Схема компенсации температурного коэффициента оптопары

Добавлено 6 марта 2020 в 00:46

При использовании оптопары в линейном приложении, вы должны учитывать дрейф коэффициента усиления в зависимости от температуры. У традиционных устройств с одним и двумя транзисторными выходами этот дрейф коэффициента усиления в зависимости от температуры хорошо заметен. И хотя в последние годы появилось несколько оптопар с температурной компенсацией, есть другой вариант компенсации этого дрейфа. Этот вариант заключается в использовании двух оптопар или двойной оптопары с соответствующей схемой отрицательной обратной связи, чтобы дрейф одного устройства сводил на нет дрейф другого. Схема на рисунке 1 выполняет эту задачу, используя дифференциальный усилитель, который рассматривает дрейф как синфазный сигнал.

Для проверки работы схемы необходимо подавать сигнал постоянного напряжения на вход и использовать цифровые вольтметры для одновременного контроля выходов каждой оптопары и дифференциального усилителя. Воспользуйтесь термофеном и понаблюдайте за быстрым изменением выходных сигналов оптопар, в то время как выходной сигнал усилителя меняется гораздо медленнее. Такой же результат получается даже с оптопарами разных производителей. С оптопарами одного типа вы сможете наблюдать хорошее подавление дрейфа. Компоненты от одного производителя и сдвоенные устройства дают отличные результаты. Чтобы удовлетворить требования к безопасному расстоянию между цепями, вместо сдвоенных устройств вы можете использовать отдельные оптопары.

Рисунок 1 Используя две оптопары вместо одной, вы можете подавить дрейф коэффициента усиления в зависимости от температуры.
Рисунок 1 – Используя две оптопары вместо одной, вы можете подавить дрейф коэффициента усиления в зависимости от температуры.

Чтобы изучить метод относительно системы управления, рассмотрим рисунок 2, на котором показан один усилитель (a) в прямом тракте и другой усилитель (b) в тракте обратной связи. Также рассмотрим следующую формулу:

\(G = a \frac{A}{1+Ab}= \frac{a}{b} \times \frac{1}{1+\frac{1}{Ab}}\)

где a/b – это идеальный коэффициент усиления с замкнутой петлей обратной связи, и он умножается на ошибку петлевого усиления. Учитывая, что ошибка мала (из-за большого коэффициента усиления, A, операционного усилителя), коэффициент усиления системы рассматривается как отношение коэффициентов усиления (коэффициентов передачи тока) оптопар.

Рисунок 2 Теория обратной связи системы управления объясняет работу схемы на рисунке 1.
Рисунок 2 – Теория обратной связи системы управления объясняет работу схемы на рисунке 1.

Вы также можете легко найти это же соотношение, установив напряжения на входах операционного усилителя равными. Входными и выходными сигналами для этого анализа являются токи, которые прецизионные резисторы переводят в напряжения.

Оптопары в этой схеме не являются особо быстрыми устройствами, поэтому без конденсатора в цепи обратной связи задержки фазы могут вызвать возбуждение усилителя. Емкость конденсатора выбирается опытным путем, подавая импульс на вход и наблюдая время нарастания и выбросы на выходе.

Теги

Обратная связьОптопараОтрицательная обратная связьОУ (операционный усилитель)Температурный дрейф

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.