Башка Op-amp колдонмолору-TINA жана TINACloud ресурстары

Башка op-amp колдонмолору

Биз оп-амперди күчөткүч катары, же бир катар киргизүүлөрдү сызыктуу түрдө бириктирүүчү каражат катары колдонсо болорун көрдүк. Биз азыр бул ар тараптуу сызыктуу ICнин бир нече кошумча маанилүү колдонмолорун изилдеп жатабыз.

7.1 Терс импеданс схемасы

башка оп-амп колдонмолору, схемаларды симуляциялоо, схема симулятору, схеманын дизайны

17-сүрөт Терс импеданс схемасы

(17)-сүрөттө көрсөтүлгөн схема терс кирүүчү каршылыкты (жалпы учурда импеданс) пайда кылат.

Бул схема керексиз оң каршылыкты жокко чыгаруу үчүн колдонулушу мүмкүн. Көптөгөн осциллятор тиркемелери терс каршылык оп-ампер схемасынан көз каранды. Киргизүү каршылыгы, R_in, кириш чыңалуу менен токтун катышы.

(43)

үчүн туюнтма алуу үчүн чыңалуу бөлүүчү байланыш колдонулат v_-анткени оп-амперге ток нөлгө барабар.

(44)

Эми коёбуз v₊ = V_- жана үчүн чечүү v_чыккан боюнча алганда v_in, кандай түшүм берет,

(45)

Кирүүчү импеданс болгондуктан v₊ терминал чексиз, токтун ичинде R болуп барабар i_in жана төмөнкүдөй тапса болот:

(46)

киргизүү каршылык, R_in, андан кийин тарабынан берилет

(47)

(47) теңдеме (17) сүрөттөгү схемада терс каршылык пайда болоорун көрсөтүп турат. Эгерде R импеданс менен алмаштырылат, Z, схема терс импедансты иштеп чыгат.

АРЫЗ

Төмөнкү шилтемени чыкылдатуу менен TINACloud схемасынын симулятору менен онлайн режиминде төмөнкү схеманы анализдеңиз.

1- Терс импеданс чынжыр симуляциясы

7.2 Көз каранды ток генератору

Көз каранды ток генератору колдонулган чыңалууга пропорционалдуу жүк тогун чыгарат, v_in, жана жүк каршылыгына көз каранды эмес. Бул терс импеданс схемасын бир аз өзгөртүү аркылуу иштелип чыгышы мүмкүн. Схема 18 (а)-сүрөттө көрсөтүлгөн.

18-сүрөт – Көз каранды ток генератору

Биз уруксат берели R_F = R_A. Теңдеме (47) анда оп-амп схемасына кирүүчү каршылык (сызыкчага салынган) экенин көрсөтөт. -R. Андан кийин киргизүү схемасын 18(b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй жөнөкөйлөштүрсө болот. Биз эсептеп көргүбүз келет i_жүк, учурдагы R_жүк. Каршылык терс болсо да, Кирхгофтун нормалдуу мыйзамдары дагы эле колдонулат, анткени алардын туундуларында эч нерсе оң резисторлорду кабыл албайт. Кирүүчү ток, i_in, анда каршылыктарды бир резисторго бириктирүү жолу менен табылат, R_in.

(48)

Андан кийин учурдагы бөлүү үчүн учурдагы бөлүүчү катышын колдонобуз R_жүк жана -R to алуу

(49)

Ошентип, оп-амп схемасын кошуунун эффектиси жүктөгү токтун кириш чыңалууга пропорционалдуу болушуна алып келет. Бул жүк каршылыктын маанисине көз каранды эмес, R_жүк. Ошентип, ток жүк каршылыктын өзгөрүшүнө көз каранды эмес. Оп-амп схемасы жүктүн каршылыгын натыйжалуу жокко чыгарат. Ток жүккө көз каранды эмес, бирок кириш чыңалууга гана көз каранды болгондуктан, биз муну а деп атайбыз ток генератору (же чыңалуу-ток өзгөрткүч).

Бул схеманын көптөгөн колдонмолорунун арасында а dc жөнгө салынуучу чыңалуу булагы. уруксат берсек v_in = E (туруктуу), өтүүчү ток R_жүк вариацияларына көз каранды эмес R_жүк.

АРЫЗ

2- Көз каранды ток генераторунун схемасын симуляциялоо

7.3 Токту чыңалууга конвертер

19-сүрөт – Токту чыңалууга өзгөрткүч

Сүрөттүн (19) схемасы кириш токуна пропорционалдуу чыгуу чыңалуусун чыгарат (бул дагы бирдик-генерациялоочу күчөткүч). Бул схеманы идеалдуу оп-амперлердин касиеттерин колдонууда талдайбыз. Киргизүү терминалдарындагы чыңалууларды табуу үчүн чечебиз

(50)

Демек, чыгуу чыңалуу, v_чыккан = -i_inR, кириш токуна пропорционалдуу, i_in.

АРЫЗ

3- Токтун чыңалуу конвертер схемасын симуляциялоо

7.4 Чыңалуудан токко конвертер

20-сүрөт – Учурдагы конвертерге чыңалуу

(20) сүрөттөгү схема чыңалууну токко өзгөрткүч болуп саналат. Бул схеманы төмөнкүдөй талдайбыз:

(51)

Теңдемеден (51) табабыз,

(52)

Демек, жүк агымы жүк резисторуна көз каранды эмес, R_жүкжана колдонулган чыңалууга пропорционалдуу, v_in. Бул схема чыңалуу менен башкарылуучу ток булагын иштеп чыгат. Бирок, бул схеманын практикалык кемчилиги жүк резисторунун эки учу да жерге туташтырылышы мүмкүн эмес.

Альтернатива катары, (21)-сүрөттө көрсөтүлгөн схема жүк каршылыгынын бир учу жерге туташтырылган чыңалууну токко конвертер менен камсыз кылат.

21-сүрөт – Чыңалуудан токко конвертер

Бул схеманы түйүн теңдемелерин төмөнкүдөй жазуу менен талдайбыз:

(53)

Акыркы теңдик ошол фактыны колдонот v₊ = V_-. Бул теңдемелерде беш белгисиз бар (v₊, v_in, v_чыккан, v, жана i_жүк). Жок кылабыз v₊ жана v_чыккан алуу үчүн,

(54)

Жүктөө агымы, i_жүк, жүккө көз каранды эмес, R_жүкжана чыңалуу айырмасынын функциясы гана, (v_in - v).

АРЫЗ

4-чыңалуудан токтун конвертер схемасын симуляциялоо

7.5 Жалпыланган импеданстар менен инвертирлөөчү күчөткүч

22-сүрөт – каршылыктын ордуна жалпыланган импедансты колдонуу

Теңдеменин (17) байланышы резистенттүү эмес компоненттерди камтуу үчүн оңой узартылат, эгерде R_j импеданс менен алмаштырылат, Z_j, жана R_F менен алмаштырылган Z_F. 22 (а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бир эле киргизүү үчүн чыгаруу төмөндөйт

(55)

Биз жыштык доменинде иштегендиктен, биз чыңалуу жана ток үчүн чоң тамгаларды колдонобуз, ошентип татаал амплитудалар.

(55) теңдемеге негизделген пайдалуу схемалардын бири Миллер интегратору, 22(b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Бул колдонмодо, пикир компоненти конденсатор болуп саналат, C, жана киргизүү компоненти резистор, R, ошондуктан

(56)

Теңдемеде (56) , s Лаплас трансформация оператору болуп саналат. синусоидалдык сигналдар үчүн, . Бул импеданстарды (55) теңдемеге алмаштырганда, алабыз

(57)

Татаал жыштык доменинде, 1 / с убакыт домениндеги интеграцияга туура келет. Бул инвертирлөөчү интегратор анткени туюнтма терс белгини камтыйт. Демек, чыгуу чыңалуу болуп саналат

(58)

кайда v_чыккан(0) баштапкы шарт болуп саналат. наркы v_чыккан конденсатордогу чыңалуу катары иштелип чыккан, C, убагында т = 0. Конденсаторду чыңалууга чейин заряддоо үчүн өчүргүч жабык v_чыккан(0) жана андан кийин т = 0 которгуч ачык. Биз электрондук өчүргүчтөрдү колдонобуз, алар жөнүндө биз 16-бөлүмдө кененирээк талкуулайбыз. Баштапкы абал нөлгө барабар болгон учурда, которгуч дагы эле учурда интеграторду нөлдүк чыгыш чыңалууга кайтаруу үчүн колдонулат. т = 0.

23-сүрөт – Инвертирлөөчү дифференциатордун мисалы

Эгерде кайтарым байланыш элементи резистор, ал эми кириш элементи конденсатор болсо, (23-сүрөттө көрсөтүлгөндөй), киргизүү-чыгарма байланышы болот.

(59)

Убакыт доменинде бул болуп калат

(60)
АРЫЗ

5- Инвертивдүү дифференциатор схемасынын үлгүсү

Схема катары иштеп жатат инвертивдүү дифференциатор. Эскертүү, кирүү конденсатору, Z_a = 1/sC, үчүн жолду камсыз кылбайт dc. Бул натыйжага таасир этпейт, анткени туруктуулуктун туундусу нөлгө барабар. Жөнөкөйлүк үчүн синусоидалдык киргизүү сигналын колдонолу. Теңдемени (59) кайра түзүү жана бул схеманын сандык маанилерин алмаштыруу менен, биз алабыз

(61)

Киргизүү чыңалуусу бул чынжыр аркылуу тескери (180° жылыш) жана андан кийин масштабдуу жана кайра жылдырылат (90° менен j-оператор) мааниси боюнча RCs кайда .

Модельдештирүүнүн натыйжалары (24) сүрөттө көрсөтүлгөн.

24-сүрөт – Инвертивдүү дифференциатор үчүн моделдөө натыйжалары

Киргизүүчү толкун формасы 0.5 вольтто чокуга жетет. Чыгуу чыңалуу 90 градус таза жылыш (кечигип) бар жана чыгуу чыңалуу болжол менен 0.314 вольт чокулары. Бул (61) теңдеменин натыйжасы менен жакшы дал келет.

Бул схема инвертивдүү дифференциатордун милдетин аткарарын көрсөтүү үчүн толкун формаларын да колдонсок болот. Чыгуу толкун формасы кирүү сигналынын эңкейишин константага чейин көрсөтөөрүн ырастайбыз. Туруктуу - бул чынжырдын чыңалуунун жогорулашы. Кирүүчү чыңалуудагы толкун формасынын эң чоң өзгөрүү ылдамдыгы анын нөлдүк кесилишинде болот. Бул чыгуу толкун формасы максималдуу (же минимум) жеткен убакытка туура келет. Өкүлчүлүктүү чекитти тандап, айталы, 0.5 мс убакытта жана графикалык ыкмаларды колдонуп, биз кириш чыңалуу толкун формасынын эңкейиштерин эсептейбиз.

(62)

Бул өзгөрүү ылдамдыгын масштабдоо (б.а., ) Теңдеме (60) боюнча чынжырдын чыңалуу жогорулашы боюнча биз эң жогорку чыңалуу болушун күтөбүз

(63)

7.6 Аналогдук компьютердик тиркемелер

Бул бөлүмдө дифференциалдык теңдемелерди чечүү үчүн колдонулган аналогдук компьютерди түзүү үчүн жай жана интеграторлор сыяктуу өз ара байланышкан оп-амп схемаларын колдонууну сунуштайбыз. Көптөгөн физикалык системалар сызыктуу дифференциалдык теңдемелер менен сүрөттөлөт, ошондуктан система аналогдук компьютердин жардамы менен талданышы мүмкүн.

25-сүрөт – Аналогдук компьютердик тиркеме

25-сүрөттөгү чынжырдагы токтун i(t) күчүн чечели. Киргизилген чыңалуу кыймылдаткыч функция жана баштапкы шарттар нөлгө барабар. Схема үчүн дифференциалдык теңдемени төмөнкүчө жазабыз:

(64)

Эми di/dt үчүн чечип, биз алабыз

(65)

Биз билебиз t > 0 үчүн,

(66)

(65) теңдемеден биз -di/dt биринчи интегралдоочу күчөткүчтүн киришинде 26-сүрөттө табылган үч мүчөнү кошуу менен түзүлөөрүн көрөбүз.

26-сүрөт – 25-сүрөт үчүн аналогдук компьютердик чечим

үч термин төмөнкүчө табылган:

1. Айдоо функциясы, -v(t)/L, v(t) инвертивдүү жай (Жай) аркылуу 1/L пайда менен өтүүдө түзүлөт.
2. Ri/L биринчи интегралдоочу күчөткүчтүн (Интегратор 1) чыгышын алып, аны күчөткүчтүн киришине суммалоочу күчөткүчтүн (жайкы) чыгышына кошуу менен түзүлөт.
3. Термин

(67)
экинчи интегратордун (Интегратор 2) чыгышы болуп саналат. Белги өзгөртүлүшү керек болгондуктан, биз аны бирдик пайдасынын инвертивдүү жай (жай) менен кошобуз.
Биринчи интегратордун натыйжасы (66) теңдемеден көрүнүп тургандай +i болот. Дифференциалдык теңдемедеги константалар аналогдук компьютердин резисторлорун жана конденсаторлорун туура тандоо менен белгиленет. Нөлдүк баштапкы шарттар 22(b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, конденсаторлордогу өчүргүчтөр аркылуу аткарылат.

7.7 Инвертивдүү эмес Миллер интегратору

27-сүрөт – Инвертирлөөчү эмес интегратор

Инвертирлөөчү эмес интеграторду иштеп чыгуу үчүн мурунку бөлүмдүн көз каранды ток генераторунун модификациясын колдонобуз. Схема 27-сүрөттө көрсөтүлгөндөй конфигурацияланган.
Бул 21-сүрөттөгү схемага окшош, бирок жүктүн каршылыгы сыйымдуулукка алмаштырылган. Биз азыр токту табабыз, Iload. Инвертирлөөчү чыңалуу, V-, Vo жана V- ортосундагы чыңалуунун бөлүнүшүнөн төмөнкүчө табылат:

(68)

V+ = V- болгондуктан, биз чечебиз жана табабыз
IL = Vin /R. Белгилей кетчү нерсе

(69)

мында s - Лапластын трансформация оператору. Vout / Vin функциясы анда

(70)

Ошентип, бизде убакыт доменинде

(71)

Ошентип, схема инвертивдүү эмес интегратор болуп саналат.

АРЫЗ

6-Инвертивдүү эмес интегратор Circuit Simulation

Корутунду

Операциялык күчөткүч электрондук системалар үчүн абдан пайдалуу курулуш материалы болуп саналат. Чыныгы күчөткүч дээрлик өтө жогорку пайда жана дээрлик чексиз киргизүү импедансы менен идеалдуу күчөткүч катары иштейт. Ушул себептен улам, биз аны схеманын компоненттерине кандай мамиле кылсак, ошондой мамиле кылсак болот. Башкача айтканда, биз ички иштешин жана электрондук мүнөздөмөлөрүн изилдөөгө чейин күчөткүчтү пайдалуу конфигурацияларга киргизе алабыз. Терминалдык мүнөздөмөлөрдү таануу менен биз күчөткүчтөрдү жана башка пайдалуу схемаларды конфигурациялай алабыз.
Бул бөлүм идеалдуу операциялык күчөткүчтү талдоо жана көз каранды булактарды колдонуу менен эквиваленттүү схема моделдерин иштеп чыгуу менен башталды. Бул бөлүмдүн башында биз изилдеген көз каранды булактар бул текстте изилдеген көптөгөн электрондук түзүлүштөр үчүн эквиваленттүү схемалардын курулуш материалдарын түзөт.
Андан кийин биз оп-амперди инвертирлөөчү күчөткүчкө, инвертивдүү эмес күчөткүчкө жана бир нече киргизүү күчөткүчкө айландыруу үчүн зарыл болгон тышкы байланыштарды изилдедик. Биз синхрондук теңдемелердин чоң системаларын чечүү зарылдыгын жокко чыгарган ыңгайлуу долбоорлоо ыкмасын иштеп чыктык.
Акыр-аягы, биз оп-амптин ар кандай татаал схемаларды, анын ичинде терс импеданстарга эквиваленттүү схемаларды (оң импеданстардын таасирин жокко чыгаруу үчүн колдонсо болот), интеграторлорду жана дифференциаторлорду куруу үчүн кантип колдонсо болорун көрдүк.

МУРУНКУ- 6. OP-AMP схемаларын ДОЛБООРУ

Клаасная 1. Ideal тарабында-ажыр