Страница 3 из 3 Первая 123
Показано с 41 по 44 из 44

Тема: Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для dortonyan
    Регистрация
    03.06.2009
    Адрес
    BLR
    Возраст
    38
    Сообщений
    3,354

    По умолчанию Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

    В продолжение ветки Реле в сигнале решил выделить отдельную тему по всякого рода электронным коммутаторам.

    Замоделил разные варианты коммутации аналогового ключа на россыпи для схемы "mute" на выходе ЦАПа. Попробовал как параллельное шунтирование через резистор в землю, так и последовательный разрыв цепи.
    Оказалось, что у обоих вариантов есть свои недостатки:
    При параллельном шунтировании из-за нелинейной емкости мосфетов сопротивление перед ключом приходится делать небольшое, из-за чего ослабление сигнала такого ключа получается небольшое и потенциально возможна перегрузка выхода ОУ низким сопротивлением такого шунта.
    К тому же при такой коммутации спектр гармоник получается довольно широкий, с длинным шлейфом.
    Последовательный коммутатор (на разрыв цепи) лишен таких недостатков, т.к. на его электродах в рабочем режиме падение напряжения практически нулевое и выход ОУ такой ключ не нагружает. Нелинейность такого коммутатора определяется нелинейностью сопротивления открытого канала колюча, а спектр гармоник (в симуляции) очень короткий (быстроспадающий).
    Но линейность последовательного коммутатора зависит от соотношения сопротивления открытого ключа и сопротивления нагрузки. Для того чтобы обеспечить линейный режим при работе на нагрузку в 1к мосфеты для ключа следует выбирать с сопротивлением открытого канала порядка 50..100мОм, что в свою очередь означает повышенную проходную емкость, из-за которой, так же как и в случае с параллельным ключом, получается слабое ослабление сигнала на выходе.

    В результате, для реализации высоколинейного коммутатора с высоким ослаблением пришел к структуре SPDT ключа:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	изображение_2024-02-01_215908920.png 
Просмотров:	262 
Размер:	106.6 Кб 
ID:	449085
    В такой схеме используется сразу оба варианта коммутации (последовательный и параллельный) на мосфетах с разными хар-ками, которые дополняют друг друга.
    Для последовательной коммутации использованы мосфеты с малым сопротивлением канала, которые обеспечивают высокую линейность на низкоомной нагрузке.
    Для параллельной коммутации выбраны мосфеты с минимальными емкостями, для минимизации емкостной нагрузки на выход ОУ.
    В рабочем режиме низкое сопротивление последовательного коммутатора минимизирует нелинейности благодаря низкому импедансу перед параллельным ключом. А в режиме выключения параллельный ключ шунтирует проходную емкость последовательного ключа, улучшая ослабление сигнала.
    Можно видеть, что не смотря на подгонку входных емкостей ключей (С3), при переключении имеет место сквозной ток в несколько десятков мА. Для исключения "сквозняка" нужно усложнять схему, добавляя ф-ю "break-before-make". Либо управлять ключами от отдельных ИТ, задавая задержки алгоритмом управления в МК.

    Ослабление в режиме mute

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	изображение_2024-02-01_223138189.png 
Просмотров:	78 
Размер:	108.5 Кб 
ID:	449102
    [свернуть]

    Линейность в рабочем режиме на нагрузке 1к

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	изображение_2024-02-01_223407009.png 
Просмотров:	91 
Размер:	114.7 Кб 
ID:	449104
    [свернуть]


    Для затравки, еще пример реализации электронных силовых ключей ("электронных реле") в схеме питания УНЧ:
    Вложения Вложения
    Последний раз редактировалось dortonyan; 03.02.2024 в 14:09.

  2. #41
    Частый гость Аватар для Vlad Zhdanov
    Регистрация
    08.04.2005
    Адрес
    Москва
    Возраст
    61
    Сообщений
    263

    По умолчанию Re: Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

    Цитата Сообщение от dortonyan Посмотреть сообщение
    А в рабочем режиме нелинейности не добавит?
    В симуляторе добавляет 10 дб, на макете не видно, что -160 что -150 дб. как бы все равно.
    Запирание биполярного транзистора от отрицательного напряжения, как бы тоже - выигрыш только в симуляторе.

    Попробовал запирать полевой ключ отрицательным напряжением. Развязка в режиме off значительно улучшилась.
    Стала -110дб на 1кгц, и -90дб на 10кгц. при нагрузке 10 ком.
    Как бы получается что если управлять полевым ключом от биполярного источника то и дополнительного параллельного ключа не надо.

  3. #42
    Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для dortonyan
    Регистрация
    03.06.2009
    Адрес
    BLR
    Возраст
    38
    Сообщений
    3,354

    По умолчанию Re: Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

    Цитата Сообщение от Vlad Zhdanov Посмотреть сообщение
    В симуляторе добавляет 10 дб, на макете не видно, что -160 что -150 дб. как бы все равно.
    Запирание биполярного транзистора от отрицательного напряжения, как бы тоже - выигрыш только в симуляторе.
    Я неправильно написал: проблема получается не в рабочем, а в закрытом режиме.
    Если на входе сигнал достаточной амплитуды, то на отрицательной полуволне он через диод мосфета будет заряжать емкость в затворах, ухудшая ослабление сигнала.

    Кстати, именно для селектора входов, если кол-во входов небольшое (2..4), можно использовать интегральные SPDT коммутаторы (типа LVC1G3157, с типовым однополярным питанием) по входу ОУ в инверсном включении:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	изображение_2024-06-13_160049234.png 
Просмотров:	16 
Размер:	5.1 Кб 
ID:	456211

  4. #43
    Частый гость Аватар для Vlad Zhdanov
    Регистрация
    08.04.2005
    Адрес
    Москва
    Возраст
    61
    Сообщений
    263

    По умолчанию Re: Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

    Цитата Сообщение от dortonyan Посмотреть сообщение
    Кстати, именно для селектора входов, если кол-во входов небольшое (2..4), можно использовать интегральные SPDT коммутаторы (типа LVC1G3157, с типовым однополярным питанием) по входу ОУ в инверсном включении:
    Спасибо за идею, но у меня сейчас задача придумать замену 4053, только с нормальными характеристиками. Нужно до ума один усилитель довести.

    Тебе для мьют может подойти TLP172a. Я получил с Али, сегодня обмерил параметры. Не совсем уверен что оригинал Тошиба, но неплохо.
    Открывается при токе 3 ма сопротивление 5,8 ом. при токе 5 ма - 5,5 ом и дальше практически не меняется. В открытом состоянии посмотрел гармоники при напряжении 1 В. RMS при нагрузке 10 ком и 470 ом. Ниже предела измерения. Но в режиме off развязка не очень: -75дб на 1кгц -55дб на 10кгц при нагрузке 10 ком. И -100дб на 1кгц -80дб на 10кгц при нагрузке 470 ом.

  5. #44
    Завсегдатай
    Автор темы
    Аватар для dortonyan
    Регистрация
    03.06.2009
    Адрес
    BLR
    Возраст
    38
    Сообщений
    3,354

    По умолчанию Re: Электронные коммутаторы (силовые и сигнальные)

    Vlad Zhdanov, да, я тоже про опто-реле думал. Но не был уверен, что линейность хорошая.
    Еще раз - спасибо за лабораторку!
    Конкретно у 172 развязка неважная скорее всего из-за высокой емкости мосфетов: Coff 130пФ.
    Но есть и более кошерные варианты, типа TLP3431. Возможно что-то такое попробую.
    Кстати, на вход есть вариант немного дешевле: TLP3341. Сопротивление повыше, но для входа не принципиально. Зато емкости минимальные.

    P.S.
    Нашел еще недорогой вариант с небольшими емкостями: TLP172AM.
    Последний раз редактировалось dortonyan; 15.06.2024 в 14:25.

Страница 3 из 3 Первая 123

Социальные закладки

Социальные закладки

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •