КСНУМКС. Дизајн оп-амп кругова
СТРУЈА - 6. Дизајн склопова оп-појачала
ПРЕВИОУС- КСНУМКС. Комбиновани инвертни и неинвертујући улази
Дизајн оп-амп кругова
Једном када је дата конфигурација оп-амп система, можемо анализирати да би се одредио излаз у смислу инпута. Ову анализу изводимо користећи процедуру о којој смо раније говорили (у овом поглављу).
Ако сада желите дизајн круг који комбинира инвертинг и не-инвертинг улазе, проблем је сложенији. У дизајнерском проблему, дата је жељена линеарна једначина, и оп-амп склоп мора бити дизајниран. Жељени излаз оперативног појачала лети може се изразити као линеарна комбинација улаза,
(30)
где X1, X2 ...Xn су жељени добици на неинвертирајућим улазима и Ya, Yb ...Ym су жељена добит на инвертујућим улазима. Једнаџба (КСНУМКС) је имплементирана са склопом слике (КСНУМКС).
Слика КСНУМКС - Вишеструко улазно лето
Овај круг је мало измењена верзија кола са сликом (КСНУМКС) (Инвертни и неинвертујући улази).
Слика КСНУМКС-Инвертинг и неинвертујући улази
Једина промена коју смо направили је да укључимо отпорнике између оп-амп улаза и масе. Тло се може посматрати као додатни улаз нула волти повезаних преко одговарајућег отпорника (Ry за инвертујући улаз и Rx за неинвертујући улаз). Додавање ових отпорника даје нам флексибилност у испуњавању било којих захтева осим оних из једначине (КСНУМКС). На пример, улазни отпори могу бити специфицирани. Било који или оба ова додатна отпорника могу се уклонити остављајући њихове вриједности у бесконачности.
Једнаџба (КСНУМКС) из претходног одељка показује да су вредности отпорника, Ra, Rb,…Rm R1, R2,…Rn су обрнуто пропорционални жељеним добитцима који су повезани са одговарајућим улазним напонима. Другим речима, ако је пожељно велико појачање на одређеном улазном терминалу, онда је отпор на том терминалу мали.
Када је добитак отворене петље оперативног појачала, G, је велики, излазни напон може бити написан у смислу отпорника прикључених на оперативни појачавач као у једначини (КСНУМКС). Једнаџба (КСНУМКС) понавља овај израз са благим поједностављењем и додавањем отпорника у масу.
(31)
Дефинишемо два еквивалентна отпора на следећи начин:
(32)
ПРИЈАВА
Анализирајте следеће коло помоћу ТИНАЦлоуд да одредите В.напоље у смислу улазних напона кликом на линк испод.
Мултипле Инпут Суммер Цирцуит Симулатион од стране ТИНАЦлоуд
Мултипле Инпут Суммер Цирцуит Симулатион од стране ТИНАЦлоуд
Видимо да је излазни напон линеарна комбинација улаза где је сваки улаз подељен са својим придруженим отпором и помножен са другим отпором. Умножавајући отпор је RF за инвертовање улаза и Req за неинвертујуће улазе.
Број непознаница у овом проблему је н + м +КСНУМКС (тј. Непознате вредности отпорника). Зато морамо да се развијамо н + м +КСНУМКС једначине како би се решиле ове непознанице. Можемо формулисати н + м од ових једначина одговарајућим коефицијентима у једначини (КСНУМКС). То јест, ми једноставно развијамо систем једнаџби из једначина (КСНУМКС), (КСНУМКС) и (КСНУМКС) на следећи начин:
(33)
Пошто имамо још три непознанице, имамо флексибилност да задовољимо још три ограничења. Типична додатна ограничења укључују разматрања улазног отпора и разумне вриједности за отпорнике (нпр. Не желите да користите прецизни отпорник за R1 једнак КСНУМКС-4 охмс!).
Иако није потребно за дизајнирање користећи идеалне оп-ампере, користићемо ограничење дизајна које је важно за не-идеалне оп-ампере. За не-инвертирајући оп-амп, Тхевенин отпор који гледа уназад од инвертујућег улаза обично се изједначава са оним који гледа уназад од неинвертујућег улаза. За конфигурацију приказану на слици (КСНУМКС), ово ограничење се може изразити на следећи начин:
(34)
Посљедња једнакост произлази из дефиниције RA из једначине (КСНУМКС). Замена овог резултата у Екуатион (КСНУМКС) даје ограничење,
(35)
(36)
Замена овог резултата у једначину (КСНУМКС) даје једноставан скуп једначина,
(37)
Комбинације једначина (КСНУМКС) и једначине (КСНУМКС) дају нам потребне информације за пројектовање кола. Ми бирамо вредност од RF и онда ријешите за различите улазне отпорнике користећи Екуатион (КСНУМКС). Ако вриједности отпорника нису у практичном распону, враћамо се и мијењамо вриједност отпорника повратне везе. Једном када ријешимо улазне отпорнике, онда користимо Екуатион (КСНУМКС) како бисмо присилили да отпори буду једнаки гледајући унатраг од два улаза оп-амп. Ми бирамо вредности од Rx Ry да се изнуди ова једнакост. Иако једначине (34) и (37) садрже битне информације за дизајн, једно важно разматрање је да ли треба укључити отпорнике између улаза оп-појачала и земље (Rx Ry). Рјешење може захтијевати понављање да би се добиле смислене вриједности (тј. Рјешење се може извести једнократно и доћи до негативних вриједности отпора). Из тог разлога представљамо нумерички поступак који поједностављује количину прорачуна[КСНУМКС]
Једначина (КСНУМКС) се може поново написати на следећи начин:
(38)
Замењујући једначину (КСНУМКС) у једначину (КСНУМКС) добијамо,
(39)
Подсјетимо се да је наш циљ ријешити за отпорнике вриједности у смислу Xi Yj. Дефинишите термине сумирања на следећи начин:
(40)
Тада можемо поново написати Екуатион (КСНУМКС) на следећи начин:
(41)
Ово је полазна тачка за нашу процедуру дизајнирања. Сећам се да Rx Ry су отпорници између уземљења, односно неинвертујући и инвертујући улази. Означен је повратни отпор RF и нови термин, Z, дефинише се као
(42)
Табела (КСНУМКС) - Дизајн појачала сумње
Можемо елиминисати један или оба отпорника, Rx Ryиз круга слике (КСНУМКС). То јест, било који или оба ова отпорника могу бити подешени на бесконачност (тј. Отворена кола). То даје три могућности дизајна. У зависности од жељених фактора множења који се односе на излаз на улаз, један од ових случајева даје одговарајући дизајн. Резултати су сумирани у табели (КСНУМКС).
Дизајн кола са ТИНА-ом и ТИНАЦ-ом
Постоји неколико алата доступних у ТИНА и ТИНАЦлоуд за оперативно појачало и дизајн кругова.
Оптимизација
ТИНАНепознати параметри кола у режиму оптимизације могу се аутоматски одредити тако да мрежа може произвести унапред дефинисану циљну излазну вредност, минималну или максималну. Оптимизација је корисна не само у дизајну кола, већ и у настави, како би се конструисали примери и проблеми. Имајте на уму да овај алат не ради само за идеална оп-појачала и линеарно коло, већ и за било који нелинеарни круг са стварним нелинеарним и другим моделима уређаја.
Размотримо окретни круг појачала са правим оперативним појачалом ОПАКСНУМКС.
Подразумевана поставка овог круга је излазни напон круга КСНУМКС
Ово можете лако проверити притиском на дугме ДЦ у ТИНАЦлоуд.
ПРИЈАВА
Анализирајте следеће коло помоћу ТИНАЦлоуд мрежног симулатора кола да бисте одредили В.напоље у смислу улазних напона кликом на линк испод.
ОПАКСНУМКС симулација круга са ТИНАЦлоудом
ОПАКСНУМКС симулација круга са ТИНАЦлоудом
Ако желите да ово припремите, треба да изаберете циљни Оут = КСНУМКСВ и параметар круга који треба да се одреди (Објекат оптимизације) Вреф. За овај објекат требало би да дефинишемо и регион који помаже у претраживању, али такође представља и ограничења.
Да бисте изабрали и поставили циљ оптимизације у ТИНАЦлоуд, кликните на Воут Волтаге пин и поставите опцију Оптимизатион Таргет на Иес
Затим кликните на дугме… у истој линији и подесите вредност на КСНУМКС.
Притисните ОК у сваком дијалогу да бисте завршили подешавања.
Хајде сада да изаберемо и подесимо објекат за оптимизацију Вреф.
Кликните Вреф, а затим дугме… у истој линији
Изаберите опцију Оптимизатион Објецт у листи на врху и поставите поље за оптимизацију / објекат.
Притисните ОК у оба дијалога.
Ако су поставке оптимизације успешно успеле, видећете знак >> на Оут и знак << на Врефу, као што је приказано доле.
Сада изаберите Оптимизација из менија Анализа и притисните РУН у оквиру за дијалог Оптимизација.
По завршетку оптимизације, пронађени Вреф, Оптимална вредност, биће приказан у дијалогу ДЦ Оптимизатион
Можете проучити поставке и покренути Оптимизацију на мрежи и провјерити симулацијом круга помоћу линка испод.
Покрените оптимизацију из менија Анализа, а затим притисните дугме ДЦ тако да видите резултат у оптимизованом кругу (КСНУМКСВ)
Онлине оптимизација и симулација кола са ТИНАЦлоудом
Имајте на уму да је у овом тренутку у ТИНАЦлоуд укључена само једноставна ДЦ оптимизација. Више опција за оптимизацију су укључене у оффлине верзију ТИНА-е.
АЦ Оптимизатион
Користећи оффлине верзију ТИНА-е, можете оптимизирати и редизајнирати АЦ струјне кругове.
Отворите МФБ КСНУМКСнд Цхебисхев ЛПФ.ТСЦ низак пролазни круг, од Примери Текас Инструментс Филтерс_ФилтерПро фасцикла ТИНА, приказано испод.
Покрени АЦ анализу / АЦ карактеристике преноса.
Појавиће се следећи дијаграм:
Круг има јединство (КСНУМКСдБ) Гаин и КСНУМКСкХз Цутофф фрекуенци.
Сада ћемо редизајнирати круг помоћу АЦ оптимизације и поставите ниску фреквенцију Гаин на КСНУМКСдБ и Цутофф фреквенцију на КСНУМКСХз.
белешке то је обично алат за оптимизацију који се примењује само на промене. У случају филтера можете користити алат за дизајн филтера. Ми ћемо се позабавити том темом касније.
Сада, користећи Оптимизацију, Гаин и Цутофф фреквенција су циљеви оптимизације.
Кликните на икону „Селецт Оптимизатион Таргет“ на траци са алаткама или у менију „Аналисис Оптимизатион Таргет“.
Курсор ће се променити у икону: 
. Кликните на пин Воут Волтаге са новим симболом курсора.
Појавиће се следећи дијалог:
Кликните дугмад АЦ Гоал Фунцтионс. Појавиће се следећи дијалог:
Потврдите избор у пољу за потврду Ниска пропусност и поставите циљну фреквенцију искључивања на 900. Сада означите поље за потврду Макимум и поставите Таргет на 6.
Затим изаберите параметре кола које желите да промените да бисте достигли циљеве оптимизације.
Кликните 
или линију Селецт Цонтрол Објецт у менију Аналисис.
Курсор ће се променити на симбол изнад. Кликните на ЦКСНУМКС кондензатор са овим новим курсором. Појавиће се следећи дијалог:
Притисните дугме за избор. Појавиће се следећи дијалог:
Програм аутоматски поставља опсег (ограничење) где ће се тражити вредност Оптимум. Крајња вредност за КСНУМКСн као што је приказано изнад.
Поновите исти поступак за Р2. Крајњу вредност поставите на 20к.
По завршетку подешавања за оптимизацију, изаберите Оптимизација / АЦ оптимизација (Трансфер) из менија Анализа.
Појавиће се следећи дијалог:
Прихватите подразумеване поставке притиском на ОК.
Након кратког израчуна, нађе се оптимални параметар и појављују се промењени параметри компоненте:
На крају провјерите резултат помоћу симулације круга који изводи Рун АЦ Аналисис / АЦ Трансфер Цхарацтеристиц.
Као што је приказано на дијаграму, постигнуте су циљне вриједности (Гаин КСНУМКСдб, Цут-офф фрекуенци КСНУМКСХз).
Користећи алат за дизајнер круга у ТИНА и ТИНАЦлоуд
Други метод метода дизајнирања кола у ТИНА-и и ТИНАцлоуд-у је коришћење уграђеног алата Цирцуит Десигнер који се зове једноставно Десигн Тоол.
Алат за дизајн ради са дизајнерским једначинама вашег кола да би се осигурало да наведени уноси резултирају наведеним излазним одзивом. Алат захтијева од вас изјаву о улазима и излазима и односима између вриједности компоненти. Алат вам нуди решење које можете користити за решавање проблема и за различите сценарије. Израчунате вредности компоненти се аутоматски подешавају у шеми и можете проверити резултат симулацијом.
Хајде да дизајнирамо АЦ појачање истог кола помоћу нашег алата Цирцуит Десигнер.
Отворите круг из директоријума Десигн Тоол у ТИНАЦлоуд. Појавиће се следећи екран.
Сада ћемо покренути АЦ Аналисис / АЦ Трансфер Цхарацтеристиц.
Појавиће се следећи дијаграм:
Сада ћемо редизајнирати круг да би добио јединствен добитак (КСНУМКСдБ)
Позовите Редесигн тхис Цирцуит из менија Тоолс
Појавиће се следећи дијалог.
Подесите Гаин на -КСНУМКС (КСНУМКС дБ) и притисните дугме Рун.
Израчунате нове вредности компоненти ће се одмах појавити у уређивачу шеме, црвене боје.
Притисните дугме Прихвати.
Промене ће бити финализиране. Поново покрените АЦ Аналисис / АЦ Трансфер Цхарацтеристицс да бисте проверили редизајнирано коло.
————————————————————————————————————————————————— —-
1Ову технику је осмислио Пхил Врбанциц, студент на Калифорнијском дрзавном универзитету, Лонг Беацх, и представљен у раду предатим на ИЕЕЕ конкурсу за награду за Регион ВИ.