Transitorio de inicio cuando se utiliza una lámpara bipolar como referencia de voltaje DAC

Acabé midiendo el inicio en un osciloscopio (gracias a Fab Lab Reykjavik ) en el restos del PCB destruido en este incidente.

De hecho, muchas veces la salida del amplificador operacional está perfectamente bien durante el inicio, aumenta hasta el \ $ 3.3 \ mathrm {V} \ $ según lo dictado por el filtro de entrada RC, que se muestra en el esquema en la pregunta. Sin embargo, varias veces mientras estaba midiendo, la salida primero aumentaría linealmente, en el peor de los casos a más de \ $ + 10 \ mathrm {V} \ $, luego colapsaría un poco menos que la referencia establecida y finalmente se estabilizaría estado. En el peor de los casos, la salida del amplificador operacional pasaría varios milisegundos mucho más allá del STM32 máximo voltaje absoluto de \ $ 3.6 \ mathrm {V} \ $. Me dio la impresión de que esto sucedería con mayor frecuencia cuando se alterna la alimentación con bastante rapidez (unos pocos segundos entre el encendido y el apagado), de modo que las tapas de la PSU no tienen tiempo de vaciarse, pero no pude hacer eso. sucede lo suficientemente sistemáticamente como para estar seguro.

Fig.1:Unejemplodeuntransitoriodeinicioquealcanza\$6.4\mathrm{V}\$.Disculpasporlaimagendelteléfonocelular,nohabíaunacomputadorafácilmentedisponibleparaextraerlatrazadirectamente.

Además,ocasionalmenteobservéuntransitorionegativomenor,justoantesdeltransitoriopositivoprincipal,quefuealgoincómodamentecercanoojustopordebajodelmínimoabsoluto\$-0.3\mathrm{V}\$.

Asíquemeequivoquédequelotransitorioestaríaenelladonegativo.Sinembargo,teníarazónenquehabríauntransitorio,yunolosuficientementegrandecomoparasuperarampliamentelascalificacionesmáximasabsolutas,porloquepodríadañaralaMCU.

Resolvíelproblema,porahora,soldandounpardediodosSchottkyentrelareferenciayVCCyGND,yaquehabíacasquillosdedesacoplamientoconvenientesentreloscualespodíacolarlosdiodos(noesbonito,perofunciona):

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Tenga en cuenta que, a mi entender, esto es casi tan bueno como la sugerencia de Andy aka para colocar el diodo en el bucle: la retroalimentación está directamente conectada al punto entre los diodos, de modo que es el voltaje que intentará el op-amp para controlar durante el funcionamiento normal. El único inconveniente es que la corriente del transitorio se descarga en el riel \ $ 3.3 \ mathrm {V} \ $ (o GND si se torna negativo), pero el regulador de voltaje y los condensadores pueden tratarlo, como un osciloscopio muestra de medición.

Esta mañana, terminé de construir todo esto, y de hecho, el dispositivo ha sobrevivido a varias startups y el DAC está funcionando. Los diodos están ligeramente subestimados para pasar la corriente de salida máxima total del TL074, pero como solo necesitan hacerlo muy brevemente durante el inicio, parecen estar demorando hasta ahora. Encontraré una solución más robusta para la próxima revisión de PCB.

Sin ver el comportamiento de encendido y apagado de la fuente de alimentación, simplemente no hay forma de estar seguro de cómo se comportará en el encendido.

Sin embargo, si te preocupan las excursiones negativas, tienes una salida simple. Conecte la entrada V a tierra, en lugar de -15. No estás intentando una excursión bipolar, después de todo, sino una constante de 3,3 voltios.

Consulte la hoja de datos en las figuras 2 y 3, y verá que incluso para Una carga de 2 k, la salida se obtendrá dentro de 2 voltios de los suministros. Para un suministro de 15 voltios, este es un rango de aproximadamente 2 a 13 voltios. Ya que necesitas 3, deberías estar todo listo. En realidad, está aún mejor de lo que indica la hoja de datos, ya que el amplificador operacional generará corriente a los voltajes de salida más bajos, y la parte NPN de la etapa de salida estará haciendo el trabajo, y tendrá 12 voltios a través de él. por lo tanto, no hay posibilidad de que la etapa de salida se muera de hambre.

EDITAR: hay una forma de verificar los transitorios sin un alcance, pero tomará un poco de circuitos adicionales y una o más fuentes de alimentación. Si haces un comparador combinado con un flip-flop SR,

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Use el potenciómetro para configurar el voltaje de activación y cierre el interruptor momentáneamente para restablecer el flip-flop. El circuito debe estar activo antes de encender el circuito que está probando. Si la entrada cae por debajo del punto de ajuste, incluso durante unos pocos microsegundos, el LED se encenderá y permanecerá encendido hasta que se presione el interruptor de reinicio.

El CD4011 funciona con +15 y GND, no con +/- 15.

Si no está interesado en cambiar los rieles de alimentación, agregue un diodo (rojo): -

Esto asegurará que solo se produzcan voltajes positivos. Además, debido a que el diodo está dentro del circuito de retroalimentación, se mantendrá la precisión. Sin embargo, el TL074 es bastante malo y dará un error de hasta 10 mV en su salida de referencia 3V3 debido a su voltaje de compensación de entrada.

No olvide también los desacopladores de la fuente de alimentación.

No creo que esta sea una buena solución como voltaje de referencia. El voltaje de compensación del opamp le dará un voltaje de referencia diferente a los 3.3v que busca. Una mejor solución es un diodo de referencia de voltaje de derivación, algo así como un LM4050-3.3V.

Dicho esto, no estoy convencido de tus preocupaciones transitorias en el encendido. Como algunos otros dijeron anteriormente, los suministros aumentarán lentamente, por lo que el voltaje de salida de su amplificador operacional no debería tener problemas para rastrear el voltaje en la entrada no inversora. No creo que tenga que preocuparse por los transitorios en la salida del amplificador operacional.

Si encuentra la nota de la aplicación, me encantaría leerla.