5. Практикалык Оп-ажыр
УЧУРДА - 5. Практикалык Op-amps
МУРДА- 4. Өндүрүүчүлөрдүн техникалык шарттары
Практикалык Оп-ажыр
Практикалык Оп-камалып болжол менен алардын эң жакшы өкүлдөрү, ал эми кээ бир маанилүү жагынан айырмаланат. Бул айырмачылыктар терс райондук көрсөткүчтөрүнө таасир этиши мүмкүн, анткени ал райондук дизайнер, иш жүзүндө иштеп-AMPS жана идеалдуу тарабында-AMPS ортосундагы айырмачылыктарды түшүнүүгө үчүн маанилүү болуп саналат.
Биздин максатыбыз практикалык op-ampтин деталдуу моделин иштеп чыгуу - идеалдуу эмес шаймандын эң олуттуу мүнөздөмөлөрүн эске алган модель. Биз практикалык оп-амперди сүрөттөө үчүн колдонулган параметрлерди аныктоодон баштайбыз. Бул параметрлер op-amp өндүрүүчүсү берген маалымат баракчаларындагы тизмеде көрсөтүлгөн.
Мазмуну 1 үч тарабында-AMPS үчүн параметр маанилери санап, μA741 болуп үчөөнүн бири. Биз колдонгон μA741 ыкчам күчөткүчтөр үчүн мисалдар жана акырына карата бөлүмдө көйгөйлөрдүн көп төмөнкү себептерден улам: (1) көп IC өндүрүүчүлөр тарабынан ойлоп табылган, (2) алар электроника өнөр жайы боюнча абдан көп кездешет, жана ( 3), алар жалпы максаты ички-толтурулат тарабында-камалып, жана алардын касиеттери, башка тарабында-кусым түрлөрү менен мамиле салыштыруу максатында шилтеме катары колдонууга болот. ар кандай параметрлер төмөнкү бөлүмдөрдөн аныкталат да, эмгекке типтүү баалуулуктарды табуу үчүн стол 9.1 жөнүндө чечим кабыл алынууга тийиш.
1-таблица - Оп-ампер үчүн параметрлердин мааниси
идеалдуу жана реалдуу тарабында-AMPS ортосунда олуттуу айырма чыңалуу пайда болот. идеалдуу тарабында-и чексиз жакындап бир чыңалуу пайда бар. иш жүзүндө тарабында-и жыштык өсүш төмөндөйт чендүү чыңалуу пайда бар (ал кийинки бөлүмдө кененирээк бул изилдөө).
5.1 Open-Loop Voltage кйрйс (G)
бир тарабында-өнүгүү ачык-луп чыңалуу пайда пикир жок киргизүү кубатуулуктагы өзгөртүшү Output Voltage өзгөрүүсүнө карата катышы. Voltage пайда болгон бирдиксиз саны болуп саналат. белгиси G ачык-луп чыңалуу пайда көрсөтүү үчүн колдонулат. Оп-камалып төмөнкү жыштыктагы ресурстар боюнча жогорку чыңалуу пайда бар. тарабында-и өзгөчөлүгү millivolt күнүнө же decibels-жылы (дБ) VOLTS боюнча чыңалуу пайда санап [20log катары аныкталат10(vчыккан/vin)].
5.2 Өзгөртүлгөн Оп-и модели
Figure 14 көзкараш тарабында-и моделдин өзгөртүлгөн нускасын көрсөтүп турат. Биз киргизүү каршылык кошуп көзкараш моделин өзгөртүп жатышат (Ri), Чыгаруу каршылык (Ro), Жана жалпы-режими каршылык көрсөтүү (Rcm).
Figure 14 - Өзгөртүлгөн тарабында-и модели
Бул параметрлер мүнөздүү баалуулуктар (741 тарабында-өнүгүү үчүн) болуп саналат
Биз азыр тарабында-и аткарылышын карап үчүн Figure 15 кыдырып карап көрөлү. тарабында-өнүгүү жана схема- менен эмес схема- салымдар катар каршылык бар булактар менен шартталган. тарабында-өнүгүү көлөмү бир каршылыктын аркылуу киргизүү кайра кайтарып жүрөт RF.
эки салым айдап булактары белгиленет vA жана v1Менен байланышкан бир катар реостаты бар RA жана R1. киргизүү схемасында канчалык татаал болсо, анда бул реостаты деп схемотехникасын Thevenin кимди катары каралышы мүмкүн.
Figure 15 - Оп-и райондук
5.3 Input Юбилейлик Voltage (Vio)
идеалдуу тарабында-өнүгүү үчүн киргизүү чыңалуу нөл болсо, Output Voltage да нөл. Бул иш жүзүндө тарабында-өнүгүү үчүн туура эмес болуп саналат. The киргизүү ордун чыңалуу, Vio, Нөлгө барабар чыгуу Voltage үчүн зарыл болгон ар түрдүү киргизүү кубатуулуктагы катары аныкталат. Vio идеалдуу тарабында-өнүгүү үчүн нөлгө барабар. типтүү балл Vio 741 тарабында-өнүгүү үчүн 2 MV болуп саналат. Бир эмес нөл балл Vio тарабында-и Ошентип, ири өндүрүш алып, ордун кандайдыр бир салымын күчөтүп, анткени кетъъсъ да туура эмес, dc ката.
төмөнкү ыкма киргизүү ордун Voltage өлчөө үчүн колдонсо болот. Тескерисинче нөлгө көлөмүн мажбурлоо максатында Input Voltage ар караганда, Figure 16 көрсөтүлгөндөй киргизүү, нөлгө барабар, ал эми чыгуу чыңалуу бааланат.
Figure 16 - VIO өлчөө үчүн техника
нөлдүк киргизүү кубатуулуктагы натыйжасында чыгаруу чыңалуу деп аталат чыгаруу DC ордун Voltage. киргизүү ордун чыңалуу тарабында-өнүгүү ачык-луп пайда бул санын бөлүнүп алынат.
киргизүү ордун кубатуулуктагы таасири Figure 17 көрсөтүлгөндөй тарабында-и моделдин киргизилиши мүмкүн.
киргизүү ордун Voltage, анын ичинде тышкары, идеалдуу тарабында-и модели ары төрт реостаты кошуу менен өзгөртүлдү. Ro болуп саналат чыгаруу каршылык. The киргизүү каршылык тарабында-өнүгүү боюнча, Ri, Схема- менен эмес схема- терминалдары менен өлчөнөт. моделин негиз эки ресурстардын ар бириктирүүчү каршылыктын бар.
Булар жалпы-режими реостаты, Жана ар бир 2 барабарRcm. салымдар Figure 16 эле чогуу байланыштуу болсо, бул эки каршылыгы менен катар бар, жерге чейин аралаш Thevenin каршылык көрсөтүү болуп саналат Rcm. тарабында-и идеалдуу болсо, Ri жана Rcm ыкма Infinity (башкача айтканда, ачык райондук) жана Ro нөлгө барабар (башкача айтканда, кыска райондук) болуп саналат.
Figure 17 - Input ордун чыңалуу
Figure 18 (а) көрсөтүлгөн тышкы тарам ордун кубатуулуктагы таасирин жокко үчүн колдонсо болот. Бир өзгөрмөлүү чыңалуу схема- киргизүү терминалына колдонулат. Бул кубатуулуктагы туура тандоо ордун киргизүү жокко чыгарат. Ошо сыяктуу эле, Figure 18 (б) Бул салмактуулук Райондук эмес схема- киргизүү колдонулат турат.
Figure 18 - Offset чыңалуу салмак
АРЫЗ
Төмөнкү шилтемени басуу менен TINACloud Райондук Simulator менен онлайн моделдөө 18 (а) микросхемы киргизүүнү толуктаган Voltage табууга сыноо болот.
Киргизүү толуктаган Voltage табууга Райондук окшош (а) TINACloud менен
Киргизүү толуктаган Voltage табууга Райондук окшош (а) TINACloud менен
АРЫЗ
Сиз 18 салымын толуктаган табууга кандайча сыналышы мүмкүн (б) төмөнкү шилтемени басуу менен TINACloud Райондук Simulator менен онлайн моделдөө районго:
Киргизүү толуктаган Voltage табууга Райондук окшош (б) TINACloud менен
Киргизүү толуктаган табууга Райондук МАШЫГУУ (б) TINACloud менен
5.4 Input Bias Current (IBias)
идеалдуу тарабында-кусым салымдар жок агымын жакындайт да, иш жүзүндө иштеп-ажыр бир катасын учурдагы ар бир киргизүү терминал кирүүгө уруксат. IBias болуп саналат dc киргизүү транзистордон азыркы жана типтүү балл 2 ООО болуп саналат. булагы импеданстар аз калганда, IBias ал киргизүү кубатуулуктагы салыштырмалуу аз өзгөртүү себеп болот, себеби, бир аз таасир этет. Бирок, жогорку импеданстар айдоо микросхемалардын менен, бир аз азыркы ири кубатуулуктагы алып келиши мүмкүн.
катасын учурдагы Figure 19 көрүнүп тургандай, эки учурдагы Куюштурууну катары тутунган болот.
Figure 19 - Offset чыңалуу салмак
Бул Куюштурууну мааниси булагы импеданстар көз каранды эмес. The катасын учурдагы эки учурдагы Куюштурууну орточо алынган мааниси катары аныкталат. Ошентип,
(40)
эки жууна турган баалуулуктардын ортосундагы айырма катары белгилүү киргизүү ордун учурдагы, Iio, Жана берилген
(41)
Киргизүү-катасын учурдагы жана киргизүү ордун учурдагы эки температурасы көз каранды болуп саналат. The киргизүү кээмэйин учурдагы температурасы баасы температурасы өзгөртүү катасын заряд өзгөрүүсүнө карата катышы катары аныкталат. Бир типтүү балл 10 nДене-саналат /oC. The киргизүү ордун учурдагы температурасы баасы температуранын өзгөрүшүнө ордун учурдагы баллдык өзгөрүүсүнө карата катышы катары аныкталат. Бир типтүү наркы -2nA /oC.
Figure 20 - Input катасын учурдагы модель
киргизүү кээмэйин агымдар, биз азыркы ордун киргизүү өтө чала аткарылат деп ойлойбуз жерде Figure 20, анын тарабында-и моделдин киргизилиши.
Ушул,
Сүрөт 21 (а) - район
Биз киргизүү кээмэйин агымынан улам чыгуу Voltage табуу үчүн бул моделди талдап чык.
Figure 21 (а) схема- менен эмес схема- салымдар реостаты аркылуу негиз туташкан бир тарабында-и район көрсөтөт.
райондук Figure 21 (б) аны алмаштыруучу документтер менен алмаштырылган каксак, Vio. Биз мындан ары да кам көрүү менен Figure 21 (с) кыдырып жөнөкөйлөтүү Ro жана Rжүк. Башкача айтканда, биз ойлойбуз RF >> Ro жана Rжүк >> Ro. Output жүктөө талаптар, адатта, бул барабарсыздыктар аткарылышын камсыздоо.
райондук дагы көз каранды чыңалуу булагы жана каршылыктын сериясы айкалышы көз каранды учурдагы булагы жана каршылыктын параллелдүү айкалыштыруу менен алмаштырылган Figure 21 (г) менен жөнөкөйлөтүлгөн.
Акыр-аягы, биз Figure 21 (е) жөнөкөйлөтүлгөн барабар алуу үчүн кайра чыңалуу булактардан да учурдагы булактарын реостаты жана өзгөртүү айкалыштыруу.
Figure 21 (б) жана (с) - Input катасын таасирлери
Биз чыгуу Voltage таба турган укурук аркалашат колдонушат.
(43)
кайда
(44)
жалпы-режими каршылык көрсөтүү, RcmКөпчүлүк тарабында-AMPS үчүн бир нече жүз megohms чегинде турат. ошондуктан
(45)
Эгерде биз мындан ары деп ойлошот Go чоң эмес, иш козгоо кыйын (43) Equation болот.
(46)
Сүрөт 21 (д) жана (е) - Input катасын таасирлери
Белгилей кетчү нерсе, эгер наркы R1 барабар болуп тандалса, анда Output Voltage нөл. Биз ушул талдоонун тыянакка dc каршылык чыккан V+ жерге барабар болушу керек dc каршылык чыккан V- жерге. Биз муну пайдаланып, катасын балансы өзүбүздүн оюбуз көп жолу кедерги болгон. Бул схема- жана азык-схема- терминалдардын саны, алардын ичинен экөө тең маанилүү бир бар dc жерге жол киргизүү катасын агымынын таасирин азайтуу үчүн.
22-сүрөт - 1-мисал үчүн конфигурациялар
мисал 1
Figure 22 кайда Ырасталыштар үчүн чыгаруу Voltage табуу IB = 80 nA = 8 10-8 A.
Solution: Биз Figure 46 (а) райондо чыгуу тирешүүлөрдүн таба тендештир (22) жөнөкөйлөтүлгөн түрүн колдонушат.
Figure 22 (б) чынжыры, биз алуу
АРЫЗ
Ошондой эле, сиз төмөнкү шилтемени басуу менен, анын Interpreter куралды колдонуп, TINACloud райондук тренажердун бул, эсептешүүлөрдү жүзөгө ашыруу мүмкүн.
Киргизүү Bias Current моделдөө, райондук келин TINACloud менен
Киргизүү Bias Current моделдөө, райондук келин TINACloud менен
5.5 Common-Mode баш тартуу
эки киргизүү тирешүүлөрдүн айырмасын күчөтүш үчүн тарабында-кусым кадимкидей колдонулат. Ошондуктан иштейт түрдүү режими. Ушул эки кириштин ар бирине кошулган туруктуу чыңалуу айырмачылыкка таасир этпеши керек жана ошондуктан аны чыгарууга өткөрбөө керек. Практикалык учурда, кириштердин туруктуу же орточо мааниси кылат чыгаруу Voltage таасирин тийгизет. Биз эки ресурстарды гана бирдей бөлүгүн эске алсак, биз белгилүү болгон карап жатышат жалпы режими.
Figure 23 - Common режими
Биз чыныгы тарабында-өнүгүү эки киргизүү терминалдардын саны, алардын ичинен жалпы булагы кубатуулуктагы чогулуп, анан байланыштуу болот деп элестетели. Бул Figure 23 көрүнүп турат. Output Voltage идеалдуу учурда нөлгө барабар болот. практикалык учурда, ушул чыгаруу эмес нөлгө барабар. колдонулуучу киргизүү кубатуулуктагы эмес нөл Output Voltage карата катышы жалпы-режими чыңалуу пайда, Gcm. The жалпы-режими баш катышы (CMRR) карата катышы катары аныкталат dc ачык-укурук ээ, Go, Жалпы режим пайда болот. Ошентип,
(47)
CMRR мүнөздүү баалуулуктар 80 тартып 100 DB болмокчу. Бул мүмкүн болушунча жогорку CMRR ээ болмок.
5.6 Энергия менен камсыз кылуу тартуу катышы
Электр энергиясы менен камсыздоо баш катышы электр менен жабдуу кубатуулуктагы өзгөртүүлөрдү четке тарабында-өнүгүү жөндөмдүүлүгүнө бир чара болуп саналат. системасын иштеп чыгуу баскычында учурдагы бир өзгөрмө суммасын бурулган болсо, жабдуу чыңалуу өзгөрүшү мүмкүн. менен камсыз кылуу кубатуулуктагы Бул жүк жасалма өзгөртүү ошол эле камсыз бөлүшкөн башка күчөткүчтөр иш өзгөрүүлөрдү алып келиши мүмкүн. Бул катары белгилүү кайчылаш-баарлашууЖана туруксуздукту алып келиши мүмкүн.
The Электр энергиясы менен камсыздоо баш катышы (PSRR) Өзгөрүүсүнө карата катышы vчыккан электр кубатынын чыңалуусунун жалпы өзгөрүшүнө. Мисалы, оң жана терс берүүлөр ± 5 В ден ± 5.5 В чейин өзгөрүлүп турса, жалпы өзгөрүү 11 - 10 = 1 В түзөт. Адатта, оп-амперлердин PSRR көлөмү болжол менен 30 мкВ / В түзөт.
менен камсыз кылуу кубатуулуктагы өзгөртүүлөрдү төмөндөтүү үчүн, оп-AMPS ар бир тобу үчүн электр энергиясы менен камсыз болушу керек баш тарткандарга (Башкача айтканда, алыскы) башка топтордун адамдардан. Бул тарабында-AMPS бир топ өз ара баш катырууда. Иш жүзүндө, ар бир басылган райондук карта 0.1-μF керамикалык же 1-μF тантал емкостный аркылуу негиз тоготпой ташуу линиясын болушу керек. Бул жүк айырмачылыктар башка карталары менен камсыз кылуу аркылуу олуттуу тамак эмес, деп кепилдик берет.
5.7 Output каршылыгы
чыгаруу каршылык аныктоодо алгачкы кадам катары, RчыкканБиз Figure 24 үзүк сызыктар тиркелген кутуга көрсөтүлгөн тарабында-и районго үлүшү Thevenin барабар болот. биз ушул талдоонун чегерүү учурдагы жана чыңалуу четке кагып жатканын белгилешет.
(24)
Схемада көз карандысыз булактар болбогондуктан, Февениндин эквиваленттүү чыңалуусу нөлгө барабар, андыктан чынжыр бир каршылыкка барабар. Резистордун маанисин резистордун айкалыштарын колдонуу менен табуу мүмкүн эмес. Эквиваленттүү каршылыкты табуу үчүн, чыңалуу булагы, v, чыккан сымдарга колдонулат деп ойлойбуз. Андан кийин пайда болгон токту эсептейбиз, iЖана катышын алып v/i. Бул Thevenin туруштук берет.
25-сүрөт (а бөлүгү) - Февенинге барабар схемалар
Figure 25 (бир бөлүгү б)
Figure 25 (а) колдонулуучу электр кубаттуулук булагын турат. райондук Figure 25 (б) көрсөтүлгөн деп жөнөкөйлөтүлгөн.
райондук ары Figure 25 (с) көрсөтүлгөн кыскартылган биз төмөнкүдөй эки жаңы реостаты аныктайт, мүмкүн:
(48)
Биз алгандыгы жаса R 'A << (R '1 + Ri) жана Ri >> R '1. Figure 25 (г) жөнөкөйлөтүлгөн райондук жыйынтык.
киргизүү айырма чыңалуу, vdБир чыңалуу бөлүп катышы аркылуу бул жөнөкөйлөтүлгөн районго турат.
(49)
чыгаруу каршылык табуу үчүн, биз чыгуу укурук аркалашат жазуу менен баштайт.
(50)
25-сүрөт (с жана г бөлүктөрү) - Тевениндин эквиваленттүү схемалары кыскарган
чыгаруу каршылык анда тендештир (51) тарабынан берилет.
(51)
Көпчүлүк учурларда, Rcm абдан чоң экенин R 'A»RA жана R1"»R1. Equation (51), нөлдүк жыштык чыңалуу пайда колдонуу менен жөнөкөйлөтүлгөн болот Go. натыйжасы Equation (52) болуп саналат.
(52)
АРЫЗ
Төмөнкү шилтемени чыкылдатып, TINACloud райондук симуляторун колдонуп, схеманын симуляциясы менен 25 (а) чынжырынын Чыгыш Импедансын эсептей аласыз.
TINACloud менен Opamp Райондук моделдөөнүн Output импеданстар
TINACloud менен Opamp Райондук моделдөөнүн Output импеданстар
мисал 2
Figure 26 көрсөтүлгөндөй, биримдик-утуш туруучу өндүрүүнүн импеданстар табуу.
Figure 26 - биримдик пайда туруучу
Solution: Figure 26 боюнча райондук Figure 24 кайра районго салыштырганда кийин, биз муну таба алган
Ошондуктан,
Биз Figure 51 (с) жөнөкөйлөтүү алып барабарсыздыктар бул учурда колдонулат деп ишенем жок болгондуктан, иш козгоо кыйын (25) колдонуу мүмкүн эмес. Башкача айтканда, жөнөкөйлөтүү талап кылат
Бул жөнөкөйлөтүү болбосо, райондук Figure 27 көрсөтүлгөн түрүндө болот.
Figure 27 - Биримдик пайда туруучу үчүн бирдей райондук
Бул райондук төмөнкү мамилелерди таап анализделген:
бул тендемелердин биринчи биз деп эсептешет Ro<< (R '1+Ri) << 2Rcm. чыгаруу каршылык кийин берилет
Биз дагы бир жолу нөл жыштык чыңалуу пайда колдонуу кайда, Go.