da PWM a 0-10 V

[obiuan]

I due risultati, con circuito e con collegamento diretto, non possono essere identici. Se li trovi sovrapponibili, significa che hai usato una scala dei tempi troppo larga.

Il transistor non è che non fa niente, di certo è in una configurazione piuttosto particolare. Analizzando la risposta a un gradino positivo, sempre che il presente mal di testa non mi annebbi, direi che passa per la zona attiva prima di entrare in saturazione per pilotare la resistenza R3. Dunque, se guardiamo solo il blocco tratteggiato più C3, nel fronte di salita di risposta all'impulso del blocco mi aspetterei una specie di rampa a corrente costante dovuta al fatto che il transistor si trova in zona attva e ha la Ib costante = (out dell'opa - 0,6)/R2, ovviamente supponendo C3 inizialmente scarico. Quindi, in sostanza, quel transistor dovrebbe modificare il fronte della risposta ad un impulso sull'ingresso.

Poi, se serva a qualcosa o meno, questo è un altro discorso...soprattutto perché lo slew rate del primo stadio operazionale mi sembra decisamente più lento. Il diodo di per sè stesso fa da demodulatore di inviluppo con C3 ed R3, ma il transistor a prima vista sembra inutile...

"Inutile" però non vuol dire che "non fa niente", significa che non fa niente di utile per quanto ci è dato sapere. Quindi, o come dici tu il progettista ha preso un abbaglio (magari è un avanzo di un altro progetto lasciato l' distrattamente, perché tanto funziona), o (forse più probabilmente) il progettista sapeva qualcosa che noi non sappiamo, mi verrebbe da dire sull'ingresso.

aggiungo...quell'RC sull'ingresso però è davvero lentissimo, cosa che mi fa venir voglia di togliere il "forse pi probabilmente"

[Candy]

Ormai si entra nella pura filosofia. Per generare uno 0-10 V analogico per applicazioni industriali generiche, quel transistor è del tutto inutile.
Se mi dicessi che la modulazione PWM viene fuori con una precisione di 16 bit, potrei dirti che la conversione in analogico è molto particolare, ma, per una precisione ad 8 o 10 bit, più comune, mi sembra tutta pura filosofia.

[Heavy]

Praticamente sovrapponibili, non identici. Allego il particolare del gradino dove i due andamenti differiscono.

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L'effetto più evidente è la V-gamma del diodo che sposta il livello al quale si ha la discontinuità tra le due pendenze. In tratto continuo l'andamento con il collegamento diretto mentre in tratteggiato quello con i due semiconduttori originali. Praticamente sovrapponibile indica che al fine della funzionalità del circuito, non cambia nulla se l'andamento è uno dei due mostrati nel diagramma. Ben maggiore è la differenza di impedenza di uscita dei due circuiti, e l'effetto che questa differenza potrebbe avere quando il circuito viene caricato. Impedenza praticamente nulla nel caso di connessione diretta, qualcosa di complesso da descrivere e fortemente non lineare nell'altro. Volendo andare più nel dettaglio, la funzione del transistor è oscurata dal diodo in serie che determina in pratica tutto il funzionamento del circuito nel tratteggio. L'ultima affermazione di obiuan è esattamente ciò che mi preoccupa. Non c'è qualcosa che ci sfugge? Pare proprio di no, ma la certezza è un'altra cosa.
Per Candy: concordo in pieno, anche se resta aperta la questione della protezione che viene a mancare se si espone direttamente l'uscita dell'operazionale. Problema da affrontare in modo certamente diverso dallo schema in [1].

[Pepito]

Adesso sparo la mia, ho la scusa del raffreddore e domani vado a confessarmi per aver ragionato sull'hfe di un transistor: e se Q1 fosse una rozza e malfunzionante (visti i valori massimi possibili di hfe del BC807-40 che potrebbero arrivare anche a 600) sorta di protezione dal sovraccarico all'uscita, per proteggere l'operazionale?
ciao

PSQ

[Heavy]

Bella intuizione Pepito: in caso di cortocircuito all'uscita, per tensioni di uscita dell'operazionale superiori a V-gamma, il transistor si comporta approssimativamente come un divisore della resistenza di base, operando di fatto una limitazione della corrente assorbita. Con i valori indicati nel circuito sarebbe come inserire una resistenza tra gli 80 e i 180 ohm. Ma se l'uscita è in corto, l'operazionale tende a saturare verso l'alto e una resistenza così bassa non assicura di restare entro i limiti del componente. Meglio pensare che il progettista sia stato distratto, piuttosto che credere abbia progettato così. Comunque il convertitore non dovrebbe solo proteggere l'uscita dell'operazionale da eventuali connessioni errate, ma anche dal sovraccarico derivante da cortocircuiti ai due rami di alimentazione, altra cosa che questo circuito non fa.

[Candy]

Che cadute di tensione offre Q1, dopo essere entrato in conduzione?
A quale tensione entra in conduzione?

Voglio dire: non è che molto banalmente entrando in conduzione con una tensione dalle parti di 0,6 V - 0,7 V, annulla buona parte dell'offset Vol dell'operazionale, ma, una volta entrato in conduzione, la c.d.t. emitter-collettore è più contenuta e, quindi, il circuito riesce a raggiungere l'uscita a 10 V pur con una alimentazione a 12 V?

Perché tra c.d.t. all'interno dell'operazione e sul diodo D1, non è che ci si possa permettere di aggiungere altri elementi per mascherare l'offset Vol dell'operazionale.

Quindi, infine, sembra che Q1 offra una sorta di sbarramento a tensione variabile.

Io lo avevo sempre ragionato inutile, immaginando che l'operazionale fosse simile ad un LM258, la sua Vol raggiunge i 20mV, ma guardando il DS di questo TS912 non sembra essere così.

Allora mi è venuto in mente che forse Q1 offre una c.d.t. variabile per mascherare l'alta Vol dell'operazionale usato, c.d.t. però quasi annullata dopo l'entrata in conduzione, per permettere di raggiungere i 10V di uscita.

Bisognerebbe quindi simulare più che altro il comportamento del circuito ai minimi valori di Vin, ed ai suoi massimi, per controllare l'uscita dell'operazione e la reale Vout.

[franx]

provo a dire la mia cavolata: mica Q1 agisce da generatore di corrente costante?

[Candy]

No. Non puo' e sarebbe dannoso per il tipo di conversione.

[Heavy]

Per Candy: scusami, ma non riesco a seguirti. Il transistor entra in conduzione non appena scorre corrente nella giunzione emettitore-base e quindi non appena l'uscita dell'operazionale raggiunge la tensione V-gamma. Non capisco come possa questo annullare un offset (che se ho capito bene intendi la tensione di saturazione inferiore). La tensione al collettore non può essere superiore a quella in emettitore e quindi semmai, le cose vanno in direzione opposta. L'operazione è un rail-to-rail sia all'ingresso sia all'uscita e in sink (non può assorbire corrente perché non c'è nessun generatore a valle) l'uscita arriva a zero. In source, alle correnti di progetto, la tensione di uscita dovrebbe essere di poche decine di millivolt sotto l'alimentazione e con un volt o poco più di caduta tra transistor e diodo, raggiungere senza problemi i 10 V. Poi parli di "alta Vol", ma qui non riesco proprio a seguirti, puoi chiarire meglio?
Per franx: al crescere da zero della tensione di uscita dell'operazionale, Q1 entra quasi subito in saturazione e se escludiamo casi limite quali il corto circuito all'uscita, non esce mai da questa condizione. Non può quindi agire da regolatore di corrente.

[Candy]

Mi ero ripromesso di fare dei diagrammi, ma ho sempre più cosa urgenti da fare che fatte.
1) L'uscita del convertitore deve essere nel range 0V - 10V
2) L'alimentazione del convertitore è a 12V
3) L'operazionale usato una una tensione di saturazione inferiore, oppure offset, che il DS chiama dell'ordine delle centinaia di mV, con valore massimo di 1400 mV.
4) La tensione peggiore con alimentazione a 5 V, è dichiarata di 3,7V
5) In modo molto agricolo, quindi, il range della tensione di uscita peggiore oscilla tra +1,5 V rispetto allo 0, e -1,5 rispetto alla V alimentazione.
6) Il circuito deve garantire, con alimentazione a 12V, sia l'uscita a 0V, sia l'uscita a 10V.
7) Se volessimo garantire di rimuovere un offset pari ad almeno 1,4 V dovremmo come minimo mettere due diodi in serie, col risultato di portare l'uscita del circuito si a 0V.
8) Ma se utilizzassimo due diodi, quando il circuito deve raggiungere l'uscita a 10V, avremmo che l'operazione fornisce in uscita la tensione di alimentazione, meno 1.4 V circa () ed ancora meno 1.4 V per la presenza dei diodi. Significando che la tensione di 10 V sarebbe irraggiungibile.
9) Cosa ha fatto il progettista: Invece di mettere due diodi in serie all'operazionale, ne ha messo solo uno, ovvero, ha cominciato a tagliare circa 0,6 V / 0,7 V. Ne doveva ancora tagliare altri 0,6 V / 0,7 V per valori di uscita prossimi allo 0 V, ma che non devono essere tali per valori di uscita prossimi a 10 V.
10) Cosa fa il transistor Q1?
10.1) Per entrare in conduzione, deve vedere una Veb di almeno 0,6 V / 0,7 V, Veb fornita dall'uscita dell'operazionale. Finché l'uscita dell'operazionale è più bassa della Veb Q1 non conduce, e se non conduce, l'operazionale non vede il carico di uscita, quindi la V_{OL} riesce ad essere molto bassa, in quanto nulla la corrente richiesta.
10.2) Chiamando l'operazione a lavorare, ossia a fornire una segnale di uscita, la tensione del suo terminale out salirà fino a vincere la Veb e mandarlo in conduzione, ma, essendo la caduta Vec molto bassa, sul collettore di Q1 la tensione salirebbe subito a valori prossimi alla stessa Veb, ed ecco che questa viene fatta cadere dal diodo D1, in uscita quindi si possono regolare valori prossimi allo 0V anche se l'operazione presenta una Vol importante, e che, in funzione della corrente assorbita dal circuito di uscita, può anche essere importante.
10.3) Se la tensione da regolare in uscita è quella di 10V, parimenti, la caduta di tensione complessiva tra operazionale e diodo D1 rientra ancora in valori inferiori a 2 V, e quindi l'uscita del circuito riesce a raggiungere il valore di 10V.

Quindi, io ritengo che Q1 serva a compensare l'impossibilità dell'operazionale di raggiungere lo 0V in uscita, (condizione indispensabile invece al tipo di circuito in essere), lavorando in amplificazione alle basse tensioni.

Ora io mi domando: un simulatore tiene conto della reale configurazione di uscita di un operazionale? O no? Io proverei sia a simulare il circuito, controllando il comportamento con la Vin prossima al minimo ed al massimo, con una varietà di carichi in uscita tipica del settore, da 1k fino a 5k.
E poi fare le stesse prove sul circuito reale.