Maxima tensao de saida ajustavel OpAmp

[albertorcneto]

Alguem conhece um circuito em que a maxima saida de um opamp eh limitada a um determinado nivel de tensao que eh ajustavel atraves de um potenciometro? Existe essa facilidade em um laser driver aqui e eu gostaria de usar em um circuito proprio.

[rcakto]

olha, nao estudei ainda sobre OPamp mas vendo alguns circuitos... CASO eu esteja certo....

se a tensao de saida do op e a mesma que sua alimentação vai ser meio dificil... voce ira precisar usar um circuito ceifador onde dependendo da frequencia ele ira variar o valor ceifador... não vai ser nada facil e pratico.... pelomenos não para o meu nivel de conhecimento atual.....

[rcakto]

lembrei agora... voce pode usar aqueles ICs usado para fontes variaveis, ex.: LM339 ou coisa parecida.. eu sei que ele usa um pino de referencia para variar o valor de tensao na sua saida.

[Djalma Toledo Rodrigues]

É o limitador da Intencidade da Corrente do Laser ?

De mais detalhes

DJ

[rcakto]

a ta.. limitador de corrente eu ja nao sei, mas sei que com ele voce pode variar a tensão, sendo que a corrente acompanha meio que diretamente a tensão... mas para o seu caso acho que voce quer limitar somente a corrente.. então nao sei ao certo se ira funcionar, mas existem drivers proprios para diodos de alta potencia..(lasers)

[MOR_AL]

Dê maiores detalhes.
1 - Você quer limitar a tensão em uma carga? Basta colocar o potenciômetro no ramo que controla o ganho do operacional.
2 - Você quer limitar (ceifar) a parte superior da onda? Basta colocar dois diodos em paralelo e contrafase, em série com um resistor, na malha de ganho do seu sinal.
3 - Você quer fazer o postado nos itens 1 e 2, mas para corrente? Não é difícil.
4 - Seu sinal deve ter potência? É um driver?
MOR_AL

[albertorcneto]

A aplicacao eh exatamente essa: limitacao ajustavel da corrente de um laser.

Tenho um circuito que cria uma rampa de tensao que eh convertida em corrente por um outro opamp. Ate ai tudo bem. O que eu queria era um circuito que eu pudesse limitar a tensao antes do amplificador de transcondutancia, limitando assim a corrente. O laser precisa so de 2 mA de corrente maxima.

Esses drivers proprios sao geralmente para laser pulsados. O meu precisa de uma rampa de 0.5 mA a 2.0 mA, nem 1uA a mais que isso. O driver que eu uso tem esse limitador ajustavel. Ele mostra o valor maximo de corrente antes mesmo do laser ser ligado. Mas eh um trambolho que nao da pra incorporar no sensor.

MOR_AL, nao entendi direito a sua ideia. Seria isso?



E entao Vo seria qualquer valor ate um valor proporcional a Vi? Ou seria um retificador com tensao de referencia mudada como isso:



Esse segundo circuito eu simulei e funcionou como eu queria. Estava pensando nele ontem a noite. Como algumas ideias simples simplesmente nao veem a mente quando a gente precisa! De qualquer forma agradeco as sugestoes.

Aproveitando a deixa, gostaria de perguntar a opiniao dos experientes a respeito do circuito de protecao. O que eu estou fazendo atualmente eh limitar a tensao maxima de saida do opamp de transcondutancia com um diodo zener (rapida resposta) em paralelo com a "carga" e em paralelo com "transient voltage suppressor" P6KE8.2A para altas potencias. A "carga" eh o diodo laser com um resistor em serie que limita a corrente a 2mA caso a tensao chegue no maximo da tensao permitida pelo limitador. Bom, nao eh o melhor circuito do mundo, eu sei. Mas foi o melhor que eu consegui bolar. A questao eh que o laser eh MUITO caro e eu preciso fazer um circuito de protecao nivel "ninguem me queima" ou no minimo "porreta". Apesar de ter resolvido o topico original, gostaria da opiniao de voces sobre o circuito de protecao do laser.

[rcakto]

olha eu posso até estar errado, mas pelo que eu entendi do seu esquema voce tem uma fonte +15 0 -15V onde voce usa uma onda dente de serra e continua na maxima para alimentar o laser... bom eu estava discutindo com um amigo meu sobre o seu projeto e caso voce saiba montar conversores DC-DC usando indutor e transistor voce resolve isso facil, pois a saida ja vai ter os 2mA do diodo e de acordo com a voltagem na base do transistor voce ira variar a tensao, podendo essa ser até microcontrolada dependendo do seu projeto. MOR_AL vai ser capaz de dar mais detalhes E/OU uma ideia melhor.

Fuiz....

[MOR_AL]

A aplicacao eh exatamente essa: limitacao ajustavel da corrente de um laser.
Agora entendi o que você quer. Uma fonte de corrente entre 0,5mA e 2mA, né?
Tenho um circuito que cria uma rampa de tensao que eh convertida em corrente por um outro opamp. Ate ai tudo bem. O que eu queria era um circuito que eu pudesse limitar a tensao antes do amplificador de transcondutancia, limitando assim a corrente. O laser precisa so de 2 mA de corrente maxima.
Olha! Não precisa controlar a tensão para controlar a corrente.
A curva do laser é semelhante a de um diodo led, só que ele entra em laser a partir de uma determinada corrente. Você pode até colocar um limitador de tensão mas não é uma solução, pois pequenas variações de tensão em um diodo conduzindo, provocam grandes variações de corrente. Um agravante é que a temperatura tem grande influência nesse valor de tensão. O controle da corrente é que deve ser (aproximadamente) preciso. Não precisa ser excelente. O problema nos lasers é que (normalmente) solicitam uma corrente mais alta que os leds, para entrar em laser. Com isso ele aquece. Como o coeficiente da tensão com a temperatura de uma junção PN é negativo, então, ao alimentá-lo com uma fonte de tensão e uma resistência limitadora, a corrente tende a aumentar. Como a corrente no laser não é pequena, o que ocorre é que o valor do resistor tende a ser pequeno e a fonte de tensão, apenas um pouco superior à tensão do laser. Isso permite que a potência no resistor seja menor, mas provoca a subida da corrente e da teperatura no laser. Essa subida é cumulativa até queimá-lo. Alimentando com uma fonte de corrente, isso não ocorre. Outro detalhe é que estou achando esses valores de corrente muito pequenos. Consulte o datasheet do laser e confirme esses valores.
Também tem uns lasers que, para emitir a mesma potência ótica, com a variação de temperatura, possuem até um modo de monitorar essa potência. Aí deve-se alterar a corrente para que a potência ótica se mantenha constante.
Esses drivers proprios sao geralmente para laser pulsados. O meu precisa de uma rampa de 0.5 mA a 2.0 mA, nem 1uA a mais que isso. O driver que eu uso tem esse limitador ajustavel. Ele mostra o valor maximo de corrente antes mesmo do laser ser ligado. Mas eh um trambolho que nao da pra incorporar no sensor.

MOR_AL, nao entendi direito a sua ideia. Seria isso?

Sim.Mas esse não é mais o caso.
E entao Vo seria qualquer valor ate um valor proporcional a Vi? Ou seria um retificador com tensao de referencia mudada como isso:

Não é mais o caso.

Apesar de ter resolvido o topico original, gostaria da opiniao de voces sobre o circuito de protecao do laser.

Se a sua corrente variar mesmo entre 0,5mA e 2mA, então use uma fonte de tensão um resistor e um potenciômetro em série com o laser. O detalhe é que a fonte de tensão deve ser maior ou igual a 5 vezes a tensão do laser, no ponto de operação dele.
Ex.: Se o seu laser tiver 2V com 2mA, então, com uma fonte de 10V e um resistor total de (10V - 2V) / 2mA = 4K.
Para a corrente de 0,5mA, o valor do resistor seria de (10V - 2V) / 0,5mA = 16k.
Colocando um resistor fixo de 4k e um potenciômetro de 12k, sua excursão de corrente ficaria entre 0,5mA e 2mA.
Agora vamos supor que, com a geração de calor no laser, sua tensão caia para 1,8V (100 graus vezes -2mV por grau). Então, no pior caso de corrente, sua corrente passará para (10 - 1,8V) / 4k = 2,05mA (apenas).
Olha. Eu não creio que nenhum semicondutor queimaria com 2,05mA e não queimaria com 2,00mA. Em tempo. A potência no resistor de 4k seria de apenas 16mW. Um resistor de 1/8W resolveria com folga.
Você tem que entender bem o que é apresentado no datasheet. Coloque um link do datasheet desse laser, pra gente poder dar uma estudada nele.
O único inconveniente nessa solução (baratíssima) é que o movimento do potenciômetro não é linear com a corrente. Se você desejar isso, use alguns transistores ou um operacional.

Desnecessário informar, que você deve usar essa solução por sua conta e risco.
MOR_AL

[albertorcneto]

Bom, minha culpa de nao explicar as coisas direito. Ta ai o circuito completo.



O controle ja esta sendo feito por corrente. O valor maximo de corrente (2.0mA) e limiar (0.5mA) estao corretos. A limitacao de 1uA eh exagero, mas realmente eh bem baixa. Trata-se de um laser de baixa potencia e, por isso, baixa corrente. Esse laser nao tem fotodiodo de monitoracao da potencia.

Coloquei no circuito todo o tipo de protecao contra sobre-tensao e sobre-corrente que eu conheco (e que pode ser aplicado aqui). De qualquer forma, gostaria de saber a opiniao de voces, se o laser estaria bem protegido. Eh claro que o risco sou eu que estou correndo e a responsabilidade eh toda minha, mas nao custa nada ouvir a opiniao dos experts.

[MOR_AL]

É esse circuito é um pouco complexo.
Desculpe te perguntar, mas acho oportuno.
Pelo que você informou, entendi que você está pedindo auxílio para um circuito que tem dois objetivos:
1 - Manter a corrente dentro de dois limites.
2 - Acrescentar um circuito de proteção.
Pelo seu comentário, sobre o excesso de corrente no laser, concluo que você não faz idéia do excesso de corrente que o laser pode suportar.
Como eu lhe informei, os lasers formados por semicondutores (junções PN) que eu conheço possuem, todos, um comportamento semelhante à curva de um diodo. Vide
http://pt.wikipedia.org/wiki/Laser_d%C3%ADodo
Entendo também, pelo seu comentário sobre limitação de tensão no laser, que ou a curva desse laser é diferente, ou se for igual, não haveria a necessidade de uma limitação de tensão e sim de corrente. Portanto caberia, aqui, você ou fornecer o código do laser, ou o link para o datasheet. Sem ele não seria possível fazer um circuito apropriado para o mesmo.
Quanto ao seu último circuito postado, acredito que você não tenha conhecimento para saber como ele funciona, uma vez que pude observar que alguns conceitos não são do seu conhecimento.

Albertorcneto.
Gostaria realmente de ajudar-lhe, para tal, seria necessário que você entendesse, que sem o datasheet nada se pode afirmar sobre qualquer circuito. Ele pode ser muito bom, como desnecessário.
Pergunto:
Você entendeu o meu comentário na minha postagem anterior?
Qual é o código do laser? Poste o link do datasheet.
PS.
Eu tive um professor (Almir) que caçoava da gente. Ele dizia que, ao aplicar uma prova, o aluno ficava desesperado, despejando deduções e mais deduções, sem ao menos entender o enunciado da questão.
"A gente pede ao aluno para encontrar a bicicleta. Ele sai correndo sem saber que tem que procurar a bicicleta, ... que está ao lado dele".
As vezes a solução é mais simples que o suposto. Tem que ler o datasheet.
Abraço.
MOR_AL

[albertorcneto]

MOR_AL,

Obrigado por ter paciencia em tentar me entender. Entao vou tentar explicar tudo com o maximo de detalhes. Pode me fazer quaisquer perguntas que quiser e, se por algum motivo, voce achar alguma coisa estranha ou ofensiva ou sei la o que, nos meus comentarios, me perdoe. Eu sempre fui uma catastrofe com palavras e voce eh um dos cara que eu mais tenho admiracao nesse forum.

O laser eh o modelo VCSEL-ULM763-01 da empresa ULM. O datasheet esta no link abaixo:

http://rapidshare.com/files/418006612/VCSEL-ULM763-SingleMode.pdf

O ultimo circuito que eu postei tem o objetivo de gerar uma rampa no laser continuamente. O laser diodo eh representado pelo diodo D3, bem a direita do circuito. O conjunto U1 e U2 gera a rampa propriamente dita com frequencia controlada por POT1 (1 Meg). U3 Ajusta a amplitude da rampa e do offset atraves dos POT3 e POT2 respectivamente. O conjunto U4 e U7 limitam a tensao maxima, controlada por POT4, que sera enviada ao U5, que transforma essa tensao em uma corrente no laser, na proporcao de aproximadamente 0.2 mA/V. Onde esta escrito POTx ao inves de Rx eh um potenciometro e o valor do potenciometro eh o valor maximo dele. Entao, o valor ajustado dos potenciometros POTx nao eh o que esta escrito. A duvida inicial era de como eu iria limitar a tensao que chega antes do amplificador de transcondutancia U5, e isso eu acabei descobrindo e coloquei o conjunto U4 e U7. Antes, a saida de U3 estava ligada diretamente no resistor R9. Agora, eu tenho a tensao maxima que chega em R9 limitada a um determinado valor que representa a corrente maxima do laser.

Bom, eu poderia ligar o laser diretamente entre o resistor R9 e a saida do OpAmp U5. Afinal, o que ele esta controlando eh a corrente. Acontece que esse laser eh muito sensivel. A curva corrente-tensao dele eh como a curva de um diodo normal (voce vai ver no datasheet do laser), com tensao de juncao de 1,64 V e resistencia em serie de aproximadamente 250 ohms, claro variando com a temperatura e outros fatores. Acontece que esse laser eh especial no sentido que ele passa uma corrente relativamente pequena em um espaco ainda menor. Isso significa que a densidade de corrente eh altissima (na verdade, no limite que a juncao permite). Por isso, qualquer corrente pouco acima do maximo pode queimar ele. A pouco tempo queimei um laser parecido com esse, mas de outro fabricante que custou 1.250 euros! E nao entendi porque, porque eu estava testando o circuito ate o OpAmp U3, mas a saida de U3 ia para o laser driver que eu usei durante os quase 3 anos que trabalho nesse projeto. Foi uma coincidencia desagradavel. Ate hoje nao sei o que queimou ele, se foi descarga eletrostatica (ESD), ou outra coisa. Por isso o medo. Entao, coloquei todo o tipo de protecao que conheco, contra sobre-corrente, para que ele nao queime por isso, e contra sobre-tensao, no caso de ESD. Essa protecao eh que sao os resistores R1, R12 e R5, os diodos D2 e D5 e o transistor Q1. Como nunca tinha tido problema desse tipo antes, gostaria da opiniao de gente que tem mais experiencia, como voce, sobre se essa protecao que eu coloquei seria eficiente ou nao. Ou se eu devo acrescentar ou tirar alguma coisa dele.

Se tiver mais alguma duvida, eh so perguntar. E obrigado pela ajuda.

[Djalma Toledo Rodrigues]

Há um complicador

Esse Laser é de altissima velocidade certo?

Ele posui TEC , Termistor interno e Diodo Proteção ESD

O que é esse TEC ?

DJ

[MOR_AL]

Olá albertorcneto.

Vamos por partes:

1 - Em nenhum momento seus comentários foram ofensivos. Sinto prazer em poder ajudar quando vejo que há interesse em aprender.

Quanto ao laser, pude notar que:

2 - 2mA é o valor máximo absoluto recomendado. Esse valor não deve ser usado, pois se encontra no limite de sua performance, e até mesmo sua integridade não é garantida pelo fabricante. Eu vi, em algum gráfico, um valor de 1,3mA.
3 - O datasheet é muito resumido. Não há como fazer um circuito de controle, baseado no datasheet. Parece que a Philips não pensou em alguém fazer um circuito de controle para o laser. E acho que descobri o porquê.
4 - O laser é para ser usado em comunicação com alta taxa de dados. Mais de 2Gb/s. O drive tem que ser especial, para responder a essa taxa. Isso exige equipamentos caríssimos, só encontrados em bons laboratórios de pesquisa e desenvolvimento. Além disso, ou por essa dificuldade de se ter tais equipamentos, é que eles vendem o drive para o laser. Vendem também alguns kits de desenvolvimento. Mesmo assim ainda recomendam tirar alguma dúvida com eles.
Possuem também um software que auxilia no desenvolvimento do projeto do usuário.

Conclusão:

5 - Se você realmente precisa dessa taxa de comunicação, é melhor mesmo entrar em contato com eles e solicitar auxílio para o seu projeto.
6 - Caso ainda não tenha comprado o laser, você pode também tentar algum outro fabricante, que possua um datasheet mais completo e mesmo um (ou vários) Application Note sobre o assunto. Lá se encontram circuitos recomendados pelo fabricante, o que é bem mais confiável de se fazer.

Acho que minha contribuição, para esse laser, termina aqui. Agora a coisa se inverteu. Talvez, se você expuser o seu problema de forma mais geral, alguém (incluindo eu) possa te ajudar.
[]'s.
MOR_AL

[albertorcneto]

Bom, obrigado pela ajuda de voces. Eu vou tentar o circuito que eu tenho no momento. Acho de deve proteger bem o laser.

So para matar a curiosidade. TEC eh um elemento de efeito peltier que aquece ou esfria o laser para que ele se mantenha em uma temperatura fixa.

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_cooling

Bom, a aplicacao que eu uso o laser nao eh pra altas velocidades. Eh para espectroscopia. Por isso a frequencia da rampa eh de apenas 24 Hz.

http://en.wikipedia.org/wiki/TDLAS