Ich arbeite an einer Piezo-Vibrationsspannungsverstärkerschaltung. Das Arbeitsschema ist unten angehängt. Von einer 9-V-Batterie verwende ich einen 7805, um sowohl meinen Einzelversorgungs-Operationsverstärker als auch den 5-V-Stromanschluss an meinem Kontaktmikrofon-Piezo mit 5 V zu versorgen.
Ich habe diese Schaltung mit mehreren verschiedenen hochohmigen JFET-Operationsverstärkern ausprobiert. Das fragliche aktuelle Setup verwendet einen LMC660CN. Es kann von einer einzigen Versorgung verwendet werden, schwingt Rail-to-Rail, hat eine Verstärkung von 126 dB (ich glaube, dies ist weit über 100.000 V/V Verstärkung), eine Eingangs-Offsetspannung von 6 mV und einen Eingangsvorspannungsstrom von 2 pA.
Wenn ich die Schaltung einschalte, geht Vout zunächst auf Low. Wenn ich den Rf-Poti auf etwa 100k aufdrehe und die Verstärkung etwa 1000 beträgt, ist die Schaltung ziemlich empfindlich und reagiert wie erwartet auf Vibrationen, die ich auf meinem Tisch mache. Ich brauche eine hohe Verstärkung, um einige sehr, sehr kleine Schwingungen aufzunehmen.
Wenn ich die Schaltung etwa 30 Sekunden lang sitzen lasse, treten am Ausgang Schwingungen zwischen etwa 0 und 800 mV auf, und manchmal tritt eine Gleichstromvorspannung auf, und sie oszilliert in diesem Bereich von etwa ~ 400 mV.
Ich habe viel über oszillierende Operationsverstärker gelesen und das Datenblatt zu diesem Chip konsultiert, das vorschlägt, eine 10-pF-Kappe und eine 100-Ohm-Serie R parallel zu Rf hinzuzufügen. In der Praxis habe ich festgestellt, dass ein etwas anderes Setup besser funktioniert, wie auf meinem Schaltplan abgebildet. Ich fand heraus, dass das parallele Platzieren einer 0,01-uF-Keramikkappe das Rauschen am Ausgang erheblich reduzierte.
In einem Experiment habe ich festgestellt:
Verstärkung: 1000 (Rf = 100000, R1 = 100)
Ohne zu versuchen, Vibrationen zu erzeugen, hat der U3-Piezo-Signalknoten Rauschen mit einem Spitzenwert von etwa +/- 16 mV
v+ und v- Eingänge am Operationsverstärker haben etwa +/- 32 mV
The Der +5-V-Knoten ist ein sehr konstanter 5-V-Wert, aber die Masse weist ein Rauschen von etwa +/- 38 mV auf; Seine Rauschspitzen scheinen zufällig zu sein, was ich auf meinem Oszilloskop erkennen kann.
Wenn ich den v + -Eingang erde, beträgt der Ausgang des Operationsverstärkers 1,32 V und ändert sich mit Anpassungen an Rf
Zwei Fragen:
Vielleicht ist das Problem bei Frage 1 einfach die Eingangsoffsetspannung - das Datenblatt besagt, dass die Eingangsoffsetspannung 6 mV beträgt. Wenn ich immer mindestens 6 mV am v+-Eingang habe, gibt eine Verstärkung von 1000 6 V aus. Aber wie könnte dieser Operationsverstärker dann bei hohen Verstärkungen verwendet werden? (Oder ein beliebiger Operationsverstärker, da 6 mV anscheinend ein niedriger Wert für die Eingangs-Offset-Spannung ist.)
Danke für deine Gedanken.
Ich habe auch dieses Forum gelesen und fand die Diskussion über Netzteile nützlich, die Schwingungen am Ausgang des Operationsverstärkers erzeugen. Ich werde weiter darüber nachdenken, dass einige der Operationsverstärker Stromschienenschwingungen vom Boost-Konverter aufnehmen
Wie bereits erwähnt, wäre eine gewisse Vorspannung am Eingang eine Idee, wenn Sie nur eine einzige Versorgung verwenden - die Hälfte der Versorgungsspannung, die über Widerstände mit einem Parallelwert von> 10x der Piezoimpedanz geliefert wird. Sie benötigen dann auch die Vorspannung an der Basis der Rf / Rg-Widerstände. Aufgrund der hohen Impedanzen müssen Sie mit Layout, Kabellängen usw. vorsichtig sein.
Was den Offset betrifft, können Sie einen Einstelltopf einrichten, der etwas Strom in den negativen Eingang einspeist, um dem entgegenzuwirken (und / oder einen wirklich niedrigen Offset-Operationsverstärker zu erhalten - Sie können FET-getrimmte Operationsverstärker mit einem Offset von nur 100 uV erhalten).
So ungefähr (einige Teile wie Kappen usw. weggelassen) Ich habe den Operationsverstärker mit einem Offset von 6 mV eingestellt, Sie können den Unterschied in der Simulation sehen:
Sim ohne Anpassung:
Sim mit Anpassung:
Zunächst würde ich versuchen, den Mindeststrom aus dem Regler auf etwa 5 mA zu erhöhen, indem ich den Wert von RShunt ziemlich stark absenke. Sie zeichnen einen halben Mikroampere, und eine Version des Datenblatts, das ich aufgerufen habe, gibt den Regulierungswert für Werte um 5 mA an.
Benötigen Sie eine Vorspannung am Piezoelement, um den Operationsverstärkereingang im richtigen Spannungsbereich zu halten? Der Gleichtakteingangsbereich für diesen Teil umfasst die negative Schiene, aber Sie gehen darunter.
Thomas Wilke
Thomas Wilke
Oli Glaser