Wie kann ich den Offsetfehler des Fehlerverstärkers meines PWM-Generators reduzieren?

Ls,

Mein PWM-Generator hat einen Offset-Fehler, der meiner gesamten Schaltung einen Fehler über den zulässigen 0,1% der vollen Skala gibt, was 5 V entspricht. Der zulässige Fehler beträgt 5 mV.

Dieser Fehler wird bemerkt, wenn ich meine Ein- und Ausgabe grafisch darstelle und das kleinste Methodenquadrat darauf verwende.

Hier ist die Grafik, in der Excel die Berechnung selbst durchgeführt hat.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich brauche eine volle PWM von 0% -100%, 0-5V.

Dies sind meine Werte meines Fehlerverstärkers: R1 = 30K R2 = 30K

R3 = 33.000 R4 = 30.000

Bevor ich den obigen Wert für R3 verwendet habe, war es auch 30K und ich habe die untere Formel verwendet, um meinen Offset mit Vref 2,5V zu berechnen, den ich bekomme:

Vo = (1+ (R4/R3)) (R2/(R1+R2))Vref = 2,5 V

Wenn ich es mit R3 33K berechne, bekomme ich:

Vo = (1+ (R4/R3)) (R2/(R1+R2))Vref = 2,2 V

Mein Problem ist jetzt, dass, wenn ich R3 = 33K für mehr "Strom- oder Spannungserfassung" verwende, meine Schaltung PWM von 0-100% ausführen kann, jedoch mit einem Fehler über 0,1% des Vollausschlags.

Wenn ich R3 = 30K verwende, ist meine Schaltung nicht in der Lage, PWM von 0-100% im Bereich von 0V-5V zu erzeugen. Es benötigt dann nur etwa 0,5 V, um von 0 % Einschaltdauer auf 50 % und von 0,5 V auf 100 % zu wechseln. insgesamt braucht es nur 1V um von 0% auf 100% zu gehen.

Ich habe versucht, den Fehlerverstärker zu recherchieren, zahlreiche PDFs gelesen, aber ich bin nicht schlauer geworden, wie ich das lösen kann.

Ich wiederhole meine Frage.

Was muss ich ändern, um eine volle PWM von 0-100%, 0-5V zu haben, mit einem Fehler, der unter 0,1% der Vollskala (5mV) liegt?

Mein Professor hat mir einen Hinweis gegeben, dass ich etwas Besonderes mit Vref machen muss.

Muss ich etwas an Vref oder etwas anderem ändern? Ich hoffe, ich bin in meiner Erklärung und Frage klar. Ich bin schon eine Weile dabei, ich hoffe, jemand kann mir die Lösung geben !!!

Vielen Dank im Voraus.

zusätzliche Information. Ich kann nicht zwei oder mehr Links haben. Ich habe den ursprünglichen Schaltplan für meinen eigenen entfernt, damit Sie sehen können, was ich getan habe. Wenn Sie das Original sehen möchten, finden Sie es als pdf namens slau508. Meine Verwendung des PWM-Generators unterscheidet sich geringfügig von der des slau508.

Mein Schaltplan und seine Werte, ich hoffe, Sie können es sehen. Ich habe vergessen, zusätzliche Informationen zu geben, weil ich mich auf den Fehlerverstärker konzentriert habe

Aber mein PWM ist 1KHz, und die Werte auf dem Blatt sind das, was ich für 1KHZ berechnet hatte. Ich verwende einen Puffer, um mein agilent Multimeter anzuschließen, um meine durchschnittliche Leistung (Y) zu messen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Könnten Sie Ihr Diagramm beschreiben oder zeigen, damit die Art des Fehlers verstanden werden kann? Handelt es sich um einen Verstärkungsfehler, geht der Graph durch 0,0, aber nicht durch 5,5. Oder ist es ein Offset-Fehler, dh 0,0 ist 0,0,005 und 5,5 ist 5,5,005?
Unten sehen Sie alle Informationen in meiner Excel-Berechnung des kleinsten mittleren Quadrats und seines Diagramms. [![Bildbeschreibung hier eingeben][1]][1] und hier ist die Grafik, in der Excel die Berechnung selbst durchgeführt hat. [![Bildbeschreibung hier eingeben][2]][2]
Ich sehe, ich kann kein Bild in den Kommentaren posten. Aber die Formel, die ich erhalte, wenn ich die Formel der kleinsten mittleren Quadrate verwende, lautet: Y = 0,9972X + 0,0053. Tatsächlich habe ich laut meinem Professor einen Verstärkungs- und Offsetfehler. Dies liegt an der Tatsache, dass mein R3 und R4 nicht gleich sind, um eine Verstärkung von 1 zu haben. Deshalb sagte er, ich brauche etwas Besonderes für meine Vref. Ich hoffe, das ist genug Erklärung für Sie, um zu verstehen.
D-Antonio, unter Ihrer Frage finden Sie Bearbeiten. Dann kannst du die Bilder zu deiner Frage posten. Außerdem habe ich mir die Schaltung genauer angesehen und denke, Sie müssen die Referenz auf den Fehlerverstärker ändern. Siehe bitte meine Antwort.
Die Website sagte, ich brauche einen Ruf von mindestens 10, um 2 oder mehr Links zu posten
@D-Antonio Wenn Sie die Links als Text einfügen, kann jemand sie als Links für Sie bearbeiten. Wir versuchen zu helfen :)
Sind Ihre Operationsverstärker sowohl am Eingang als auch am Ausgang Rail-to-Rail?

Antworten (1)

Ok, wir sind näher daran, das gleiche Verständnis zu haben. Ich habe mit dem Schaltplan in Ihrer Frage begonnen und diese Simulation erstellt.

PWM-Simulation

Hier ist die Antwort mit dem aktualisierten Schaltplan, der dem Foto entspricht, und R3 wurde auf 30.3k geändert.

Diagramm mit absichtlichem Verstärkungsfehler aktualisieren

Ich bin sicher, die Komponenten sind besser als 1%.

Das Diagramm sagt 5-vfilter, weil ich einen Filterblock verwendet und die Ausgabe von 5 subtrahiert habe, um sie zu invertieren. Ich habe den Wechselrichter oder Filter nicht modelliert. Der Wechselrichter kann genauso wie der Fehlerverstärker einen Verstärkungsfehler einführen.

Der Teiler für den nicht invertierenden Eingang hat bereits VCC als Eingang. dies ergibt den nicht invertierenden Eingang Vref von 2,5 V. Ich habe auch vorher versucht, R2 zu entfernen, also hat R1 5 V, aber das hat nicht funktioniert. Ich werde es mit Vref als Eingabe versuchen. Warum kann ich keine PWM von 0-100% haben?
Ich weiß nicht in der Schaltung, wo Y out gemessen wird. Aber wenn Sie sich Ihre Grafik und Tabellen ansehen, ist dies ein Gewinnfehler. Die Steigung der Linie sollte eins sein und ist etwas anders. Die Verstärkung wird durch Widerstände eingestellt, die eine gewisse Toleranz haben. Sie können diesen Fehler beheben, indem Sie Widerstände auswählen. Finden Sie zwei, die genau übereinstimmen. Der andere Weg, wenn Sie einen mit etwas weniger als 30 k ersetzen und einen variablen Widerstand damit in Reihe schalten, damit Sie ihn an den anderen anpassen können.
Ich habe meiner Frage gerade meinen eigenen Schaltplan mit allen Werten hinzugefügt, bei denen Y gemessen wird. Meine Frequenz war 1Khz. Also sollte die Toleranz aller meiner Widerstände gleich und so gering wie möglich sein?
Welches Simulationsprogramm verwendest du denn mein lt Spice ist nicht kooperativ?
Ich verwende eine sehr alte Studentenversion von pspice. Es kann schwierig sein, solche Schaltungen zu simulieren. Der Grund für das VCVS ist, dass pspice keine Modelle für den Operationsverstärker und den Komparator hat. Wenn Sie auch VCVS verwenden, können Sie versuchen, etwas Streukapazität hinzuzufügen. In meinem Antwortschema wurde dies getan, um Konvergenz zu erhalten. Der Kondensator unten mit der Bezeichnung cstray soll dem Simulator nur helfen. Ich habe meine Komponenten geändert, damit sie so gut wie möglich zu Ihrem Foto passen. Ich kann nicht beide Widerstände auf dem Dreieck lesen, also habe ich beide 12k gemacht. Normales Schema ergibt 4,992 V. Ändern Sie R3 auf 30,3k ergibt 4,9674V.
Mein Fehler für das Foto, aber r6 = 12k und r5 = 24480 Ohm, um eine Triangelwelle von 1 kHz zu haben.
Mein Fehler für das Foto, R6 = 12k und R5 = 24480 Ohm, um eine Triangelwelle von 1 kHz zu erzeugen. Aber abgesehen davon sieht unsere Grafik sehr ähnlich aus. Ist meine Schlussfolgerung richtig, dass ich einen Offset-Fehler habe, oder habe ich einen Offset-Fehler und einen Verstärkungsfehler und wie kann ich diesen auf niedrige 0,005 V reduzieren, während ich meine 0-100%, 0-5 V PWM beibehalte?
Ja, ich denke, Sie haben möglicherweise sowohl Offset- als auch Gain-Fehler. Ich dachte nur an Gewinn, weil Ihre Daten so aussahen, als würden sie 0,0 durchlaufen. Wenn es nur einen Verstärkungsfehler gab, sollte der Fehler bei 2,5, 2,5 Null sein, nicht 0,0. Kurzfristig konnten die Fehler durch Anpassungen auf null reduziert werden. Für die Verstärkung könnte der Eingangswiderstand oder der Fehlerverstärker verringert und dann ein variabler Widerstand hinzugefügt werden, um die genaue Verstärkung zu erhalten. Für den Offset könnte dem Spannungsteiler zum nicht invertierenden Anschluss ein Potentiometer hinzugefügt werden, um ihn auf Null zu setzen. Das nächste Problem wäre Drift.
Also im Grunde muss ich ein Potentiometer auf den invertierenden Eingang setzen, nachdem ich den Wert des Widerstands gesenkt habe, um die richtige Verstärkung von 1 zu erhalten.
Und ich auch ein Potentiometer am nicht invertierenden Verstärker, um den Offset auf Null zu stellen?
Nein, Sie benötigen das Potentiometer nur auf einer Seite. Der Offset-Fehler kann als Addieren oder Subtrahieren von der Referenz modelliert werden. Sie brauchen nur genug Anpassung, um Vcc/2 +/- Vos abzudecken. Ein 100-Ohm-Potentiometer zwischen den 30k-Widerständen würde es wahrscheinlich tun. Halten Sie es so klein wie nötig, sonst wird die Anpassung sehr heikel. Ein 10-Turn-Pot würde auch bei Empfindlichkeit helfen.
Nun, ich habe einige Nachforschungen angestellt, und was Sie vorgeschlagen haben, heißt Strominjektion, denke ich. Ich habe eine Strominjektion für Differenzverstärker ausprobiert. ..was in meinen Tests nicht funktionierte. Ich habe auch die Instrumentationsverstärkerkonfiguration ausprobiert, um die Impedanz des Fehlerverstärkers zu schützen. Auch dies hat nicht funktioniert. Ich weiß nicht, wo ich die richtigen Informationen finden kann
Ich habe es herausgefunden. Mein vref war nicht genau. Ich brauchte 2,5 und ich hatte 2,5045. Also habe ich einen Spannungsregler gemacht, um genau auf 2,5 V zu kommen.
Wie kann ich den Offsetfehler des Fehlerverstärkers meines PWM-Generators reduzieren?
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