7. Այլ Op-amp Ծրագրեր

ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

1- բացասական անջատման շրջանաձեւ մոդելավորում

7.2 կախված ընթացիկ գեներատոր

Նկար 18 - կախված ընթացիկ գեներատոր

Ենթադրենք, թույլ ենք տալիս R_F = R_A. Հավասարում (47) այնուհետեւ ցույց է տալիս, որ op-amp- ի սխեմայի մուտքի դիմադրությունը (փակված տողի մեջ) -R. Ներածման միացումն այնուհետեւ պարզեցված է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 18- ում (բ): Մենք ցանկանում ենք հաշվարկել i_բեռնել, ներկա պահին R_բեռնել, Չնայած դիմադրությունը բացասական է, բայց Կիրխհոֆի նորմալ օրենքները դեռ գործում են, քանի որ դրանց ածանցյալներում ոչինչ չի ենթադրում դրական ռեզիստորներ: Մուտքային հոսանքը, i_in, այնուհետեւ հայտնաբերվում է դիմադրությունները մեկ միասնական դիմադրության մեջ համադրելով, R_in.

(48)

Այնուհետեւ կիրառում ենք ընթացիկ-բաժանարար հարաբերակցությունը միջեւ ընթացիկ պառակտմանը R_բեռնել եւ -R to ձեռք բերել

(49)

Այսպիսով, OP-amp- ի միացման ավելացման ազդեցությունն այն է, որ ներածումը մուտքային լարման համար համաչափ է բեռնվածության մեջ: Դա կախված չէ բեռի դիմադրության արժեքից, R_բեռնել. Ընթացիկը, հետեւաբար, անկախ անկախ բեռնման դիմադրության փոփոխություններից: Օփ-ամպի միացումն արդյունավետորեն չեղյալ է համարում բեռի դիմադրությունը: Քանի որ ընթացիկն անկախ է բեռից, բայց կախված է միայն մուտքային լարման վրա, մենք կոչում ենք այս ա ընթացիկ գեներատոր (կամ լարման մինչեւ ընթացիկ փոխարկիչ):

Այս սխեմայի բազմաթիվ դիմումների շարքում է dc կարգավորվող լարման աղբյուրը: Եթե ​​թույլ տանք v_in = E (մշտական), ընթացիկ միջոցով R_բեռնել անընդհատ անկախ տարբերումներից R_բեռնել.

ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

2- կախված ընթացիկ գեներատոր Circuit Simulation

7.3 ընթացիկ-լարման փոխարկիչ

Նկար 19 - Ընթացիկ-լարման փոխարկիչ

Նկարի (19) միացումն արտադրում է ելքային լարում, որը համամասնական է մուտքային հոսքին (սա կարող է նաև դիտվել որպես ա միասնություն, շահույթի ներդիր ուժեղացուցիչ) Մենք վերլուծում ենք այս շղթան `օգտագործելով իդեալական op-amps- ի հատկությունները: Մենք լուծում ենք մուտքային տերմինալների լարման գտնելու համար

(50)

Հետեւաբար ելքային լարումը, v_դուրս = -i_inR, համաչափ է մուտքագրման ընթացիկ, i_in.

ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

3- Ընթացիկ Voltage Converter Circuit մոդելավորում

7.4 լարման ներկա փոխարկիչ

Նկար 20 - Լարման ընթացիկ փոխարկիչ

Գծի միացումը (20) հանդիսանում է լարման մինչեւ ընթացիկ փոխարկիչ: Այս սխեման վերլուծում ենք հետեւյալը.

(51)

Հավասարումից (51) մենք գտնում ենք,

(52)

Հետեւաբար, բեռնվածքի հոսանքը անկախ բեռնվածության ռեժիմից, R_բեռնել, եւ համաչափ է կիրառվող լարման, v_in. Այս միացումը զարգացնում է լարման վերահսկվող ընթացիկ աղբյուրը: Այնուամենայնիվ, այս միացման գործնական թերությունը այն է, որ բեռնվածքի ռեակտիվ դիրքի վերջը չի կարող հիմնավորված լինել:

Նկար 21 - Լարման-մինչեւ ընթացիկ փոխարկիչ

Մենք այս տողը վերլուծում ենք `հանգույցի հավասարումների գրառումը հետեւյալ կերպ.

(53)

Վերջին հավասարությունը օգտագործում է այն փաստը, որ v₊ = v_-. Այս հավասարումների մեջ կան հինգ անհայտներ (v₊, v_in, v_դուրս, v, եւ i_բեռնել): Մենք վերացնում ենք v₊ և v_դուրս ստանալ,

(54)

Բեռը գործում է, i_բեռնել, անկախ բեռից, R_բեռնել, եւ միայն լարման տարբերության գործառույթն է, (v_in - գ).

ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

4- լարման ընթացիկ Converter Circuit մոդելավորում

7.5 Inverting ուժեղացուցիչ Ընդհանուր առմամբ թույլատրվում է

Նկար 22 - Ընդհանուր առմամբ դիմադրության կիրառումը դիմադրության դիմաց

Հավասարության հարաբերակցությունը (17) հեշտությամբ տարածվում է, եթե ոչ դիմադրողական բաղադրիչները ներառվեն R_j փոխարինվում է անթույլատրելիությամբ, Z_j, եւ R_F փոխարինվում է Z_F. Միակ մուտքագրման համար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 22 (a), արտադրանքը նվազեցնում է

(55)

Քանի որ մենք զբաղվում ենք հաճախականության տիրույթում, մենք օգտագործում ենք մեծատառերով տառեր, որոնք ազդում են հոսանքի եւ հոսանքի համար, համալիր ամպլիտուդներ.

Հավասարության (55) վրա հիմնված օգտակար միացումն է Միլլեր ինտեգրատոր, ինչպես ցույց է տրված Նկար 22- ում (բ): Այս դիմումում հետադարձ կապի բաղադրիչը կոնդենսատոր է, C, եւ մուտքի բաղադրիչը դիմադրություն է, R, Այնպես որ,

(56)

Հավասարում (56), s  Laplace վերափոխման օպերատորն է: Սինուսոիդային ազդանշանների համար,  . Երբ մենք փոխարինում ենք այս թույլտվությունները հավասարում (55), ստանում ենք

(57)

Բարդ հաճախականության տիրույթում, 1 / վրկ համապատասխանում է ժամանակային տիրույթում ինտեգրմանը: Սա է իջեցնող ինտեգրատոր քանի որ արտահայտությունը բացասական նշան է պարունակում: Հետեւաբար ելքային լարումը

(58)

որտեղ v_դուրս(0) նախնական պայմանն է: Արժեքը v_դուրս մշակվում է որպես կոնդենսատորի լարման, C, ժամանակին t = 0. Անջատիչը փակ է, որպեսզի կոնդենսատորը լարման լիցքավորվի v_դուրս(0) եւ ապա t = 0- ը անցումը բաց է: Մենք օգտագործում ենք էլեկտրոնային անջատիչներ, որոնք մենք ավելի մանրամասն քննարկում ենք 16 գլուխում: Այն դեպքում, երբ նախնական պայմանը զրո է, անջատիչը դեռեւս օգտագործվում է ինտեգրատորի ժամանակին զրոյական ելքային լարման վերականգնում t = 0.

Նկար 23 - Հակադարձող տարբերակիչի օրինակ

Եթե ​​հետադարձի տարրը դիմադրություն է, եւ մուտքագրման տարրը կոնդենսատոր է, ինչպես ցույց է տրված Գծապատկերում (23), մուտքային-արդյունքի հարաբերությունները դառնում են

(59)

Ժամանակի տիրույթում դա դառնում է

(60)
ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

5- Ներածման տարբերակիչի Circuit Simulation- ի օրինակ

Անջատիչը գործում է որպես inverting տարբերակիչ. Նշենք, որ մուտքային կոնդենսատորը, Z_a = 1 / sC, չի տալիս ճանապարհ dc. Սա չի ազդում արդյունքի վրա, քանի որ մշտական ​​տատանումն է զրո: Պարզապես, եկեք օգտագործենք sinusoidal մուտքային ազդանշան: Վերահղման հավասարումը (59) եւ փոխարինելով թվային արժեքները այս միացման համար

(61)

Ներածման լարումը անջատված է (180 ° հերթափոխով) այս սխեմանով եւ այնուհետեւ մասշտաբով եւ հերթափոխով (90 ° j-operator) արժեքով RCs որտեղ .

Սիմուլյացիայի արդյունքները ներկայացված են Նկարում (24):

Նկար 24 - Ինվերտիչ տարբերակիչի մոդելավորման արդյունքներ

Ներածման ալիքի ձեւի գագաթները 0.5 վոլտում: Ելքային լարումը ունի 90 աստիճանի զուտ շեղում (ուշացում) եւ ելքային լարման գագաթները մոտավորապես 0.314 վոլտերում: Սա լավ պայմանավորված է Հավասարում (61) արդյունքի հետ:

Մենք կարող ենք նաեւ օգտագործել ալիքի ձեւերը ցույց տալու համար, որ այս միացումն իրականացնում է անկանոն տարբերակիչի խնդիր: Մենք հաստատում ենք, որ ելքային ալիքի ձեւը ներկայացնում է մուտքի ազդանշանի ժամանակների անփոփոխությունը: Մշտականը միացումի լարման արդյունքն է: Մուտքային լարման ալիքի ձեւի փոփոխության առավելագույն արագությունը տեղի է ունենում զրոյական անցման ժամանակ: Սա համապատասխանում է այն ժամանակին, երբ ելքային ալիքը հասնում է առավելագույն (կամ նվազագույն): Ներկայացրեք ներկայացուցչական կետը, ասենք ժամանակին 0.5 սբ, եւ գրաֆիկական տեխնիկան օգտագործելով, մենք հաշվարկում ենք մուտքային լարման ալիքի ձեւի լանջին,

(62)

Փոփոխության այս մակարդակի ընդլայնումը (այսինքն, ) կողմից հավասարման (60) հաշվարկի էլեկտրական լարման արդյունքը մենք ակնկալում ենք, որ գագաթնակետային ելքային լարումը լինի

(63)

7.6 անալոգային համակարգչային ծրագրեր

Այս բաժնում մենք ներկայացնում ենք փոխկապակցված op-amp սխեմաների օգտագործումը, ինչպիսիք են ամառները եւ ինտեգրատորները, ստեղծելու անալոգային համակարգիչ, որն օգտագործվում է տարբերակման հավասարումների լուծման համար: Շատ ֆիզիկական համակարգեր նկարագրվում են գծային դիֆերենցիալ հավասարումների միջոցով, եւ համակարգը կարող է վերլուծվել անալոգային համակարգչի օգնությամբ:

Նկար 25 - Անալոգային համակարգչային ծրագիր

Եկեք լուծենք ընթացիկ, i (t), Նկար 25- ի շրջագծում: Ներածման լարումը շարժիչային գործառույթն է եւ նախնական պայմանները զրո են: Դիֆերենցիալ հավասարումը գրառումը համարում ենք հետեւյալը.

(64)

Այժմ լուծում ենք di / dt- ի համար

(65)

Մենք գիտենք, որ t> 0- ի համար,

(66)

Հավասարեցումից (65) տեսնում ենք, որ -di / dt- ը ձեւավորվում է երեք տերմինով, որոնք հայտնաբերվել են Նկար 26- ում `առաջին ինտեգրող ուժեղացուցիչի մուտքագրում:

Նկար 26 - Անալոգային համակարգչային լուծում Նկար 25-ի համար

Երեք պայմանները հետեւյալն են.

1. Շարժիչային գործառույթը, -v (t) / L- ը, ձեւավորվում է v (t) անցնելու ամռանը ամռանը (ամռանը), շահույթով, 1 / L:
2. Ri / L- ն ձեւավորվում է առաջին ինտեգրող ուժեղացուցիչի (Integrator 1) արտադրության արդյունքում եւ ավելացնում է ուժեղացուցիչի մուտքագրում ամփոփիչ ուժեղացուցիչի (Ամառ) ելք:
3. Տերմին

(67)
հանդիսանում է երկրորդ ինտեգրատորի արտադրանքը (Integrator 2): Քանի որ նշանը պետք է փոխվի, մենք ամփոփում ենք ամռանը ամառ (Ամառ) տանող միասնության շնորհիվ:
Առաջին ինտեգրատորի արտադրանքը + i- ն է, որը երեւում է Հավասարեցումից (66): Դիֆերենցիալ հավասարման սահմանները սահմանվում են անալոգային համակարգչի ռեժիմների եւ կոնդենսատորների պատշաճ ընտրությամբ: Զրոյական նախնական պայմանները կատարվում են կոնդենսատորների միջոցով, ինչպես ցույց է տրված Գծապատկեր 22- ում (բ):

7.7- ի չկտրվող Miller ինտեգրատոր

Նկար 27 - Ոչ անկման ինտեգրատոր

Մենք օգտագործում ենք նախորդ բաժնի կախված ընթացիկ գեներատորի ձեւափոխումը `չկատարելու ինտեգրատորը: Կարգավորումը կազմաձեւված է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 27- ում:
Սա նման է Figure 21- ի միացմանը, սակայն բեռի դիմադրությունը փոխարինվել է հզորությամբ: Մենք այժմ գտնում ենք ներկա, բեռնաթափում: V-- ի անկումային լարումը հայտնաբերվում է Vo եւ V- ի միջեւ լարման բաժանումից, ինչպիսիք են.

(68)

Քանի որ V + = V-, մենք լուծում եւ գտնում ենք
IL = Vin / R: Նշենք, որ

(69)

որտեղ s- ը Laplace վերափոխման օպերատորն է: Այնուհետեւ Vout / Vin ֆունկցիան է

(70)

Այսպիսով, ժամանակի տիրույթում մենք ունենք

(71)

Հետեւաբար, միացումն անջատող ինտեգրատոր է:

ԴԻՄՈՒՄ

Վերլուծեք հետեւյալ միացումն առցանց `TINACloud միացման սիմուլյատորի հետ` սեղմելով հղումը ստորեւ:

6- ոչ- inverting ինտեգրատոր Circuit մոդելավորում

ԱՄՓՈՓՈՒՄ

Օպերացիոն ուժեղացուցիչը էլեկտրոնային համակարգերի համար շատ օգտակար շենքային բլոկ է: Իրական ուժեղացուցիչը գործում է որպես իդեալական ուժեղացուցիչ, որն ունի շատ բարձր եկամուտ եւ գրեթե անսահման մուտքի անթույլատրելիություն: Այդ պատճառով մենք կարող ենք այն վարվել այնպես, ինչպես մենք վարում ենք սխեմաների բաղադրիչները: Այսինքն, մենք կարողանում ենք ուժեղացուցիչի մեջ ներդնել օգտակար կոնֆիգուրացիաներ `նախքան ներքին գործողությունը եւ էլեկտրոնային բնութագրերը ուսումնասիրելը: Ընդունելով տերմինալի բնութագրերը, մենք կարողանում ենք կարգավորել ուժեղացուցիչները եւ այլ օգտակար սխեմաներ:
Այս գլուխը սկսվեց իդեալական օպերացիոն ուժեղացուցիչի վերլուծությամբ եւ կախյալ աղբյուրներից օգտագործելով համարժեք միացումային մոդելների մշակմամբ: Այս գլխի սկզբում ուսումնասիրած կախյալ աղբյուրները կազմում են այս տեքստում սովորած բազմաթիվ էլեկտրոնային սարքերի համար համարժեք սխեմաների շինարարական բլոկներ:
Հետո մենք ուսումնասիրեցինք արտաքին օղակները, որոնք անհրաժեշտ էին op-amp- ի անջատման ուժեղացուցիչի, ոչ- inverting ուժեղացուցիչի եւ բազմակի մուտքային ուժեղացուցիչի մեջ: Մենք մշակել ենք հարմար դիզայնի տեխնիկա, որը վերացնում է միաժամանակյա հավասարումների խոշոր համակարգերի լուծման անհրաժեշտությունը:
Վերջապես, մենք տեսանք, թե ինչպես կարելի է op-amp- ն օգտագործվել մի շարք ավելի բարդ սխեմաներ կառուցելու համար, ներառյալ սխեմաները, որոնք համարժեք են բացասական impedes (որոնք կարող են օգտագործվել բացառելու դրական impedances- ի հետեւանքները), ինտեգրատորների եւ տարբերակիչների:

Նախորդ `6: OP-AMP- ների դիզայնը

NEXT- 1. Իդեալական op-amps