Pourquoi ai-je dû ajouter un tampon à ce circuit?

BigRedMachine

Pourquoi ai-je dû ajouter un tampon à ce circuit?


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Donc, avant d’ajouter un tampon d’ampli op entre le capteur et l’entrée non inverseuse d’un déclencheur schmitt, si la sortie du capteur était par exemple de 0,4 V, au moment où je l’ai connecté à l’entrée non inverseuse d’une manière ou d’une autre la sortie du capteur deviendrait soudainement environ 2V. Après avoir ajouté le tampon, le problème a été résolu et la sortie du capteur n’a plus changé. J’ai donc fait quelques lectures sur les applications de tampons, mais je ne peux pas vraiment comprendre ce qui se passe ici et pourquoi le tampon était la solution.

Tony EE rocketscientist

quelle est votre charge R, C, L (Zf)? plus que la note OPAMP?

JonRB

quelle est l’impédance de sortie de ce capteur?

Sparky256

La plupart des capteurs ont besoin d’un tampon et éventuellement d’une amplification et d’une mise à l’échelle. Pas de surprise ici. Lisez la fiche technique du capteur pour savoir qu’un tampon est nécessaire.

BigRedMachine

Je ne connais pas la réponse à ces questions, j’apprécierais quelques indices généraux sur ce qui pourrait se passer afin que je puisse en lire davantage, je ne veux pas trop creuser dans les détails car ils seront probablement trop avancés pour moi.

FiddyOhm

BRM: Dans votre schéma, qu’est-ce que le « tampon »? J’imagine que c’est le transistor NPN connecté à la sortie du déclencheur d’ampli-op / Schmidt? Mais vous ne le dites pas explicitement. Est-ce aussi le schéma « avant » du circuit qui n’a pas fonctionné, ou le schéma « après » de celui qui a fonctionné?

Réponses


 Selvek

Votre capteur a une impédance de sortie élevée.

Imaginez le capteur comme une source de tension en série avec une résistance Rout. Si la sortie du comparateur est élevée, vous obtenez le circuit équivalent suivant:

schématique

simuler ce circuit – Schéma créé à l’aide de CircuitLab

Ici, V_OpAmp est la tension de sortie de l’ampli op. J’ai supposé qu’il était élevé à 5V. La tension en circuit ouvert V_sensor du capteur est de 0,4V, mais en raison de son impédance de sortie élevée, la tension de sortie de l’ampli op la fait monter – ce que vous mesurez réellement à la sortie du capteur est V_sensor_out = 2V.

J’ai choisi des valeurs de résistance qui reproduisent les résultats mesurés que vous mentionnez. Connaissant Rin et Rf, vous pouvez facilement calculer la valeur réelle de Rout.

L’ajout du tampon présente le capteur avec une charge haute impédance et le déclencheur Schmidt avec un pilote basse impédance, éliminant efficacement l’effet.

BigRedMachine

Merci vraiment pour cette explication, la partie qui me semble compliquée est ce qui tire exactement une tension élevée et quelle est sa pertinence pour la haute impédance de sortie?

jsotola

@BigRedMachine, posez-vous une question parce que vous ne comprenez toujours pas ou faites-vous une déclaration sur ce que vous n’avez pas compris (mais maintenant vous le comprenez)?

Selvek

@BigRedMachine Si vous êtes toujours confus, vous pouvez peut-être clarifier ce que vous ne comprenez pas exactement? J’ai l’impression d’avoir abordé ces deux questions dans ma réponse, et je ne sais pas comment je peux mieux les expliquer sans plus d’informations de votre part sur ce que vous ne comprenez pas.

BigRedMachine

Je crois que maintenant je comprends pourquoi le tampon est nécessaire dans ce circuit, c’est juste cette partie « car il a une impédance de sortie élevée, la tension de sortie de l’ampli op le tire haut » que je ne suis pas sûr de ce que vous ‘ re disant.

Selvek

@BigRedMachine Connaissez-vous la superposition? De la superposition, vous avez deux cas: 1) V_sensor uniquement (V_OpAmp est un court-circuit). La résolution de ce circuit vous donne V_sensor_Out_1 = 0,4V * (30k / (16k + 30k)) = 0,261V. Cas 2) V_OpAmp uniquement (V_sensor est un court-circuit). Résolution qui donne V_sensor_Out_2 = 5V * (16k / (16k + 30k)) = 1,739V. La somme de ces éléments donne V_sensor_Out = 2V. Vous voyez donc que la contribution de la sortie de l’ampli op est beaucoup plus forte que la contribution de la sortie du capteur.


 VF

Pour plus de clarté, ce que vous avez montré sur votre dessin est un comparateur avec une rétroaction positive, ce qui en fait un déclencheur de Schmitt.

Sans retour positif, la sortie du comparateur passe à sa tension maximale (jusqu’à VCC pour certains comparateurs), lorsque la tension sur son entrée non inverseuse dépasse la tension sur son entrée inverseuse et elle passe à sa tension minimale (Vss ou masse) , lorsque la tension sur son entrée inverseuse dépasse la tension sur son entrée non inverseuse. Si la tension entre les entrées du compartiment est proche de zéro, sa sortie pourrait basculer chaotique et dérouter tout le monde.

La rétroaction positive est utilisée pour éviter cette commutation chaotique en renforçant la différence initiale entre les entrées. S’il était positif au départ (c.-à-d. Que l’entrée non inverseuse était supérieure à l’entrée inverseuse), la sortie ira haut et une fraction de celle-ci, grâce à la rétroaction positive, rendra l’entrée non inverseuse un peu plus élevée et la différence plus positive. S’il était négatif, la sortie sera faible et rendra l’entrée non inverseuse un peu plus faible et la différence plus négative.

Une version simple d’un circuit de déclenchement comparateur / Schmitt que vous pourriez utiliser dans votre application est présentée ci-dessous:

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Il est très similaire à votre circuit, sauf que le capteur est connecté à l’entrée non inverseuse. Avec ce circuit, vous pouvez calculer précisément dans quelle mesure la sortie de commutation affectera l’entrée non inverseuse, car il s’agit simplement d’un réseau de rétroaction résistif.

Dans votre circuit, l’effet de la rétroaction est plus difficile à prévoir car le capteur fait partie du réseau de rétroaction et son impédance peut changer avec le temps (par exemple, lorsqu’il détecte quelque chose).

De plus, le comportement d’un tel circuit pourrait vous dérouter: lorsque vous voyez la tension à la sortie du capteur augmenter, vous pourriez penser que c’est parce que l’état du capteur a changé, alors qu’en fait il peut être provoqué par le comparateur commutation de sortie de faible à élevée avec une fraction de cette tension affichée sur la sortie du capteur.

Bien sûr, si le capteur a une très faible impédance de sortie, la rétroaction positive sera plus prévisible et sera déterminée par le rapport Rf et Rin. Le tampon, comme vous le savez déjà, isolerait également le capteur de la rétroaction positive, mais c’est un composant supplémentaire.

En résumé, si vous souhaitez rendre votre circuit plus prévisible sans ajouter de tampon, vous pouvez utiliser l’entrée inverseuse pour le capteur et laisser l’entrée non inverseuse faire son travail.

 

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