¿Cómo proteger una señal de un cortocircuito de salida?

Hice un generador de señal basado en DDS y amplifiqué su salida a 0-20 V pico a pico. Ahora quiero preparar el lado de salida. Mi principal preocupación es la protección contra cortocircuitos para evitar daños en mi dispositivo. Estaba pensando en aislar la señal en el lado del dispositivo del lado de salida.

La primera opción fue un transformador. Pero no es aplicable porque encontrar un buen transformador para una frecuencia y amplitud tan amplias no es fácil. Otra opción era enrollar el transformador yo mismo, pero no tengo experiencia en el bobinado de transformadores.

La segunda opción fue un condensador de acoplamiento. El uso de un capacitor de acoplamiento puede aislar la señal hasta "alguna medida", pero no parece suficiente (la corriente alterna pasa a través de él, y también debe tener una capacitancia muy grande en frecuencias más bajas que genera problemas como fugas de corriente, ... . ).

¿Alguien puede darme una sugerencia por favor?

un circuito de su etapa de salida sería útil. Me complace saber que este proyecto está avanzando bien.
@Andyaka ¡Gracias!. Fuiste el primero que sugirió DDS para mi propósito y ahora se va a terminar. Nunca olvidaré tus favores a lo largo de este proyecto.
Me alegro por ti, amigo, y si tienes la oportunidad, envíame un correo electrónico con el circuito final si te parece bien. Mi correo electrónico debe estar en mi página de perfil y, si no, seguir el enlace a mi sitio web y el correo electrónico desde allí. entiendo si no.
¡Mi placer! Voy a hacer.

Respuestas (2)

Si está haciendo un generador de señal, entonces los 50 ohmios en la salida son un buen comienzo. Con una onda sinusoidal de 20 Vp-p y la salida en cortocircuito, la resistencia disipará aproximadamente 1 W, por lo que primero elija esta resistencia para tener la potencia nominal, pero ¿qué amplificador operacional que funcione a quizás 30 MHz puede entregar 1 W? Probablemente ninguno, por lo que podría valer la pena agregar una etapa push-pull hecha de seguidores de emisores PNP y NPN.

Debido a que son seguidores de emisores y, debido a que pueden estar sesgados (con un poco de cuidado) para estar al borde de la conducción (se llama clase AB), tomar la retroalimentación del amplificador operacional de la salida del circuito push-pull puede funcionar bien. Tenga en cuenta que puede ser fácil causar zumbidos y oscilaciones, por lo que el diseño es un poco crítico, pero creo que lo ha aprendido hasta ahora (¿retransmitió el DDS y lo hizo funcionar mejor?).

Los transistores deben tener un H F mi que permanece por encima de 1 a 1 GHz o superior.

Básicamente, mi idea es generar un poco de potencia en la etapa de transmisión final y usar una resistencia de +1 W y 50 ohmios en la salida. Tenga en cuenta también que es posible que no se puedan obtener los 20 Vp-p completos con este método; tal vez pueda aumentar un poco los niveles de suministro de energía. Además, vale la pena revelar su elección de amplificador operacional.

Bien, avíseme si lo entendí bien: con este método estamos ejerciendo presión de cortocircuito en los transistores de potencia que pueden soportarlo bien en el diseño push-pull. De hecho, no necesitaremos un diseño de protección contra cortocircuitos en absoluto. ¿Es eso correcto?
No hay ningún secreto sobre el amplificador operacional. Es AD811. Funciona bien para el diseño. Tiene una corriente de salida de 100 mA que, con 50 ohmios, puede tolerar hasta 5 V (x2 vpp = 10 V). Lo probé con 50 ohmios en 50 MHz y el voltaje cayó menos del 40 % (¡es mejor que el estándar del 50 %!). con tal amplificador operacional, ¿necesito una salida push-pull? Tengo mala experiencia con ellos porque su distorsión cruzada es realmente difícil de manejar.
No ejecutaría el AD811 con una carga inferior a 50 ohmios a pesar de que la unidad de corriente de salida es de 100 mA. La distorsión de cruce se puede manejar polarizando los transistores de salida para que tengan algo de corriente de colector cuando no se transmite una señal y el Rfb del AD811 tomado de la salida push-pull; esto debería funcionar mejor.
Lo probé ahora mismo. ¡No sé por qué la retroalimentación negativa AD811 combinada con cualquier tipo de seguidor de emisor comienza a oscilar! (es mucho peor con comentarios positivos). No puedo ver ningún bucle de retroalimentación positiva de cambio de fase de 0 grados que sea necesario para la oscilación. ¡Estoy luchando con eso ahora!
Puede ser complicado configurar esto y sus transistores deben ser dispositivos realmente buenos con F T muy por encima de 1 GHz para evitar retrasos de fase excesivos. Un diagrama de circuito me ayudaría a depurarlo. Por cierto, ¿en qué parte del mundo estás en agosto?
Estoy preparando un esquema y como decidí usar este método para la protección contra cortocircuitos, lo marcaré como respuesta. tengan paciencia conmigo, publicaré un enlace a esa pregunta aquí. Por cierto, ¡estoy en Colorado y ahora son las 2 a.m.! ¡Creo que debería trabajar durante la noche!
Son las 9:15 a.m. aquí, Inglaterra lluviosa. Espere a marcar como respuesta hasta que estemos seguros.
AD8016 parece que podría hacer el trabajo, debe obtener 20 Vp-p de suministros de +/- 12 V, ¿cuáles son sus suministros? AD815 (consulte la figura 50 en el documento pdf) realmente puede eliminar algo de corriente. Ambos son probablemente mejores que el 811 para conducir. Sin embargo, 815 se ve mejor.
¡Fui un idiota! ¡No es oscilante! ¡¡¡un cable estaba roto y el microscopio estaba recopilando señales perdidas!!! Por cierto, el resultado es terriblemente ruidoso y distorsionado. Consulte la nueva pregunta: electronics.stackexchange.com/questions/85319/…
AD8016 tiene un ancho de banda de 120 MHz. Con una ganancia de 10-15 que necesito, su frecuencia máxima sería <12MHz y no creo que sea adecuado para mi diseño. El BW de AD815 es aún menor. Además, usarlos como seguidor de ganancia unitaria puede aumentar el riesgo de oscilación.

Si aún no tiene una resistencia en las rutas que proporcionan corriente a la salida, agregue una. Este puede ser un valor relativamente pequeño (es decir, 1 ohm o menos). Luego diseñe un circuito opamp que pueda amplificar el voltaje a través de esta resistencia a un nivel de voltaje de trabajo razonable. Este voltaje será proporcional a la corriente que se entrega a la salida a través de la ruta en la que se coloca la resistencia. Durante un cortocircuito, este voltaje detectado aumentará a un nivel que se consideraría perjudicial para la vida útil de los componentes críticos. en la salida de su generador de señal. Ahora compare el voltaje amplificado con una referencia fija para que luego exceda un nivel seguro para la salud de la unidad, haga que los transistores de salida se apaguen o desconecte la alimentación de las etapas de salida a través de un MOSFET apropiado.

¿Debería este amplificador operacional ser uno con un producto de alto ancho de banda? Como veo, esta idea realmente parece razonable, pero creo que no debería depender de la frecuencia de salida. ¿Un LM741 sería suficiente?
En casi todos los casos de diseño de circuitos, la corriente a través de la resistencia de detección tendrá un componente de frecuencia que seguirá la frecuencia de salida de su generador. Entonces, sí, necesita tener un amplificador operacional que tenga un producto de ancho de banda de ganancia y una velocidad de respuesta capaz de rastrear la forma de onda actual en la resistencia de detección.
La selección del amplificador operacional también dependerá en gran medida de la topología del circuito y de la ubicación de la resistencia de detección. Es muy posible que necesite un dispositivo con entradas de riel a riel, un dispositivo cuyas entradas puedan admitir un rango de modo común que incluya el voltaje de riel negativo, o incluso un dispositivo que admita la capacidad "over the top". un proveedor promociona cuál es la capacidad de admitir voltajes de modo común que van por encima del riel de suministro positivo del amplificador operacional.
Creo que puede haber un problema: la mayoría de los amplificadores operacionales de ancho de banda alto (CFO/VFO) tienen un voltaje diferencial de entrada permitido más pequeño. En mi aplicación, durante un cortocircuito, el voltaje detectado a lo largo de la resistencia alcanza los 20 v.
¿Qué tan alta es la frecuencia que entrega la sección de salida de su dispositivo?
Solo como comentario: hay 100 (si no 1000) de diferentes tipos de amplificadores operacionales de muchos proveedores. Parece probable que se pueda encontrar al menos uno adecuado.
Sí, lo encontré (cuando estaba buscando un amplificador operacional para la etapa del amplificador) pero eran tan caros que no se podían colocar en mi diseño.
¿Cómo proteger una señal de un cortocircuito de salida?
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