Przetwornica step-up i step-down

[Dragas]

Jednak pozostanę przy LM358 i skupię się na przetwornicy. Może uda mi się wymyślić inne rozwiązanie.

Dziękuję bardzo za pomoc.

[marek1707]

Tak, zgadza się Xweldog. Wejście tego wzmacniacza działa od 0V ale to nie jest wystarczające do nazwania go R-R. Warunkiem koniecznym jest praca w pełnym zakresie napięć: od ujemnego (cokolwiek to znaczy) do dodatniego napięcia zasilania wzmacniacza. Ani wejście ani wyjście tego nie umie. Podtrzymuję, że stary dobry LM128 i jego "gorsi" bracia nie zasługują na miano R-R. Gdzie tu jest sprzeczność? A może, Xweldog znasz inną definicję cechy rail-to-rail niż reszta świata?

Dobrze Dragas, że wreszcie zapodałeś jakiś schemat. Na razie próbujesz zbudować wzmacniacz nieodwracający "podciągnięty" do potencjału połowy zasilania i walczysz z prostszą wersją czyli zakresem ±5V. Jeśli już wchodzisz w przetwarzanie DC-DC to idź dalej, prawie bez żadnych dodatkowych kosztów, tą samą przetwornicą (+dwie diody i dwa kondensatory) możesz zrobić napięcie ujemne. A wtedy to hulaj dusza i układ prosty jak drut.

Naprawdę ciekaw jestem do czego dojdziesz. Przetwornica to jednak pójście na łatwiznę ale nie od razu Kraków.. Kibicuję 🙂

BTW: Jeśli w Twoim symulatorze wszystkie wzmacniacze są R-R to jak naszybciej odistaluj to badziewie. A jakie jeszcze parametry są pomijane? Kompensacja? Wzmocnienie? Prądy polaryzacji? Napięcia offsetu? Impedancje wyjściowe? Jak możesz w ogóle polegać na wynikach takiej symulacji? I to jeszcze transient.. DC to jeszcze jak Cię mogę, można przymknąć oko (wiedząc o słabościach), wstawić dodatkowe źródełka błędów albo zrobić ręcznie porządną analizę budźetu błędów ale analiza przejściowa?

[Xweldog]

Dotychczas w Marka1707 dominował styl: być jednocześnie "i za i przeciw", "i tak i nie". Po prostu, musi tak i już... Ale wreszcie określił się jednoznacznie dzięki czemu forumowicze dowiadują się, że najpopularniejszy na świecie wzm. OP obejmujący 0V, GND, nie jest rail-to-rail.

Uważam, że z tym swoim kolejnym, sensacyjnym "odkryciem" powinieneś zwrócić się do producentów, by nie kłamali w DS. Ostrzeż też projektantów, by nie używali ich do wzmacniania sygnałów "od zera". Bo Ty wiesz lepiej...

Tak z 90% sygnałów na świecie wymagających wzmocnienia wisi jednym końcem na masie. Umiejscawia się je tak choćby z powodu braku potrzeby ekranowania jednego drutu. Dlatego od dziesięcioleci praktycznie każda szanująca się firma od IC robi przede wszystkim 358 ( i 324 ). Bo na wzmacniające od 0V było, jest i będzie największe zapotrzebowanie. Liniowość od 0V zapewnia zastosowanie na we. tranzystorów PNP. Poniżej psują ją diody zabezpieczające. Natomiast podchodząc do +Uz, tranzystory PNP ze swej natury przestają w pewnym momencie przewodzić. Bo robi się m/w tak, jakby im zewrzeć B z E.

Myślę, że na forum przekonałeś już wszystkich a ze swej strony coś Ci podpowiem: jak będziesz zwalczał "ogólnoświatowe kłamstwa w DS", zabroń też producentom nazywania Out rail-to-rail. Bo żaden OP nigdy nie osiąga ani +Uz ani GND, do tych szyn zawsze brakuje im naście/ dziesiąt mV.

[Elvis]

Xweldog, nie powieneś na Marka1707 narzekać. Głupoty piszesz i robisz ludziom wodę z mózgów.

Po pierwsze nie ma układu 358. Jest LM358, LMV358 itd..

Układ LM358 nie jest rail-to-rail. Zarówno wejście jak i wyjście układu nie może osiągać dodatniego napięcia zasilania V+.

Natomiast układ LMV358 posiada wyjście rail-to-rail. Z dokładnością do mV można na wyjściu osiągnąć zarówno ujemne jak i dodatnie napięcie zasilania.

PS. Podaj proszę, w którym datasheet-cie producent deklaruje że LM358 jest rail-to-rail?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Dragas]

tą samą przetwornicą (+dwie diody i dwa kondensatory) możesz zrobić napięcie ujemne.

To znaczy jaką, bo na razie nie mam żadnej przetwornicy. Szukam jakiejś taniej (np jak MC34063A), lecz działającej od 3V (lub mniej). Te z farnella mają na wyjściu około 6V, a ja potrzebowałbym chociaż te 8-10V.

Przez 2 diody i kondensatorki zrobi się sztuczną masę po to abym mógł też złapać 0V pozorne (czyli to co będzie na spadku 2 diód).

[Xweldog]

Elvis, nazwa "rail-to-rail" powstała i rozpowszechniała się od końca lat 90-tych i oznacza: maksymalny zakres zmian U na wejściach lub wyjściach wzm. operacyjnego jest równy napięciu szyn ( rali ) zasilania. "Lub", czyli nie na wszystkich a jakich, trzeba zajrzeć do DS.

Kwestia tyczy LM358 więc sądziłem, że pisząc "358" oczywistym będzie, że odnoszę się właśnie do niego, ale się pomyliłem. Pisząc R2R miałem na myśli wszystkie wzm. podające to w skrótowych danych. LM358 ( i tę rodzinę ) produkuje masa firm jak np. Fairchild, NS, ST, Texas, ON, PH, Wing, Mot, Intersil a DS, najprościej z:

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/M/3/5/LM358.shtml

Rozumiem, że gdy jakiś forumowicz będzie potrzebował chyba najpopularniejszego pomiaru jakim jest pomiar prądu przez pomiar spadku U na małoomowym R osadzonym końcem na GND, to mu kategorycznie odradzisz obejmującego GND wejściami LM358 bo on, mimo że obejmuje GND i jest do tego używany na całym świecie, rzekomo nie jest R2R, tylko polecisz obejmującego wejściami GND takiego, który jest R2R ?

Niby co ? Jedne obejmują wejściem np. GND ale nie są R2R a inne obejmują i są R2R ? I to niby ja robię wodę z mózgu ?

Ja podałem definicję R2R, a może tak znajdziesz i przytoczysz jakąś inną, bardziej miarodajną z miarodajnego źródła ?

[Elvis]

Xweldog, cieszy mnie że podałeś definicję, niestety nie do końca się z nią mogę zgodzić, do "Lub" jest ok, niestety dalej nie jest już tak dobrze. Czy mógłbyś podać źródło definicji?

Najpierw tak na logikę. Rail jak słusznie zauważasz to szyna zasilania. Skoro jest rail-to-rail, można zgadywać, że chodzi o układ, który pracuje z napięciami od jednej do drugiej szyny.

Dawniej wzmacniacze operacyjne z reguły zasilane były napięciem symetrycznym +-15V. W ostatnich latach coraz więcej urządzeń zasilanych jest z baterii pojedynczym napięciem 5V, a nawet niższym. Stawia to szczególne wymagania konstruktorom wzmacniaczy operacyjnych. Chodzi o to, by jak najpełniej wykorzystać dostępne niewielkie napięcie, by zakres zmian napięcia wyjściowego, a w miarę możliwości także wejściowego w był taki, jak napięcie zasilające. Wiele nowszych rodzajów wzmacniaczy w opisie zawiera określenia Rail-to-Rail. Przede wszystkim oznacza to, że napięcie wyjściowe może zmieniać się od jednego napięcia zailającego do drugiego, co ilustruje rysunek 2.22

Cytat z: "Wzmacniacze operacyjne" Piotr Górecki, Wydawnictwo BTC, 2004 Warszawa, str. 77

Nie zamierzam nikomu, ani polecać ani odradzać układu LM358. Ma on swoje wady i zalety. Nie jest wzmacniaczem typu rail-to-rail, co nie znaczy że nie można go wykorzystywać. Sam używam go w niektórych projektach (dla mnie jego zaletą jest niska cena).

[Xweldog]

Przyznam, że nie pamiętam dokładnie kiedy pierwszy raz zetknąłem się z nazwą rail-to-rali. Na pewno nigdzie nie wyczytałem, usłyszałem u jakiegoś siedzącego głębiej niż ja w elektronice kolegi. Wyjaśnił m/w jak podałem. O tego czasu, widząc w jakimś sklepie elektronicznym nowy OpA mający to w streszczonym opisie, wiedziałem m/w czego mogę się po nim spodziewać - ale po szczegóły to obowiązkowo do DS.

Przed poprzednią odpowiedzią szukałem w Googlu, Wiki ect. i nigdzie nie znalazłem, by rail-to-rail było nazwą oficjalną. Dlatego zwróciłem się o to do Ciebie. Sądzę, że rodowód był taki: projektanci używali w swoim slangu określeń "trzeba mierzyć od szyny + czy -Uz / sygnał wyjściowy musi dojść do szyny..." czy tp. bo w wielu wypadkach to było b.ważne. Era OpA obowiązkowo dwu napięciowych dawno minęła, więc -U jest utożsamiane z GND. Jak wiele podobnych, z czasem nazwa rail-to-rail stała się popularna w stosunku do OpA a producenci zaczęli wymieniać tę cechę w DS na samym początku. Oszczędzając zainteresowanym mozolnego grzebania w tabelach czy wykresach znajdujących się gdzieś na n-tej stronie.

Czy "rail-to-rail" to "szyna-do-szyny" czy "od szyny do szyny" ? Bo odpowiedź jest tutaj. Gdyby OpA miał obejmować swym In lub Out od GND do +Uz to chyba by było "from rali GND to rail +Uz" co po usunięciu tego co oczywiste dawałoby "from rail to rail".

[MirekCz]

1. Co ma rail to rail z tematem?

2. Mimo miłych chęci nie zrozumiałem nawet jednego zdania z Twojej ostatniej wypowiedzi Xweldog.

Rail to rail to właśność wzm.op. pozwalająca mu operować w całym zakresie napięcia zasilania - nie ważne jaki to zakres. Dodatkowo masz rail to rail in i rail to rail out - więc napięcie wejściowe rail to rail i wyjściowe. Oczywiście są też modele z rail to rail in/out...

Co do tematu to ja używam TPS61040 i mogę polecić. Świetnie radzi sobie w niskoprądowych zasilaniach kiedy potrzebujemy np. z 3V czy 5V zrobić zasilanie wyższe, albo symetryczne do wzm.op. - sam taki układ wielokrotnie używałem. W razie potrzeby mam same scalaki do sprzedania.

[Xweldog]

MirekCz, co do wejść, są jeszcze "beyond". Ale, wątpię, czy tak skomplikowane zdanie zrozumiesz....

[Elvis]

Jak jesteśmy przy "beyond" i temacie - może zamiast dziadka LM358 warto pomyśleć o MAX4249:

http://pl.farnell.com/maxim-integrated-products/max4249esd/ic-wzmacniacz-operacyjny-niski/dp/1550516

Powinien pracować od 2.4V, chociaż rodziłbym sprawdzić na wszelki wypadek.

[marek1707]

Dragas, nie myślę o konkretnej przetwornicy step-up, wszystko mi jedno jakiego scalaka użyjesz. Jeżeli będzie pracować w typowej topologii:

- indukcyjność

- klucz do masy

- dioda do wyjścia

to zawsze będzie działała wg tego samego schematu:

1. załączenie klucza -> ładowanie energii w indukcyjność

2. wyłączenie klucza -> rozładowanie energii pola magnetycznego poprzed diodę wyjściową.

Taki sposób pracy powoduje, że na kluczu dostajesz sygnał "prostokątny" rozpięty między GND a napięciem wyjściowym (w przybliżeniu). Wykorzystaj to do zrobienia pompy ładunkowej dającej napięcie wyjściowe o tej samej wartości ale zmienionym znaku. Nie jest to żadna Ameryka, żadne odkrycie itp, takie układziki robi się w głowie "od ręki" więc Tobie uda się to na pewno także w ciągu minuty. Podpowiedź 2: kolejność elementów: kondensator, dioda, GND, dioda, kondensator. Na wyjściu (-) dostajesz to samo co na stabilizowanym (+) pomniejszone o Uf jednej diody.

Jak postępy w wymyślaniu wzmacniacza wejściowego?

EDIT: Koledzy, może poczekajmy na rzeczywiste zapotrzebowanie Autora? Przecież klas wzmacniaczy których jeszcze tu nie wymieniliśmy jest sporo. Wszystko zależy od topologii układu. Naprawdę uważacie, że w tym układzie będzie potrzebny R-R? Jeżeli Dragas chce takiego użyć, OK. Ja bym nie musiał ale przecież to jego projekt. Urządzenie jest raczej jednostkowe, wzmacniacze takie czy inne są tanie, przetwornice też, o co chodzi?

[Bobby]

Xweldog, znowu widać jak poczułeś się wielce urażony tym, że jednak nie masz racji co do definicji rail-to-rail. Dobrze zdefiniował to Marek, Mirek również dobrze napisał, sam znam podobną definicję. To, że Ty masz jakieś przypuszczenia co do powstania nazwy, niekoniecznie oznacza, że są one prawdziwe. Poza tym,

Ale, wątpię, czy tak skomplikowane zdanie zrozumiesz....

To zdanie mogłeś sobie darować. Nie wpieniaj się tak, gdy ktoś ma zdanie inne niż Ty. Sugeruję uspokoić się i wrócić do tematu, takie delikatne upomnienie ode mnie.

[Xweldog]

Bobby, z MirkiemCZ nie chodziło o jakąś różnicę zdań tylko, że On nie rozumie ani jednego mojego. Jak nie rozumie to po co zabiera głos ?

Z R2R problem w tym, że nikt nie podaje obiektywnej definicji i źródła, sam jej bezowocnie szukałem. Gdyby ona była to zamieściłby ją tu któryś z oponentów. Imo jej nie ma, ona powstaje tu, na miejscu.

P.Górecki odnosi się tylko do wyjścia bo tam jest oczywistym, co i jak. Że sygnał wy będzie dochodził ( prawie ) do szyny GND i +Uz, będzie się zawierał "od / do". Ale sądzę, że nie przypadkowo nie wypowiada się nt. wejścia. Bo dobrze wie czym to pachnie. Bo niby jak: wejście OpA miałoby obejmować sygnały od GND do +Uz ? To po co ten wzmacniacz ? Niby co miałby wzmacniać skoro amplituda sygnału jest największa z możliwych ?

Bez żadnej definicji wiadomo, że w OpA chodzi o wzmacnianie sygnałów dużo mniejszych niż Uz. Te sygnały mogą być podczepione gdzieś pomiędzy GND / +Uz, być na tle pewnej składowej stałej lub bez niej. Zaczynać się, być przyczepione do szyny GND lub +Uz. Jak pamiętam, w metrologii chodziło o: wejście jakiego typu OpA można dołączać DO jakiej szyny by móc wzmocnić istniejący tam sygnał. Stąd stwierdzenie, że LM358 jest R2R bo jego wejścia można podłączać do szyny GND.

[MirekCz]

Bobby, z MirkiemCZ nie chodziło o jakąś różnicę zdań tylko, że On nie rozumie ani jednego mojego. Jak nie rozumie to po co zabiera głos ?

Moje zdanie odnosiło się do tego, że piszesz zupełnie niezrozumiale. Idź w politykę z takim pisaniem.

Inżynier powinien starać się wysławiać dokładnie i zrozumiale (ew. profesor może sobie pozwolić na ukazywanie swojej wyższości bełkotem - specyfika naszych uczelni - , ale prawdziwy naukowiec tego nie zrobi).

W Twoich wypowiedziach mieszają się fakty z różnych źródeł, domysły, wymysły itd. Trudno się zorientować czego jesteś pewien, czego nie jesteś, a co jest pobożnym życzeniem.

Z R2R problem w tym, że nikt nie podaje obiektywnej definicji i źródła, sam jej bezowocnie szukałem. Gdyby ona była to zamieściłby ją tu któryś z oponentów. Imo jej nie ma, ona powstaje tu, na miejscu.

Nikt nie podaje, bo dla każdego jest oczywiste co to oznacza - wejście i/lub wyjście może prawidłowo działać w (prawie) całym zakresie dostarczanych napięć - czyli od V- do V+. Tylko Ty masz z tym jakiś problem.

P.Górecki odnosi się tylko do wyjścia bo tam jest oczywistym, co i jak. Że sygnał wy będzie dochodził ( prawie ) do szyny GND i +Uz, będzie się zawierał "od / do". Ale sądzę, że nie przypadkowo nie wypowiada się nt. wejścia. Bo dobrze wie czym to pachnie. Bo niby jak: wejście OpA miałoby obejmować sygnały od GND do +Uz ? To po co ten wzmacniacz ? Niby co miałby wzmacniać skoro amplituda sygnału jest największa z możliwych ?

Bez żadnej definicji wiadomo, że w OpA chodzi o wzmacnianie sygnałów dużo mniejszych niż Uz. Te sygnały mogą być podczepione gdzieś pomiędzy GND / +Uz, być na tle pewnej składowej stałej lub bez niej. Zaczynać się, być przyczepione do szyny GND lub +Uz. Jak pamiętam, w metrologii chodziło o: wejście jakiego typu OpA można dołączać DO jakiej szyny by móc wzmocnić istniejący tam sygnał. Stąd stwierdzenie, że LM358 jest R2R bo jego wejścia można podłączać do szyny GND.

Co do wzm.op. to zapominasz, że:

1. Podłączyć do niego możesz co chcesz. Inną kwestią jest jakie błędy do układu wprowadzisz np. dając wzm. op. nawet z we/wy rail to rail, który ma pracować od zera. Skoro wzmacniacz daje min. np. 25mV to część zakresu idzie w kosmos i chcąc pomierzyć prąd silnika od 0A do 10A z dużą dokładnością okaże się, że min. wartość pomiaru to 100mA, bo niżej wzm. op. nie zejdzie i cały układ do kosza.

2. Wzm.op. nie służą tylko do zwiększania napięcia wejściowego. Jak masz np. sygnał 0..5V i mikrokontroler z ADC 3,3V to używasz wzm.op. do zmniejszenia napięcia, więc wejście musi działać poprawnie w pełnym zakresie. To samo jak chcesz np. zmienić sygnał -5V..5V na 0..5V itd. itp. Do tego podstawowych układów z wzm.op. jest z tuzin i nie ograniczajmy się do jednego - wzmacniacza nieodwracającego. W wielu wypadkach ważne jest zarówno wejście jak i wyjście rail to rail.

Zamiast dywagować i teoretyzować polecam zbudować kilka układów na wzmacniaczach operacyjnych. Teoria teorią, a praktyka rzuca zupełnie niespodziewanie wiele kłód pod nogi.