¿Cómo funciona este amplificador de pulso?

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Estoy estudiando ESR Meter Mk2 de Bob Parker y quedé atrapado en una parte del circuito que él llama amplificador de pulso , cuyo esquema copio a continuación:

Figura1:AmplificadordepulsoESRdeBobParker

Porloquepuedodecir,elmedidorenvíaelcondensadorapruebaapulsoscortosdecorrienteconstantequecrearáunatensiónenlosterminalesdelatapaqueesproporcionalasuResistenciaenSerieEquivalente(ESR).

Esevoltaje(deaproximadamenteunaspocasdecenasdemV)seingresaenelllamadoamplificadordepulsodelaganancia20.Consultelaexplicacióncopiadadeltexto.

  

LospulsosdecorrientedesarrolladosatravésdelcondensadordepruebasealimentanatravésdeC7yR12  aunamplificadordepulsorápidonoinversorbasadoenlostransistoresQ7yQ8.Estosdostransistoresestáncableadoscomoetapasdeemisorcomún,conretroalimentaciónaplicadaatravésdeR17paraobtenerunagananciageneraldeaproximadamente20,dependiendodelaconfiguracióndeVR2.

Bueno,noestoysatisfecho.Laexplicaciónfueunpocodemasiadoeconómicaparamí.Entonces,mipreguntaes:

  • ¿Cómofuncionaesteamplificadordepulso?

EstoyunpocofamiliarizadoconelusodeOpAmpsparaamplificarseñales,peronotengoideadecómoestecircuitoanteriorhacetrucos.

LasbúsquedassimplesenGooglequeusan"amplificador de pulso" como palabras clave no han sido útiles porque me dirijo a diferentes tipos de circuitos.

Para poder ver las señales en mi osciloscopio, y tal vez aclarar un poco las cosas, seguí adelante y construí el circuito en una placa de pruebas. Lo alimenté con una onda cuadrada de 10 kHz desde un generador de señales (traza amarilla) y el resultado fue los siguientes disparos de alcance. La traza verde está vinculada a la entrada de MCU PULSE SIG como se muestra en el esquema.

Bueno,esofueaúnmásmásdesconcertante,yaqueelpulsodeentradanoparecehaberseamplificado20veces,yaquemedejaroncreerquedeberíahaberlohecho.Además,parecequeestoyrecibiendounpicocortocuandolaseñaldeentradabaja.¿Seesperaestasalidadelamplificadordepulsoomicircuitoestáenmalestadomásalládelasalvación?

Actualizar

Desechéelcircuitodelaplacadepruebasyloarmédenuevo,loalimentéconunpulsode8a2kHz,talcomoelcircuitoloespera(comoenlasimulacióndeSpehro),yobtuveresultadosmuchomejores.Vertomasdealcanceacontinuación.

Apartedecualquiererrordecircuito,parecíaqueestabasaturandoelamplificadortantoenelvoltajedeentradacomoenelciclodetrabajo.Ahorapareceestaramplificandolospulsosbien.

    
pregunta Ricardo

2 respuestas

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Esto es lo que obtengo en la simulación para este circuito, dado un pulso de entrada de 10 mV de la forma utilizada en el medidor de Bob Parker: pulsos de 10usec a 2 kHz.

Lagananciaesaproximadamente18coneltrimpotcentradoylostransistoresbetaderangomedioutilizados(BCXXB).Elrangoesdeaproximadamente13a27.UnamejoropciónparaR16sería150\$\Omega\$sisesuponequelagananciaesexactamente20.

Lasensibilidadalatemperaturadelsesgoesbastantegrande:347mVa0°C,461mVa25°Cy584mVa50°C.Lagananciavaríade17.7a21.0eneserangodetemperatura(conunaganancianominalde19.8a25°C).

Hayalgunosejemplossimilares aquí - vea las figuras 39 y 40. Amplificador acoplado de CA con retroalimentación utilizando transistores complementarios. Tenga en cuenta que la polarización está optimizada para impulsos positivos de ciclo de trabajo bajo (ralentí cerca del riel negativo).

En cuanto a cómo funciona: R11 / C9 filtra el ruido de la fuente de 5V y proporciona aproximadamente 4.8V para el amplificador. La pinza R12 / D5 / D6 luego ingresa voltaje a los rieles. C7 proporciona acoplamiento de CA. R13 / R14 establece el voltaje de polarización de CC en la base de Q7 a aproximadamente 3.3V.

Debería poder analizar analíticamente el punto de polarización de DC de una manera bastante sencilla (ignorar C8 / R16 / VR2) y la ganancia de AC utilizando los modelos híbridos pi para los transistores. Es menos ganancia de bucle cerrado que lo que sugiere la relación de resistencias porque la ganancia de voltaje de CA en bucle abierto del par es solo de unos pocos cientos.

Por cierto, aunque la precisión y estabilidad limitadas del amplificador pueden sugerir reemplazar los transistores con un amplificador operacional, encontrará que el tiempo de subida de un par de cientos de ns es muy difícil de lograr con una operación de bajo costo. -amperio. Este circuito está bien optimizado para el propósito por un diseñador muy competente.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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El voltaje de CC en la salida no se ve bien, parece ser bajo, aunque los valores de la resistencia están justo en el borde de la polarización del amplificador correctamente.

He visto esta configuración llamada varias cosas pero "par de comentarios complementarios" es un nombre. No se le llama específicamente "Amplificador de pulso".

Las resistencias en la entrada establecen el nivel de polarización en la base de Q7 a aproximadamente 2.5V.

La corriente de colector de Q7 influye en Q8 hasta que el colector de Q8 responde al emisor de Q7 para reducir la corriente hasta que se alcanza el equilibrio. En este ejemplo, el valor de R17 es tal que habrá casi 2V en equilibrio, ya que la corriente a través de Q7 tiene que ser suficiente para proporcionar ~ 0.65V a través de R15, así como la corriente base para Q8. Espero que el voltaje a través de R18 sea muy bajo (como se muestra en su traza de alcance). Esto hará que la respuesta sea asimétrica (solo puede ser positiva, no negativa).

La ganancia se establece mediante los valores de R17 y el valor combinado de R16 + VR2. La ganancia real será aproximadamente (R17 + (R16 + VR2)) / (R16 + VR2). Es muy parecido a un amplificador no inversor que utiliza un opamp con la base y el emisor de Q7 que son equivalentes a las entradas oomph. Dado que no hay mucha ganancia con solo 2 transistores, la ganancia no será tan precisa como con un opamp de alta ganancia.

No puedo explicar el pulso de salida durante un flanco negativo, ¡muy peculiar!

    
respondido por el Kevin White

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