Alternative per uno stadio differenziatore (?)

Devo realizzare uno stadio differenziatore che mi fornisca in uscita una tensione proporzionale alla derivata del segnale di ingresso. Come prima scelta, ovviamente, ho pensato alla soluzione + classica dello stadio derivatore con operazionale. Il problema con il classico derivatore è che la tensione di uscita risulta scalata della costante di tempo, che avrei bisogno fosse 0.1s: per rimanere nella dinamica di uscita richiesta mi viene fuori che l'amplificazione dovrebbe essere + di 4000 !!!! E' ovviamente un po' troppo !

Avrei pensato di usare due operazionali in configurazione sample & hold in modo da avere le tensioni all'istante t e t+dT che date in pasto ad un sottrattore mi fornirebbero un valore proporzionale alla derivata. Il ciclo verrebbe eseguito ad una frequenza superiore alla banda del segnale in ingresso. Cosa dite ? Può funzionare ? Avete in mente qualche altra soluzione da suggerirmi ?

Un grazie a tutti, Simone aka Marcel.

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Marcel
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Il 20 Set 2004, 14:24, "Marcel" ha scritto:

Non credo di aver capito cosa intendi per "scalata". Ad ogni modo i limiti sono il fronte più ripido che vuoi derivare senza clipping e il fronte più lento che vuoi derivare senza che sia sommerso dal rumore. Se il loro rapporto è 4000:1 non vedo di per sè grossi problemi, in quanto corrisponde a un rapporto S/D di 72dB del tutto ragionevole. Possono diventare un problema se devono essere accompagnati da una banda passante elevata.

Penso avresti gli stessi problemi di dinamica di cui prima, con l'aggiunta di dover fare i conti non solo con la derivata ma anche con la componente continua e con tutti i problemi di un sample&hold.

A titolo indicativo un ADC da 16 bit seguito da un microcontrollre che calcola la derivata. Potrebbe essere un'idea se la derivata ti serve in forma numerica, se invece la devi avere in forma analogica devi ancora mettere un DAC sempre a 16 bit.

Ciao.

lucky

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lucky
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Ti ringrazio innanzitutto per la risposta. "Scalata" in effetti è un brutto termine, forse era meglio dire che la costante di tempo è il guadagno dello stadio derivatore.

Ma con un guadagno così grande non rischio problemi con gli offset dell'operazionale ? Seppur piccoli me li ritroverei notevolmente amplificati ! La banda del segnale è cmq molto bassa: intorno ai 10Hz.

Ciao e grazie ancora, Simone aka Marcel.

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Marcel

Il 20 Set 2004, 15:16, "Marcel" ha scritto:

L'offset di tensione in ingresso dell'operazionale non viene amplificato in un circuito derivatore. Appare in uscita con guadagno unitario. Anche usando amplificatori operazionali commerciali, non per strumentazione, ti basta compensare l'offset iniziale.

Ciao.

lucky

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lucky

Uhm... non ti seguo piu. Quello che dici è valido per il solo stadio differenziatore semplice che nella banda di utilizzo ha guadagno pari alla costante di tempo. Il segnale ha quindi bisogno di un'ulteriore stadio di amplificazione tradizionale che amplifica (nel mio caso 4000 volte) anche gli offset... Sbaglio qualcosa o___o ?

Ciao, Simone aka Marcel

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Marcel

Il 20 Set 2004, 16:40, "Marcel" ha scritto:

Facciamo un esempio numerico, con un classico C+OpAmp+R. Specifica: fronte più ripido che non deve essere clippato =40V/Sec Specifica: fronte meno ripido =0.01V/Sec, 4000 volte meno ripido Scelgo: vout a 40V/Sec =4V Scelgo: C=1microF Calcolo: R=(vout/C)*(dt/dv)=(4/1e-6)*(1/40)=100KOhm Verifico: vout a 40V/sec e a 0.01V/Sec vout=(R*C)*(dv/dt) vout1=(1e5*1e-6)*(40/1)=4V vout2=(1e5*1e-6)*(0.01/1)=1mV

Perché dovresti amplificare ancora per 4000?

Ciao.

lucky

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lucky

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Mea culpa: non ho specificato nel dettaglio i parametri ed il quadro risulta così incompleto. Ho un segnale che devo amplificare circa 400 volte per portarlo nella dinamica 0-2.5V; questo segnale va ad un convertitore AD e ad un derivatore. Il fronte piu ripido è 6mV/sec quello meno ripido

0.355mV/sec. Vout max è 2.5V. Usando il tuo esempio con un condensatore da 1uF viene fuori che R deve essere circa 416MOhm o + in generale che la costante di tempo deve essere 416sec ! Un po' troppo... a me servirebbe 0.1 sec o al peggio 1sec. Credo che il problema sia irrisolvibile per via analogica a meno che non esista una soluzione segreta e geniale ;) Grazie di tutto cmq...

Ciao, Simone aka Marcel

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Marcel

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