7. Digər Op-amp Proqramlar
Cari - 7. Digər op-amp tətbiqetmələr
ÖNCEKİ - 6. Op-amp sxemlərinin dizaynı
Digər op-amp proqramları
Gördük ki, op-amp gücləndirici kimi və ya bir sıra girişləri xətti şəkildə birləşdirmək vasitəsi kimi istifadə edilə bilər. İndi bu çox yönlü xətti IC'nin bir neçə əlavə mühüm tətbiqini araşdırırıq.
7.1 Negativ Empedans Circuit
Şəkil 17 Negativ Impedance Circuit
Şəkildə göstərilən dövrə (17) daxil olan mənfi giriş müqaviməti (ümumi vəziyyətdə empedans) yaranır.
Bu dövr istənməyən pozitiv müqaviməti ləğv etmək üçün istifadə edilə bilər. Bir çox osilatör tətbiqi mənfi müqavimət op-amp dövrəsindən asılıdır. Giriş müqaviməti, Rin, giriş gərginliyinin cari vəziyyətə nisbəti.
(43)
Gərginliyin bölüşdürücü əlaqəsi üçün ifadəni əldə etmək üçün istifadə olunur v- amma op-ampə daxil olan vəziyyət sıfırdır.
(44)
İndi icazə verək v+ = v- və həll etmək üçün vhəyata baxımından vin, bu,
(45)
Giriş empedansından bu yana v+ Terminal sonsuzdur, indiki dövr R bərabərdir iin və aşağıdakı kimi ola bilər:
(46)
Giriş müqaviməti, Rin, sonra verilir
(47)
Denklem (47) Şəkil (17) dövrəsinin mənfi müqavimət göstərdiyini göstərir. Əgər R bir impedance ilə əvəz, Z, dövrə mənfi bir empedans inkişaf etdirir.
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
1 - Mənfi Empedans Circuit Simulation
7.2 Adi İstehsalçı
Şəkil 18 - Depozit cari generator
Biz icazə verək RF = RA. Denklem (47) daha sonra op-amp dövrünə daxil olan giriş müqavimətinin (kəsilmiş qutuda daxil edilmiş) olduğunu göstərir. -R. Giriş dövrü sonra Şəkil 18 (b) -də göstərildiyi kimi sadələşdirilə bilər. Hesablamaq istəyirik iyükləmək, mövcud olan Ryükləmək. Müqavimət mənfi olsa da, normal Kirchhoff qanunları hələ də qüvvədədir, çünki əldə etdikləri heç bir şey pozitiv müqavimət göstərmir. Giriş cərəyanı, iinsonra müqavimətlərini bir rezistivə birləşdirərək, Rin.
(48)
Bundan sonra, mövcud bölünməyə nisbətdə cari ayırıcı nisbəti tətbiq edirik Ryükləmək və -R üçün almaq
(49)
Beləliklə, op-amp dövrünün əlavə edilməsinin təsiri girişin gərginliyinə mütənasib olan yükdə cərəyan edir. Yük müqavimətinin dəyərindən asılı deyildir, Ryükləmək. Buna görə cari yük müqavimətinin dəyişməsindən asılı deyildir. Op-amp dövrü effektiv yük müqavimətini ləğv edir. Cari yükdən asılı olduğundan, ancaq giriş gərginliyindən asılıdır, biz bunu a deyirik cari generator (ya da geriləmə-to-cərəyan çeviricisi).
Bu dövrün bir çox proqramı arasında bir dc tənzimlənmiş gərginlik qaynağı. Əgər imkan verirsən vin = E (sabit), bu günə qədər Ryükləmək dəyişmələrdən asılı olaraq daimi olaraq qalır Ryükləmək.
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
2- Adi Cari Jeneratör Devre Simülasyonu
7.3 Akım-Voltaj Dönüştürücüsü
Şəkil 19 - Cari -Gərginlik çeviricisi
Şəkil (19) dövrəsi giriş cərəyanı ilə mütənasib bir çıxış gərginliyi yaradır (buna a kimi də baxmaq olar birləşmə qazanma gücləndirici). Bu dövrəni ideal op-amper xüsusiyyətlərindən istifadə edərək təhlil edirik. Tapmaq üçün giriş terminallarındakı gərginliyi həll edirik
(50)
Beləliklə, çıxış gərginliyi, vhəyata = -iinR, giriş axınına mütənasibdir, iin.
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
3- Voltaj Dönüştürücüsü üçün Akım Simülasyonu
7.4 Gerilim-to-Dönüştürücü
Şəkil 20 - Cari konvertora gərginlik
Şəkil (20) diapazonu bir geriləmə-to-cərəyan çeviricidir. Bu dövrəni aşağıdakı kimi təhlil edirik:
(51)
Denklemden (51) görə,
(52)
Buna görə yük axını yük direncindən asılıdır, Ryükləməktətbiq olunan gərginliyə mütənasibdir, vin. Bu dövr elektrik enerjisi ilə idarə olunan bir qaynaq mənbəyidir. Lakin, bu dövrün praktik bir çatışmazlığı yük dayanımının nə sona çatdığına bağlıdır.
Şəkil 21 - Voltajdan-to-cərəyan çeviricisi
Node tənliklərini yazaraq bu dövrəni təhlil edirik:
(53)
Son bərabərlik faktını istifadə edir v+ = v-. Bu tənliklərdə beş tanınmır (v+, vin, vhəyata, vvə iyükləmək). Biz aradan qaldırırıq v+ və vhəyata əldə etmək,
(54)
Yük yükü, iyükləməkyükdən asılı deyil, Ryükləməkvə yalnız gərginlik fərqinin funksiyasıdır, (vin - v).
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
4-Cari Converter dövrə simulyasiyasına həcm
7.5 Ümumi Təcrübələri ilə Inverting Gücləndirici
Şəkil 22 - müqavimət yerində ümumiləşdirilmiş empedansın istifadəsi
Denklem (17) ilişkisi, qeyri-davamlı komponentlərin daxil olması üçün asanlıqla uzanır Rj bir impedance ilə əvəz, Zjvə RF əvəz olunur ZF. Şəkil 22 (a) da göstərildiyi kimi, bir giriş üçün, çıxış aşağı düşür
(55)
Frekans domainində məşğul olduğumuz üçün, biz gerilim və cərəyanlar üçün böyük harf istifadə edirik, beləliklə, kompleks amplitudes.
Denklem (55) əsasında bir faydalı dövr Miller inteqratoruŞəkil 22 (b) -də göstərildiyi kimi. Bu tətbiqdə geribildirim komponenti bir kondansatör, Cvə giriş komponenti bir rezistordur, R, Belə ki,
(56)
Denklemde (56) s Laplace transform operatorudur. Sinusoidal siqnallar üçün, 
. Bu impedansı bərabərlik (55) əvəz edərkən, biz əldə edirik
(57)
Mürəkkəb tezlik domenində, 1 / s zaman inteqrasiyasına inteqrasiya edir. Bu birdir inverting inteqrator çünki ifadədə mənfi bir işarə var. Buna görə çıxış gərginliyi
(58)
hara vhəyata(0) ilk şərtdir. Qiyməti vhəyata kondansatörün üzərindəki gərginlik kimi inkişaf edir, C, vaxtında t = 0. Kondensatorun gərginliyə yüklənməsi üçün keçid bağlıdır vhəyata(0) və sonra da t = 0 açarı açıqdır. 16 fəslində daha ətraflı müzakirə etdiyimiz elektron keçidlərdən istifadə edirik. Başlanğıcın sıfır olması vəziyyətində, keçid hələ inteqratoru vaxtında sıfır çıxış gərginliyinə sıfırlamaq üçün istifadə olunur t = 0.
Şəkil 23 - Ters çevirici nümunəsi
Geribildirim elementi bir rezistorluysa və giriş elementi Şəkil (23) -də göstərildiyi kimi bir kondansatör olsa, giriş-çıxış əlaqəsi olur
(59)
Zaman sahəsi, bu olur
(60)
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
5 - Ters çevirici fərqli dövrə simulyasiyasının nümunəsi
Dövrə bir olaraq fəaliyyət göstərir inverting fərqləndirici. Giriş kondensatoru, Za = 1 / sC, bir yol vermir dc. Bir sabitin törəməsi sıfır olduğundan nəticə nəticə vermir. Sadəlik üçün bir sinusoidal giriş siqnalını istifadə edək. Denklemi Yenidən tənzimləmə (59) və bu dövr üçün ədədi dəyərləri əvəzləyirik
(61)
Giriş dövriyyəsi bu cərəyanla ters çevrilir (180 ° növbədə) və sonra miqyaslanır və yenidən keçirilir (90 ° j-operator) dəyərinə görə RCs hara 
.
Simulyasiya nəticəsi Şəkil (24) -də göstərilmişdir.
Şəkil 24 - Fərqləndirici inverting üçün simulyasiya nəticələri
Giriş dalğası 0.5 voltda zirvələri. Çıxış gərginliyi 90 dərəcə bir net dəyişiklik (gecikmə) və çıxış xətti təxminən 0.314 volt ilə zirvələri var. Bu, Equation (61) nəticəsi ilə yaxşı bir razılıqdadır.
Biz də bu dövrdə bir inverting diferensiatorunun vəzifəsini yerinə yetirəcəyini göstərmək üçün dalğa formasını istifadə edə bilərik. Biz çıxış dalğasının giriş siqnalının sürətinin sabit olduğunu göstərir. Daimi dövrənin gərginlik mənbəyidir. Giriş gərginliyi dalğasının ən böyük dəyişməsi onun sıfır keçidində baş verir. Bu, çıxış dalğasının maksimuma (ya da minimuma) çatdığı vaxta uyğun gəlir. Nümunə nöqtəsini seçmək, vaxtında 0.5 ms saytı və qrafik üsullardan istifadə edərək, giriş voltajı dalğasının yamacını hesablayırıq
(62)
Bu dəyişiklik dərəcəsini ölçmək (yəni,
) tənliyi (60) uyğun olan dövrə zəifliyi ilə zirvə çıxış zolağının olmasını gözləyirik
(63)
7.6 Analoq Kompüter Proqramlar
Bu bölmədə diferensial tənlikləri həll etmək üçün istifadə olunan analoq kompüter yaratmaq üçün yaz və inteqratorlar kimi əlaqəli op-amp dövrələrinin istifadəsini təqdim edirik. Bir çox fiziki sistem xətti diferensial tənliklər ilə təsvir edilir və sistem bu səbəbdən bir analog kompüter yardımı ilə təhlil edilə bilər.
Şəkil 25 - Analog kompüter tətbiqi
Cari, i (t), Şəkil 25 dövründə həll edək. Giriş gərginliyi sürücülük funksiyasıdır və ilkin şərtlər sıfırdır. Devre üçün diferensial tənliyi aşağıdakı kimi yazırıq:
(64)
İndi di / dt üçün həll, biz əldə
(65)
T> 0 üçün bilirik ki,
(66)
Denklemden (65) gördük ki, -di / dt ilk inteqrasiya amplifikatöre girişdə Şəkil 26-də tapılan üç anlayışla toplanır.
Şəkil 26 - Şəkil 25 üçün analog kompüter həlli
Üç şərt belədir:
1. Sürücü funksiyası, -v (t) / L, v (t) keçən yay (Yaz) vasitəsilə qazanc, 1 / L keçərək formalaşır.
2. Ri / L, ilk inteqrasiya gücləndiricisinin (Integrator 1) çıxışını alaraq və yekunlaşdırıcı amplifikatın (Yaz) çıxışına gücləndirici girişdə əlavə etməklə formalaşır.
3. Müddəti
(67)
ikinci inteqratorun çıxışıdır (Integrator 2). İşarənin dəyişdirilməsi lazım olduğundan, onu yay aylarında (Yay) birləşmə qazancını verəcəyik.
İlk inteqratorun çıxışı + i, Equation (66) -dan göründüyü kimi. Diferensial tənlikdə olan sabitlər analog kompüterin rezistorlarının və kondansatörlərinin düzgün seçilməsi ilə müəyyən edilir. Sıfır ilkin şərtlər Şəkil 22 (b) -də göstərildiyi kimi, kondansatörlər arasında keçidlər vasitəsilə həyata keçirilir.
7.7 Qeyri-Mürəkkəb Miller Integrator
Şəkil 27 - Qeyri-inverting inteqratoru
Əvvəlki bölmədən asılı olmayan cari generatorun bir dəyişməz inteqrator inkişaf etdirmək üçün istifadə etdik. Dövrə Şəkil 27-da göstərildiyi kimi konfiqurasiya edilir.
Bu, Şəkil 21 dövrünə bənzəyir, lakin yükə qarşı müqavimət bir capacitance ilə əvəz edilmişdir. İndi cari, Iload tapırıq. V və V arasındakı gərginlik voltajı aşağıda verilmişdir:
(68)
V + = V- olduğundan, həll edir və tapırıq
IL = Vin / R. Qeyd edin ki
(69)
burada s Laplace transform operatorudur. Vout / Vin funksiyası daha sonra
(70)
Beləliklə, vaxt sahəsi var
(71)
Dövrə bu səbəbdən qeyri-inverting bir inteqratordur.
ƏRİZƏ
Aşağıdakı linki tıklayarak TINACloud dövrə simulatoru ilə aşağıdakı dövrəni online analiz edin.
6-Qeyri-inverting inteqratoru Circuit Simulation
XÜLASƏ
Əməliyyat gücləndiricisi elektron sistemlər üçün çox faydalı bir blokdur. Real gücləndirici demək olar ki, çox yüksək gəlir və demək olar ki, sonsuz giriş empedansı olan ideal bir gücləndirici kimi fəaliyyət göstərir. Bu səbəblə, biz dövrə komponentlərini müalicə etdiyimiz şəkildə eyni şəkildə müalicə edə bilərik. Yəni amplifikatöre daxili əməliyyat və elektronik xüsusiyyətləri öyrənmədən əvvəl faydalı konfiqurasiyaları daxil edə bilərik. Terminal xarakteristikalarını tanıyaraq amplifikatörleri və digər faydalı sxemləri konfiqurasiya edə bilərik.
Bu fəsildə ideal əməliyyat gücləndiricisinin təhlili və müstəqil mənbələrdən istifadə edərək bərabər dövrə modellərinin işlənməsi ilə başlanmışdır. Bu fəsildə erkən tədqiq etdiyimiz asılı mənbələr bu mətndə oxuduğumuz bir çox elektron cihaz üçün bərabər dövrələrin tikinti bloklarını təşkil edir.
Daha sonra, op-ampin ters çevirici gücləndirici, qeyri-inverting gücləndirici və bir çox giriş gücləndiricisi halına gətirilməsi üçün lazım olan xarici əlaqələri araşdırdıq. Eşzamanlı tənliklərin böyük sistemlərinin həlli üçün ehtiyacları aradan qaldıran rahat bir dizayn üsulu hazırlanmışdır.
Nəhayət op-ampin müxtəlif kompleks qurğuların, o cümlədən mənfi impedanslara bərabər olan (müsbət impedansların təsirlərini ləğv etmək üçün istifadə edilə bilən), inteqratorların və fərqləndiricilərin tikintisi üçün necə istifadə olunduğunu gördük.