Sinal sendo ceifado na saida de estagio push-pull para ganho de corrente.

Everaldo Maciel · 15 de novembro de 2023

Bem, estou trabalhando em uma topologia de oscilador para excitar um dispositivo piezoelétrico que funciona em altas tensões. Para isso tenho um estágio de geração de sinal de alta frequência seguido por um amplificador push pull para fornecer um ganho de corrente antes de injetar este sinal em um transformador elevador de núcleo de ferrite.

O problema é com a saída push pull..., estou usando um par TIP31 e TIP32, a princípio não estou interessado em remover a distorção de crossover. Como a corrente de base do TIP é relativamente alta e para gerar o sinal estou utilizando um amplificador operacional TL084 que não fornece grandes correntes de saída, utilizo outro estágio push pull formado por um par de BC337 e BC327 para então injetar este sinal na base do par de TIP's, então ocorre um comportamento estranho quando coloco uma carga que drena mais de 20mA, o sinal é completamente ceifado .. me deixando com saída zerada no osciloscópio, sei que preciso de resistores nos emissores de cada par de transistores para compensar a relação entre hfe/temperatura quando o transistor está conduzindo, mas teoricamente esse arranjo não deveria funcionar?

PS: as simulações funcionam.

.if · 15 de novembro de 2023

São muitas causas. Uma delas é a frequência que pode estar alta. Também os cap de acoplamento é bom que sejam do tipo certo

4 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

simulações funcionam.

Na prática há outra teoria. P.ex. você deve rever sua montagem e colocar capacitores de desacoplamento em pontos estratégicos, avaliar o layout e alguns etc. Falando em prática, dica: nem perca seu tempo/neurônio com excesso de teoria. Adquira o produto (que certamente já existe) analise/melhore/reduza custo. Mas se sua ética não permite, então espero que seu concorrente não leia minhas dicas

Renato.88 · 15 de novembro de 2023

5 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

um dispositivo piezoelétrico que funciona em altas tensões

Nesse caso, eu ia de transformador.

Dispositivos piezo necessitam de correntes baixas, logo não entendi o motivo de usar TIP31/32.

E 12V, pra mim não é tensão alta.

Mas indo ao seu problema.....

5 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

quando coloco uma carga que drena mais de 20mA, o sinal é completamente ceifado .. me deixando com saída zerada no osciloscópio

Creio que isso esteja relacionado aos capacitores C4 e C7.

Como está trabalhando com fonte simétrica, eles se tornam desnecessários.

Os pares de transistores, podem trabalhar de forma independente formando dois Darlingtons. Juntando somente as bases na saída do operacional e os emissores no piezo elétrico.

Everaldo Maciel · 16 de novembro de 2023

4 horas atrás, Renato.88 disse:

Nesse caso, eu ia de transformador.

Dispositivos piezo necessitam de correntes baixas, logo não entendi o motivo de usar TIP31/32.

E 12V, pra mim não é tensão alta.

Mas indo ao seu problema.....

Creio que isso esteja relacionado aos capacitores C4 e C7.

Como está trabalhando com fonte simétrica, eles se tornam desnecessários.

Os pares de transistores, podem trabalhar de forma independente formando dois Darlingtons. Juntando somente as bases na saída do operacional e os emissores no piezo elétrico.

Bom, eu preciso elevar a tensão de 8Vrms para 150Vrms, o dispositivo piezo que estou utilizando tem uma potencia consideravel..., por isso preciso de um estagio buffer com ganho de corrente antes de injetar no transformador, citei isso no começo da minha duvida.

Acho que os capacitores não influenciam em nada para o surgimento do problema..., eles servem apenas para desacoplar algum componente DC que se acopla ao sinal pelo fato das fontes não serem perfeitamente simetricas, e ao retira-los na pratica, nada muda.

Como meu sinal tem uma baixa amplitude comparado ao rail que tenho disponivel, vou tentar utilizar apenas um seguidor de emissor, vou fazer as contas e monta-lo.

6 horas atrás, .if disse:

São muitas causas. Uma delas é a frequência que pode estar alta. Também os cap de acoplamento é bom que sejam do tipo certo

Na prática há outra teoria. P.ex. você deve rever sua montagem e colocar capacitores de desacoplamento em pontos estratégicos, avaliar o layout e alguns etc. Falando em prática, dica: nem perca seu tempo/neurônio com excesso de teoria. Adquira o produto (que certamente já existe) analise/melhore/reduza custo. Mas se sua ética não permite, então espero que seu concorrente não leia minhas dicas

Bem..., ja existe sim, as topologias que conheço utilizam inversores via half-bridge ou full bridge para gerar o sinal que vai no trafo step-up... Estou tentando outra abordagem por achar mais simples e barato..., faz tempo que não trabalho com amplificadores, ao trabalhar com eletronica digital muito tempo a gente acaba ficando tongo, é sempre bom voltar as origens pra exercitar o cerebro rsrsrs.

Sérgio Lembo · 16 de novembro de 2023

A que se destina isso? O sinal que entra vem de onde? O que é a entrada?

Não entendi a profusão de tantos capacitores de desacoplamento. Se o sinal de entrada está sujeito a componente DC o desacoplamento da saída do primeiro amplificador é compreensível. Desse ponto em diante qual seria a origem do DC a ser desacoplado?

Por exemplo: na saída final está desacoplando o quê se a fonte é simétrica e a carga está ligada no GND?

No estágio de potência se escolheu o push pull com 2 estágios. Pela lógica do ganho de corrente é fácil de se entender, fica um push pull darlington mas o capacitor C7 limita a passagem de corrente entre os estágios.

Sobre o cross over: o operacional Jfet que está usando é bem rápido. Se o trimpot que está usando para controlar o ganho buscar a realimentação na saída do push pull isso resolve o problema.

Me ocorreu agora que se sua carga for sensível a danos por DC o capacitor colocado na saída se torna compreensível como elemento de proteção mas C3 e C7 permanecem um mistério para mim.

.if · 16 de novembro de 2023

8 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

150Vrms, o dispositivo piezo que estou utilizando tem uma potencia consideravel

Neste caso a 1ª coisa a se considerar é a disponibilidade de tal fonte. Sendo assim, "basta" um par de transistores complementares pra complementares seu projeto. Obviamente que suportem V e I necessárias bem como a freqüência (trema ainda). Como vão trabalhar no corte e saturação, sua excitação é relativamente simples.

O detalhe é o capacitor que não pode ser tipo "comum": ele deve suportar o stresse da alta V e I. Uma outra visão é que nem precisa dele pois o piezzo já é um capacitor. Neste caso coloque apenas um R baixo.

Obs: também não sou do ramo da amplificação, sou + digital

Sérgio Lembo · 16 de novembro de 2023

Sobre o primeiro amplificador: aquilo ficou um amplificador não inversor de ganho 2. O que faz R3? Quando a entrada está negativa a saída fica negativa em dobro, R3 tenta empurrar o sinal negativo da entrada mais para baixo ainda ou mais para cima quando a entrada está positiva. Qual a lógica disso?

Everaldo Maciel · 16 de novembro de 2023

4 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

A que se destina isso? O sinal que entra vem de onde? O que é a entrada?

Não entendi a profusão de tantos capacitores de desacoplamento. Se o sinal de entrada está sujeito a componente DC o desacoplamento da saída do primeiro amplificador é compreensível. Desse ponto em diante qual seria a origem do DC a ser desacoplado?

Por exemplo: na saída final está desacoplando o quê se a fonte é simétrica e a carga está ligada no GND?

No estágio de potência se escolheu o push pull com 2 estágios. Pela lógica do ganho de corrente é fácil de se entender, fica um push pull darlington mas o capacitor C7 limita a passagem de corrente entre os estágios.

Sobre o cross over: o operacional Jfet que está usando é bem rápido. Se o trimpot que está usando para controlar o ganho buscar a realimentação na saída do push pull isso resolve o problema.

Me ocorreu agora que se sua carga for sensível a danos por DC o capacitor colocado na saída se torna compreensível como elemento de proteção mas C3 e C7 permanecem um mistério para mim

Ignorem os capacitores..., eles estão ai simplesmente porque copiei e colei o esquemático de um outro projeto meu, eu não os montei na pratica, eles não interferem em nada, a impedancia gerada por eles esta em 10^-1 e para os mais altos em 10^-2, o circuito gerador não é IMPORTANTE, o que importa na figura é apenas o que esta destacado, na pratica estou utilizando um gerador de funções, e o problema persiste, o sinal do gerador que entra nas bases do primeiro par push pull e ao drenar uma corrente superior a 20,30mA o sinal na saida do segundo push pull desaparece..

3 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Sobre o primeiro amplificador: aquilo ficou um amplificador não inversor de ganho 2. O que faz R3? Quando a entrada está negativa a saída fica negativa em dobro, R3 tenta empurrar o sinal negativo da entrada mais para baixo ainda ou mais para cima quando a entrada está positiva. Qual a lógica disso?

Na verdade é uma topologia inversora..., e o ganho tem que ser menor que 1, pois preciso reduzir minha amplitude a fim de alimentar a entrada de um transformador step up, não posso ter uma excursão entre os rails de alimentação, preciso reduzir um pouco, isso é apenas um detalhe, o que interessa é o que esta destacado, pois na pratica estou utilizando um gerador de funções para os testes

Resolvido pessoal, obrigado a todos pelas observações.

Apenas adicionei resistores de baixo valor (0.10ohm) em serie com cada emissor dos bjts, e ao drenar uma corrente considerável 1A/2A (apesar de ter uma pequena queda na amplitude por conta do aumento da tensão vbe), o sinal se manteve, mas ainda permanece a duvida do porque a topologia onde se ligava os emissores diretamente não funcionara...

Sérgio Lembo · 16 de novembro de 2023

@Everaldo Maciel

Não sei qual frequências está utilizando, com preguiça de fazer contas. Supondo que o operacional tenha o dv/dt necessário tenho que te lembrar que o segundo operacional está estabilizado em relação à saída deste. O que se deseja é o sinal desejado na cabeça da sua carga e entre a saída do operacional e a carga se tem capacitâncias parasitas dos componentes do push pull e outras porcarias. Faça a realimentação pela saída como ilustrado abaixo.

A sugestão acima também resolve a questão do cross over entre -1.3V e +1.3V. Boa sorte. Nos mantenha informado.

.if · 16 de novembro de 2023

2 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

permanece a duvida do porque a topologia onde se ligava os emissores diretamente não funcionara...

Minha teoria: em algum momento na transição ambos npn e pnp conduziam ao mesmo tempo dando um belo microcurto +12 -12. Ao colocar o R's o microcurto reduziu. ... mas ainda tá lá.

Refaça o experimento sem os R's pra te dar mais chão. Neste caso: dica: aumente até o limite do não comprometimento do sistema pra maior segurança.

2 horas atrás, Everaldo Maciel disse:

refazer, medir os sinais com o osciloscopio e fazer algumas fotos

É isso aí. Como não respondeu qual a freq suponho que seja de ultrassom pra cima ou até MHz's pro caso de ser nebulizador ou algo do gênero (haja bola de cristal viu!). Neste caso os resistores se de fio podem ter agido como um indutor o que amortiza o curtinho.

Para uma melhor eficiência sugiro cogitar mosfets

Everaldo Maciel · 16 de novembro de 2023

@Sérgio Lembo

15 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

@Everaldo Maciel

Não sei qual frequências está utilizando, com preguiça de fazer contas. Supondo que o operacional tenha o dv/dt necessário tenho que te lembrar que o segundo operacional está estabilizado em relação à saída deste. O que se deseja é o sinal desejado na cabeça da sua carga e entre a saída do operacional e a carga se tem capacitâncias parasitas dos componentes do push pull e outras porcarias. Faça a realimentação pela saída como ilustrado abaixo.

A sugestão acima também resolve a questão do cross over entre -1.3V e +1.3V. Boa sorte. Nos mantenha informado.

Muito obrigado pela colaboração, no primeiro circuito que montei eu fme preocupei com a realimentação, mas me ocorria esse problema do sinal de saida sumir quando se drenava uma corrente de 20mA ou mais, por esta razão como ja falei anteriomente, parti para os testes com um gerador de sinais e o problema persistiu. Mas resolvi, a solução esta marcada ai no topico.

7 minutos atrás, .if disse:

Minha teoria: em algum momento na transição ambos npn e pnp conduziam ao mesmo tempo dando um belo microcurto +12 -12. Ao colocar o R's o microcurto reduziu. ... mas ainda tá lá.

Refaça o experimento sem os R's pra te dar mais chão. Neste caso: dica: aumente até o limite do não comprometimento do sistema pra maior segurança.

Vou refazer, medir os sinais com o osciloscopio e fazer algumas fotos, caso o topico não seja fechado eu vou postar aqui.

aphawk · 17 de novembro de 2023

Para mim se fizer a polarização em dc dos 4 transistores, igual à uma saída de amplificador de áudio , vai ajudar bastante ...

Ou algo simples assim :

Precisa de corrente nas bases ....

Paulo

Everaldo Maciel · 17 de novembro de 2023

Em 16/11/2023 às 11:49, .if disse:

Minha teoria: em algum momento na transição ambos npn e pnp conduziam ao mesmo tempo dando um belo microcurto +12 -12. Ao colocar o R's o microcurto reduziu. ... mas ainda tá lá.

Refaça o experimento sem os R's pra te dar mais chão. Neste caso: dica: aumente até o limite do não comprometimento do sistema pra maior segurança.

É isso aí. Como não respondeu qual a freq suponho que seja de ultrassom pra cima ou até MHz's pro caso de ser nebulizador ou algo do gênero (haja bola de cristal viu!). Neste caso os resistores se de fio podem ter agido como um indutor o que amortiza o curtinho.

Para uma melhor eficiência sugiro cogitar mosfets

Foi mal, achei que havia respondido..., o sinal tem 35KHz, não é tão problemático, ainda não tive tempo de testar o circuito e fazer as medições, espero fazer esse fds pra tirar a duvida.