender Verstärker mit Einzelversorgung". Sie müssen den Operationsverstärker mit > 12 V (z. B. 15 V) versorgen.
Es wird definitiv mit positivem Feedback oszillieren oder einrasten
Verwenden Sie einfach einen nicht invertierenden 12-V-Operationsverstärker mit einem Widerstandsverhältnis von 3: 1, um eine Verstärkung von +4 zu erhalten. Es gibt viele Probleme mit Ihrem allgemeinen Ansatz, nicht zuletzt die Kompensation zur Verhinderung von Oszillationen, da Sie beabsichtigen, Verstärkung hinzuzufügen.
Es ist wichtig, bessere Spezifikationen zu schreiben, bevor Sie ein Design präsentieren. Welche Last, Strom und BW? Dieser Transistor-Pulldown senkt nur Strom und benötigt einen Pullup R und Vin + - umgekehrt, ist aber weniger stabil (aufgrund der zusätzlichen GBW-Phasenverschiebung) als ein Operationsverstärker, der 600 Ohm treiben kann
@ TonyStewart.EEsince'75 Ich hoffe , dass positives Feedback ein "schematisches Ups" vom OP war. Angenommen, dies war der Fall, und er meinte, dass die Rückkopplung in den invertierenden Eingang geht, wobei "INPUT1" auf den nicht invertierenden Eingang trifft, dann sollte die einfache Stromversorgung des Operationsverstärkers von einer> = 12,5-V-Schiene den gesamten Rest der Schaltung überflüssig machen ( dh verwenden Sie den OpAmp, R1 & R2 ... der Rest ist alles Verschwendung.
@TonyStewart.EEseit '75 unter der Annahme, dass der Transistor einen Widerstand gegen +12 V hat, invertiert er den Ausgang des Operationsverstärkers, sodass die Rückkopplung insgesamt negativ ist, und aber für C2 sollte sich die Schaltung gut verhalten.
@TonyStewart.EEsince'75, entschuldigen Sie die unklaren Spezifikationen, da ich ebenfalls im Dunkeln bin, da dies Teil eines experimentellen Projekts ist. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass der maximale Strom bei etwa 200 mA liegt, während BW von geringer Bedeutung ist hier, da es innerhalb von 5Hz gut funktionieren wird.
@RobhercKV5ROB Du hast Recht, der ganze Rest hätte nutzlos sein können, aber ich beabsichtige, dass das Feedback in den NICHT-invertierenden Eingang geht, aber das tatsächliche Eingangssignal, dh INPUT1, in den invertierenden Eingang, und hoffe, dass es funktionieren kann. Wie ich schon sagte, dies ist ein seltsames, ungewöhnliches Schema, aber lange Rede kurzer Sinn, einige Änderungen in letzter Minute fanden in bestimmten Meetings statt und ich muss keine minimalen Änderungen an meinem Board vornehmen, um über die Runden zu kommen ... daher diese Abscheulichkeit einer Schaltung.
@MattCox Bitte fügen Sie Ihrem Fragenbeitrag den Vorbehalt hinzu, dass der größte Teil der vorhandenen Schaltung, die Ausgangsanforderung von 200 mA und die GBW von <= 5 Hz wiederverwendet werden müssen. Erleichtert es uns, nützlichere Antworten zu geben, wenn wir nicht alle diese Kommentare durchsuchen müssen, um die wichtigen Teile zu finden. -- Können wir auch ein Diagramm von dem sehen, was bereits (halb unveränderlich) zusammengelötet ist, damit wir leichter sehen können, welche Teile leicht modifiziert werden können / können?
Zu Ihrer Information, 12 V über einen 2k-Widerstand speisen nur 6 mA, wenn sie direkt mit GND kurzgeschlossen werden ... ich bin mir nicht sicher, ob dies ein sehr guter Ort ist, um zu versuchen, 200 mA daraus zu ziehen :(
Ob Sie es glauben oder nicht, ich habe die Rennstrecke schon einmal gesehen. Ich habe sie 1992 gesehen. Ich stand ihr sehr kritisch gegenüber. Sie wurde in einem CHCH-Sweatshop produziert Zu Tausenden zusammengebaut mit Seitenschneidern und Handlöten durch Löcher. Ich war auch besorgt über die Anzahl der Teile, aber kein anderer Körper war es. Es scheint verrückt zu sein, aber es war in der Strombegrenzung eines Telco-Gleichrichters.
@MattCox Verbessern Sie Ihre Frage mit Ihren Spezifikationen. 200 mA ist diese Quelle oder Senke. Wenn ja, wie hoch ist die tatsächliche Lastimpedanz und Spannung. Vcc oder 0V? 2k wird nicht immer 200 mA treiben und Sie sollten wissen, dass hFE auf 10 % von hFE oder 1:10 (Ib:Ic) abfällt, wenn Vce=Vce(sat)
Die vom Transistor bereitgestellte zusätzliche Verstärkung wird wahrscheinlich Oszillationen verursachen, insbesondere wenn Ihre Verstärkung im geschlossenen Regelkreis nur 3 beträgt. Wie @Autistic sagt, wäre die Stabilität fraglich.
@glen_geek Wie würden Sie an die Schätzung des hinzugefügten Pols zu einem bestimmten Bode-Diagramm herangehen, wenn eine asymmetrische Verstärkung unter der Annahme von hFE = 100 gegeben ist? (nur nachschauen, ob du es weißt)
@TonyStewart.EEseit '75 habe ich gelernt, Kreisläufe zu vermeiden. Und es würde helfen, eine richtige Schaltung zu sehen ... ist diese Operationsverstärkerversorgung 3,3 V oder 33 V? Zu viele Fallstricke, denen man nachgehen muss. Übrigens, ich denke, OP wollte eine Closed-Loop-Verstärkung von 4. Mein schlechtes Gewissen, 3 zu sagen.

Antworten (3)

Nein, Ihre Schaltung wird nicht funktionieren. Das Hauptproblem ist, dass 12 V direkt an Vout angeschlossen sind. Und Q4 wird 12 V gegen Masse kurzschließen (was Q4 zerstören wird).

Sehen Sie sich dieses Schema an. Nur zur Inspiration.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

UPDATE:
Ich habe den Wert von R2 von 120 kΩ auf 90 kΩ geändert. Es ist auch falsch in Frage. Wenn OP von 0-3 V auf 0-12 V verstärken möchte, sollte für R1: R2 ein Verhältnis von 1: 3 vorliegen

UPDATE2 - ERKLÄRUNG:
Diese Schaltung macht Vout = 4 * Vin

Wenn Sie Vin erhöhen, wird der Ausgang von U3 niedriger, wodurch der Mosfet M1 offener wird (Vgs ist negativer = Rds ist niedriger) und somit steigt Vout. Sie steigt an, bis die Spannung am nichtinvertierenden Eingang von U3 gleich dem invertierenden Eingang ist (der Vin ist).

Wenn Sie Vin erhöhen, wird die Ausgabe von U3 höher, wodurch der Mosfet M1 weniger offen wird (Vgs ist weniger negativ = Rds steigt) und somit sinkt Vout. Sie nimmt ab, bis die Spannung am nicht invertierenden Eingang von U3 gleich dem invertierenden Eingang (der Vin ist) ist.

Leider erklärte OP in Kommentaren, dass der größte Teil seiner vorgeschlagenen Schaltung ein Überbleibsel aus einer früheren Überarbeitung eines Projekts ist und er sie mit so wenig Modifikation wie möglich wiederverwenden soll ... was diese Option oder meinen ursprünglichen Vorschlag einfach ausschließt Verwenden Sie zunächst eine nicht invertierende Topologie.
@RobhercKV5ROB Ich glaube nicht, dass es möglich ist, nur diese Komponenten wiederzuverwenden und gleichzeitig einen Arbeitskreis zu erstellen, der den Anforderungen entspricht.
Sie haben die Eingänge des Operationsverstärkers vertauscht.
@m.Alin nein, wenn Sie genau hinsehen, hat er seinen Operationsverstärker nur in der anderen Ausrichtung gezeichnet ... das Vis ist immer noch mit dem invertierenden Eingang von U3 verbunden, und die Rückkopplung erfolgt mit dem nicht invertierenden.
@m.Alin Ich habe auch NPN BJT für P-Kanal-Mosfet geändert. Ich glaube, ich habe den Opamp richtig verdrahtet.
Ich habe gerade in der Frage des OP "0 ~ 3 V Eingangssignal auf 0 ~ 12 V Ausgangssignal verstärken" gelesen und bin zu dem Schluss gekommen, dass er eine negative Rückkopplung auf den Operationsverstärker benötigt. Das Feedback sollte also zum invertierenden (-) Eingang des Operationsverstärkers und das Eingangssignal zum nicht invertierenden Pin gehen, oder?
@m.Alin und eine weitere Anforderung (die OP zu Kommentaren geschrieben hat) beträgt aktuell 200 mA. Ich weiß nicht, was du kommentierst. Ich habe meine Schaltung nochmal überprüft und sie ist richtig verdrahtet.
Könntest du bitte erklären, was deine Schaltung machen soll? Vielleicht verstehe ich es nicht, aber soll Ihre Schaltung etwas verstärken? Wenn ja, ist eine negative Rückkopplung erforderlich, die Sie nur erhalten können, indem Sie den Ausgang mit dem invertierenden Eingang verbinden, nicht mit dem nicht invertierenden, wie Sie es getan haben.
@m.Alin Erklärung zur Antwort hinzugefügt.
Das funktioniert, aber ich denke, C2 ist zu groß. Es verursacht selbst bei den in der Frage angegebenen 5 Hz eine erhebliche Verzerrung. versuchen Sie es stattdessen mit 1μF.

Ihre Verstärkung ist 1+, da Sie die Rückkopplung invertiert haben, ist Vin- jetzt der positive Eingang, also Av = 1 + R2 / R1, vorausgesetzt, Sie verwenden etwas 1k Pullup und Sie BRAUCHEN WIRKLICH den Transistor, um eine geladene Kappe mit hohem Strom herunterzuziehen und klein Pullup-Strom.

Dies ist ein schlechter invertierender negativer Spitzendetektor mit Speicherkappe und fehlendem Pullup-Widerstand mit einer Verstärkung von +5?

Wo sind die restlichen Designspezifikationen?

Es ist ein guter Anfang, aber ich sehe zwei Fehler.

1: Ihre Ausgangsklemme ist direkt mit 12 VDC verbunden, Sie haben wahrscheinlich vergessen, einen Widerstand zwischen 12 VDC und dem Transistor zu ziehen. Wenn Sie 2K für den Basiswiderstand gewählt haben, scheint 1K an dieser Stelle ungefähr richtig zu sein.

2: C2 zwischen Ausgang und Masse scheint wahrscheinlich Probleme zu verursachen (Verstärkerschwingung). du willst es wahrscheinlich nicht. oder vielleicht möchten Sie es zwischen 12VDC und Masse.

Es sieht überhaupt nicht schön aus. Der Ausgang ist direkt mit 12 V verbunden und der Transistor Q4 wird 12 V mit Masse kurzschließen.
hast du über den ersten satz hinaus gelesen? Ich gehe davon aus, dass der fehlende Widerstand ein Entwurfsfehler ist, da die Schaltung ohne ihn überhaupt keinen Sinn macht.
Ihr erster Satz war also nur ironisch?
Der Typ ist entweder Anfänger oder er hat "einen schlechten Tag" und bis auf den Widerstand, der Kollektor und Ausgang von 12V und C2 trennt, sieht es für mich gut aus. Er hat den Widerstandsteiler richtig gemacht und ihn richtig mit dem nicht invertierenden Eingang verbunden. sogar Netzteil-Bypass-Kondensatoren enthalten. Er hat sich eindeutig Mühe gegeben, und einiges Lob ist fällig.
Wenn jemand Anfänger ist, braucht er ehrliches Feedback. Ja, er hat sich ziemlich viel Mühe gegeben. Aber das Ergebnisschema ist nicht gut, das ist die ehrliche Information. Ihr Vorschlag, einen Widerstand zwischen 12 V und Kollektor hinzuzufügen, erscheint mir nicht gut, da Sie nicht wissen, welche Stromstärke erforderlich ist, und Sie die Anforderungen für einen 0-12-V-Ausgang nicht erfüllen.
OK. Ich werde meinen Enthusiasmus zügeln.
OK. Ablehnung entfernt ;)
@Jasen et al. Erwarten Sie immer eine Lastspezifikation, bevor Sie eine Lösung annehmen
Helfen Sie mir zu entscheiden, ob diese Operationsverstärkerschaltung wie beabsichtigt funktioniert
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