Компенсация температурного дрейфа усиления оптрона

Texas Instruments LM358

При использовании оптронов в линейных приложениях необходимо учитывать температурные дрейфы их коэффициентов передачи тока (усиления). Традиционные устройства с одно- и двухтранзисторным выходом имеют заметную зависимость усиления от температуры. В последние годы появилось несколько оптопар с температурной компенсацией. Однако есть еще один вариант – использовать две оптопары или сдвоенную оптопару с соответствующей обратной связью, чтобы дрейф одного устройства компенсировал дрейф другого.

Используя два оптоизолятора вместо одного, можно компенсировать температурный дрейф усиления.
Рисунок 1. Используя два оптоизолятора вместо одного, можно компенсировать температурный
дрейф усиления.

Схема на Рисунке 1 выполняет эту задачу с помощью дифференциального усилителя, дрейф которого рассматривается как синфазный сигнал. В процессе работы представляет интерес подача на вход сигнала постоянного тока и использование цифровых вольтметров для одновременного наблюдения выходных сигналов каждой оптопары и дифференциального усилителя. Воспользовавшись феном, вы сможете увидеть, как быстро меняются напряжения на отдельных выходах, в то время как выходное напряжение усилителя смещается намного медленнее. Такой результат наблюдается даже с оптопарами разных производителей. С оптопарами одного типа можно увидеть хорошее подавление дрейфа. Компоненты от одного производителя и сдвоенные устройства дают отличные результаты. При необходимости соблюдения требований безопасности в части высоковольтных промежутков, вместо сдвоенных оптопар можно использовать отдельные устройства.

Теория системы управления с обратной связью объясняет принцип работы схемы на Рисунке 1.
Рисунок 2. Теория системы управления с обратной связью объясняет
принцип работы схемы на Рисунке 1.

Чтобы проанализировать этот метод в терминах систем управления, рассмотрим Рисунок 2, на котором один усилитель (а) находится в тракте прямого прохождения сигнала, а другой усилитель (b) – в цепи обратной связи. Рассмотрим также следующее выражение для коэффициента усиления GAIN:

где a/b – идеальный коэффициент усиления при замкнутой цепи обратной связи, который умножается на член, учитывающий ошибку петлевого усиления. Принимая во внимание малость этого члена (из-за большого коэффициента усиления A операционного усилителя), коэффициент усиления системы можно считать равным отношению коэффициентов усиления (коэффициентов передачи тока) двух оптопар.

Также можно легко вывести это соотношение, сделав напряжения на входах операционного усилителя одинаковыми. В этом случае подлежащими анализу сигналами будут токи, которые прецизионные резисторы преобразуют в напряжения. Использованные в этой схеме оптопары не отличаются высоким быстродействием, поэтому при отсутствии конденсатора обратной связи (2200 пФ) фазовые задержки могут привести к самовозбуждению усилителя. Его емкость следует подбирать эмпирически, подавая на вход импульсы и наблюдая на выходе времена нарастания и величину выбросов.

Материалы по теме

  1. Datasheet Fairchild H11AV1
  2. Datasheet Texas Instruments LM358

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Circuit compensates optocoupler temperature coefficient

Изготовление плат и монтаж компонентов для вашего проекта от $2. Получи купон на скидку: JLCNY

LM358 Купить ЦенаКупить LM358 на РадиоЛоцман.Цены
Исполнение: SOP8
Десси
Россия
Операционный усилитель LM358G SOP-8 T/R
Unisonic Technologies
14,43 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
LM358AMX/NOPB
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя