|
De in het vorige artikel beschreven topdetector doet wat hij moet doen, maar met beperkingen. Door het toevoegen van een extra op-amp kunt u de schakeling omvormen tot een ideale topdetector die aan alle internationale normen voldoet. |
Het kan altijd beter!
Beperkingen van de eenvoudige topdetector
De topdetector van het artikel 'Op-amp cursus: topdetector' zult u nooit in professionele apparatuur aantreffen. Waarom niet?
Omdat de belastingsweerstand van de schakeling de werking beïnvloedt. U weet dat de ontlading van de condensator wordt bepaald door de eigen ontlaadstroom van het onderdeel en door de geringe stroom die de op-amp opeist. Daarnaast echter staat de belasting, bijvoorbeeld een LED VU- meter, rechtstreeks over de condensator. Deze schakeling trekt uiteraard ook een stroom en deze stroom bepaalt het ontladen van de condensator. Het is altijd een zeer ongewenste situatie als de werking van uw schakeling wordt beïnvloed door de schakeling die erop is aangesloten. Dat is al een eerste reden om deze eenvoudige schakeling af te wijzen.
Internationale normen
Daarnaast zijn er bepaalde normen, die de reactietijd van een piek VU-meter op een plotselinge spanningssprong vastleggen, zie onderstaande figuur. Volgens de BBC-normen, een organisatie die in de vroege dagen van de geluidsreproductie heeft gepionierd en vandaar een aantal eigen normen internationaal erkend heeft gezien, moet een piekmeter in vier milliseconde reageren op een piek aan de ingang. Na het wegvallen van de piek moet de spanning in ongeveer één seconde terugvallen naar nul. Deze tijden zijn met de eenvoudige basisschakeling van het vorige artikel niet goed instelbaar en vandaar dat men een uitgebreide schakeling heeft ontworpen, waarbij zowel de reactietijd als de terugvaltijd door middel van een weerstandje over een breed gebied instelbaar zijn.
 |
| De respons van een topdetector op een ingangspuls is door internationale normen vastgelegd. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| Het schema van een ideale topdetector. (© 2017 Jos Verstraten) |
Experimenteer mee met deze cursus!
U kunt de experimenten die in deze cursus worden beschreven zélf uitvoeren.
Daarvoor moet u echter eerst onze 'analoge trainer' nabouwen.
De uitgebreide beschrijving van de zelfbouw van dit apparaat treft u aan op de onderstaande link:
Hobby-lab: bouw een analoge trainer
De ideale topdetector op uw experimenteerprinten
In onderstaande figuur is de bedrading van dit experiment op uw twee experimenteerprintjes voorgesteld.
 |
| De ideale topdetector op twee experimenteerprintjes. (© 2017 Jos Verstraten) |
De werking van de schakeling volgt uit de grafieken uit onderstaande figuur. Bij 0 V aan de ingang zal de uitgang van de schakeling op- en neergaan tussen enige mV positief en enige mV negatief.
Als de uitgangsspanning iets positief wordt door de offsetdrift van de integrator slaat de comparator om. De positieve ingang is dan immers positief ten opzichte van de nul volt op de negatieve ingang. De uitgang van de comparator wordt positief. De integrator wordt gestuurd door een stroom I2 via R2 en D2. Deze stroom zal de uitgangsspanning van de integrator laten dalen. Na enige tijd is de uitgangsspanning van de schakelaar enige mV negatief, de comparator klapt om. De negatieve uitgangsspanning ontlaadt de condensator van de integrator met een stroom I1 via R1 en D1. De uitgangsspanning wordt positief.
Kortom, met nul volt aan de ingang schommelt de uitgangsspanning rond de nul en de uitgang van de comparator klapt voortdurend om.
Op tijdstip t1 wordt er een positieve puls aangeboden aan de negatieve ingang van IC1. De uitgang van de comparator reageert dadelijk door de negatieve voedingsspanning op te zoeken. De condensator C1 wordt nu opgeladen met een stroom I1. De uitgangsspanning van de integrator stijgt. De waarde van I1 wordt bepaald door de grootte van R1. Door deze weerstand instelbaar te maken kunt u het volgen van de ingang door de uitgang aanpassen aan de genoemde norm.
Als de uitgangsspanning iets groter wordt dan de ingang klapt de comparator om. Ook nu dus gaat de uitgangsspanning van de schakeling enige millivolt schommelen rond de topwaarde van de ingangsspanning. De uitgang van de comparator zal voortdurend omklappen tussen het ene en het andere voedingsniveau.
Wat gebeurt er na t3, het moment waarop de ingangsspanning naar nul gaat? De positieve ingang van de comparator is positiever dan de negatieve ingang, bijgevolg levert deze schakeling een positieve uitgangsspanning. Deze spanning zal, via weerstand R2 en diode D2, de condensator gaan ontladen. De grootte van de ontlaadstroom is instelbaar door het variëren van de waarde van weerstand R2.
 |
| Grafische verklaring van de werking van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Slotopmerking
Tot slot zij nog opgemerkt dat ook deze schakeling alleen reageert op positieve pulsen. Vandaar dat u haar moet combineren met een tweede schakeling. Het grapje van de inverterende versterker gaat nu echter niet op. We hebben immers nu slechts één topdetector en geen twee eenvoudig te combineren schakelingen. Vandaar dat men deze schakeling meestal laat voorafgaan door de in het artikel 'Op-amp cursus: dubbelzijdige gelijkrichter' besproken volle periode gelijkrichter. De volledige schakeling van de topdetector bevat dan niet minder dan vier operationele versterkers, maar dan hebt u wel het neusje van de zalm op dit gebied. En het leuke is dat u, aan de hand van onze reeks artikelen, gemakkelijk is staat bent zo’n schakeling zélf te ontwerpen.
|
|