Newsgroup: it.hobby.elettronica.digitale
Titolo: Alternativa per uno stadio derivatore (?)

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.

Marcel wrote:
I valori che fornivi in un altro post di 6 mV/s massimi, sono sul 
segnale originario o gia` su quello amplificato per arrivare alla 
dinamica di 2.5V?
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

 dinamica di 2.5V?
Sono sul segnale proveniente dal primo operazionale che amplifica il
segnale originale per portarlo ad un convertitore AD con una dinamica
0-2.5v ed allo stadio derivatore. L'uscita dello stadio derivatore deve
andare (con eventuale amplificazione ?) al un altro A/D con stessa
dinamica del precedente.
Ciao,
Simone aka Marcel.

 dinamica del precedente.
E quindi ti serve proprio una costante di tempo equivalente di 400 s e 
piu`, che non e` realizzabile con uno stadio soltanto.
Fra i dati che hai fornito manca la banda di frequenza su cui vuoi la 
derivata, e lo spettro del rumore di ingresso. I circuiti derivatori 
sono parecchio sensibili al rumore (lo esaltano), e se costruiti con un 
semplice RC sono instabili (margine di fase molto ridotto).
Quello che si fa di solito e` stringere la banda in modo da non tirare 
dentro troppo rumore e migliorare la stabilita`, facendo in modo ceh
il derivatore oltre a una certa frequenza diventi un integratore.
Questo si ottiene mettendo in ingresso all'op amp che fa la derivata un 
RC serie al posto di un semplice condensatore, ed eventualmente in 
retroazione un RC parallelo in modo da chiudere la banda dove si vuole.
Se fai un derivatore di questo tipo con una costante di tempo di 1s o 
qualcosa del genere, devi ancora amplificare di svariate centinaia di 
volte. Si puo` fare, se il rumore di ingresso, quello degli operazionali 
e la banda non sono troppo elevate.
L'altra possibilita` e` quello di fare l'operazione in forma numerica. 
Se hai un A/D con una buona risoluzione, puoi prendere un po' di 
campioni (non solo due consecutivi), calcolare il polinomio che passa 
per i campioni (o eventualmente che approssima i campioni) e valutare la 
derivata del polinomio. Ci sono delle formule gia` confezionate, cerca 
un qualunque testo di analisi numerica. Uno svantaggio di fare le cose 
"per bene" in questa maniera e` che per avere la derivata in 
corrispondenza del campione n, devi aspettare un paio di campioni 
successivi: a seconda delle applicazioni questo ritardo puo` essere 
accettabile oppure no.
Il tutto con l'ipotesi che a te serva davvero la derivata, e che non ti 
basti invece una differenza: in quest'ultimo caso la differenza fra due 
campioni potrebbe essere sufficiente.


 numerica. 
Penso che alla fine sia la soluzione migliore anche se la volevo
evitare: avrei preferito la via analogica.
Grazie mille dei consigli.
Ciao,
Simone aka Marcel

 Abbastanza bassa: nell'ordine della decina di 10Hz
Se vai per via analogica (ma anche digitale il problema e` analogo), fai 
attenzione a come tratti il segnale in uscita del derivatore. Se ne 
misuri lo spettro (lavori nel dominio della frequenza), basta che la 
banda del derivatore sia un po' maggiore di quella del segnale utile, 
per evitare le distorsioni di ampiezza. Se invece usi il segnale 
derivato nel dominio del tempo, la distorsione di fase puo` essere un 
guaio, e quindi conviene allargare di piu` la banda del derivatore (con 
tutti gli inconvenienti che questo comporta)
Ho provato a buttare giu` qualche numero sul retro di una busta: 
all'ingresso dell'operazionale un RC serie 4.7 µF + 1 kohm, in 
retroazione un RC parallelo da 20kohm e 10 nF: il guadagno e` di 1.03s, 
dopo ti serve ancora una amplificazione di 400 volte, che con una banda 
di una decina di Hz e` facilmente ottenibile. La rete del derivatore 
introduce sul guadagno un polo a circa 30 Hz e un altro a circa 70 Hz. 
Il circuito dovrebbe essere stabile con quasi qualunque operazionale.
Non ho fatto i calcoli del rumore, anche perche' bisognerebbe sapere che 
op amp si usa, e ci vogliono un po' di fogli di carta :-).
Ciao!


 tira dietro tutto il passato (detta male).
Ooops...ero sempre stato convinto che la costante di tempo RC nel
derivatore rappresentasse il tempo di riposta...
Grazie mille delle dritte seguiro i tuoi consigli ! :))
Ciao
Simone aka Marcel