Hallo, für einen Versuch für eine Piezoansteuerung haben wir eine Schaltung mittels Apex PA 96 aufgebaut (einfacher nicht invertierende OPV grundschaltung) Für die Spannungsversorgung (-24V ... 144V) haben wir 4 Meanwell Netzteile (3x DRP-480-48 und DRP-240-24) in Reihe geschaltet. Schließe ich den Generator an den Eingang des OPVs und per T-Stück (BNC) ans Oszi, Ausgang des OPVs direkt ans Oszi, sehe im im ausgeschalteten Betrieb natürlich das Signal vom Generator. Schalte ich jetzt den Verstärker an sehe ich sowohl am Eingang(??) und am Ausgang ein extremes Rauschen. Schalte ich jetzt den Verstärker ab, verschwindet das rauschen, und durch die Restladung der Abblockkondensatoren sehe ich auch am ausgang ein schönes Verstärktes signal (für ca 5sek) Es sind 3 OPV Schaltungen mit jeweils 3700uF zwischen GND und -24 und GND und 144V. Die erste Vermutung war, dass durch die Aluplatte auf welche die Netzteile geschraubt waren, eine Verbindung zwischen diesen hergestellt wurde. Ich habe dann alles abgebaut und einzeln auf den Tisch gestellt, und sihe da, es ging. Also habe ich Plastikschrauben besorgt und alles isoliert wieder zusammen geschraubt. Das habe ich mit einem Multimeter mehrfach nachgeprüft. So, dann wieder angeschaltet und das Schwingen war wieder da. Sehr seltsam. Alles nocheinmal nachgemssen ob auch wirklich keine Verbindung ist, habe keine gefunden. Anschließend nocheinmal angeschaltet und es ging wieder. Jetzt bin ich ganz ratlos. Kann es sein, dass manchmal das Netzteil durch den Einschaltstrom der Kondensatoren plötzlich in den Schutzmode geht und dann wieder raus, wieder rein... und sich dadurch aufschwingt, und vielleicht manchmal eben gerade nicht? Die Netzteilschaltung ist wie folgt: (-24V) - DRP-240-24 + (GND) - DRP-480-48 + - DRP-480-48 + - DRP-480-48 + (144V) Ich hoffe das ist verständlich dargestellt... Der GND Pin ist mit SchuKo verbunden. Ich hoffe ich habe jetzt alle notwendigen Infos geschrieben. Vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee.
Natuerlich sind die angegebenen Daten nicht genuegend. Ein Schema waere gut gewesen. Der Piezo hat wieviel Kapazitaet? Ein paar Nanofarad? Dann sollte man einen Widerstand in Serie haben. Ein Opamp mag keine kapazitive Last. Ich verwend jeweils 22-47 Ohm, je nach gewuenschter Bandbreite. Die gewuenschte Bandbreite sollte natuerlich ein Stuek unterhalb der Resonanzfrequenz des Piezos sein. Es ist aber bekannt, das die Spannung ueber dem Pirezo nie negativ sein darf? Da geht er naemlich kaputt. Also einen Schutz rein.
Nochwas : Ich verwend jeweils ein Linearnetzteil fuer Piezos. Wenn man was Empfindliches messen will. Eine Kenngroesse ist jeweils das Rauschen ueber dem Piezo, weil das direkt in das Experiment eingeht. 5mVpp sind dann schon viel - fuer unsere Anwendung.
Achso, ich habe den OPV derzeit nur im Leerlauf... Der Piezo ist noch garnicht angeschlossen. Später werden es 360nF sein. Der PA96 ist meiner meinung nach genau dafür ausgelegt den Piezo direkt am Ausgang zu treiben. Über Widerstand Rcl ist der Ausgangsstrom begrenzt. http://www.cirrus.com/en/products/pa96.html Die Spannung über dem Piezo darf laut Datenblatt -30V bis 170V betragen.
Aha. Der PA96 is viel zu gross, zu schnell. Wie ist er verdrahtet ? Lochraster? Die 1.5A darf man eh nie auf einen Piezo loslassen, der ist innerhalb kurzer Zeit defekt. Ich verwend jeweils etwas wie den PA340, der ist auch bedeutend guenstiger. Welche Grossignalbandbreite wird denn benoetigt ?
Also wenn es nach dem Professor geht dann 10khz bei 75V Amp (0-150). Was aber meiner meinung nach garnicht möglich ist. Laut Rechnung sollten dazu 1.7A notwendig sein. I=2*pi*10000*360e-9*75V Dass das viel ist weiß ich, aber so sind die gestellten Anforderungen. Laut ihm hällt das der Piezo aus, wie auch immer das gehn soll.
Aha. 75Vp mit 1.7Ap macht eine Verlustleistung von 125Wp oder so. Wie gross ist der Piezo, wieviele cm^3 ? Wielange kann der soviel Leistung aufnehmen? Kann die Aufhaengung, resp die Montage diese Kraft aufnehmen? Wir hatten Piezos mit 7 x 4 x 3 mm. Unsere Amplitude musste kleiner wie 500mVpp bleiben, sonst ging was an der Aufhaengung kaputt. Der Piezo fuhr an eine Spannung von zB 120V und musste dann dort regeln. Die Regelamplitude blieb in eingeschwungenen Zustand bei 1-10mVpp
Das ist nicht meine Baustelle. Ich soll nur einen Verstärker nach diesen Spezifikationen bauen (ist so gefordert). Alles andere ist Sache von den anderen. Für mich währe halt wichtig das mit dem Schwingen am Ein und Ausgang zu klären.
Also zeig mal das Schema & Layout. Einen Verstaerker mit 175MHz GBW und 250V/us zu planen ist nicht trivial.
Angehängte Dateien:
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1pa96.JPG
30 KB
So da ist das Schematic zu der OPV Schaltung. Wenn ich die Ans Labornetzteil hänge, geht die Einwandfrei. Da kann ich 470nF bis 40khz und 11V Amplitude locker aussteuern. Allerdings brauche ich eben mehr Spannung.
Ich wuerd Vcc und Vss neben dem Verstaerker noch mit 100nF & 10nF abblocken. Die Leiterplatte ist zweiseitig ?
Jap ist zweiseitig... 100mu Kupfer und die Vcc und Vss leitungen sind jeweils 1cm breit zwecks hohem strom bis 1A
Ah ich habe das Problem gelöst. 50Ohm am Eingang gegen GND und es geht.
Btw. von Apex/Cirrus gibt es einige App-Notes die sich mit dem Thema 'Piezos treiben' beschäftigen! Hier eine davon (die anderen mir bekannten behandeln es eher beiläufig, dh. habe ich sie nicht direkt gefunden): http://www.cirrus.com/en/pubs/appNote/Apex_AN44U_2.pdf Ich treibe in einer Anwendung einen Piezo mit satten ~4.5µF und einem maximalen Spitzenstrom von 15A - maximale Spannung 140V. Ausgangspunkt dafür ist ein PA85A dem ich eine Push/Pull-Stufe mit Bipolar-Transistoren (MJL4281A/MJL4302A) nachgeschaltet habe, der Ausgang des PA85A ist mit insgesamt 23Ohm (22Ohm + 1Ohm), der Mittelpunkt der beiden Transistoren mit 1Ohm, von der hohen Kapazität des Piezos isoliert - so funktioniert das wunderbar und liefert mir die für das Projekt benötigten Slewrates. Eine saubere lineare Spannungsrampe mit resultierend sanften, glatten Strompuls (wie sonst nur über resonante Topologien zu erreichen) von 0V auf 140V kann in ca. 50µs gefahren werden - schnell würde auch die zulässigen max. Impulsstrom des Piezoaktor überschreiten, in der tatsächlichen Anwendung werden wahrscheinlich ohnehin nur 0-140V in 100µs benötigt. Wenn Du (oder auch sonstwer...) Interesse an meinem Aufbau, Brechnungen oder Simulationen (LTspice) hast, melde Dich einfach. Generell als 'Designempfehlung' kann ich sagen, dass eine passende Kompensation und ein ausreichend großer Isolationswiderstand den Unterschied machen! In der praktischen Auslegung ist darauf zu achten, dass dieser möglichst induktionsarm ist - also in keinem Fall auf spulenförmig gewickelte Drahtwiderstände zurückgreifen! Grüße Sascha
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