6. Op-amplik kontaktlarning nusxalarini loyihalash
Hozirgi - 6. Op-amp davrlarini loyihalash
PREVIOUS - 5. Birlashtirilgan inverting va inverting bo'lmagan kirishlar
Op-amperli qurilmalarni loyihalash
Op-amp tizimi konfiguratsiyasi berilganidan so'ng, biz buni qila olamiz Tahlil qiling chiqindilarni kiritish bo'yicha tizimni aniqlash. Biz ushbu tahlilni avvalroq muhokama qilingan protseduradan (ushbu bobda) amalga oshirmoqdamiz.
Agar hozir xohlasangiz dizayn ham inverting va inverting bo'lmagan kirishlarni birlashtiradigan elektron bu muammo yanada murakkab. Dizayn muammosida istalgan lineer tenglama beriladi va op-amp davri ishlab chiqilishi kerak. Operatsion kuchaytirgichning istalgan chiqishi kirishning lineer kombinatsiyasi sifatida ifodalanishi mumkin,
(30)
qayerda X1, X2 ...Xn noto'g'ri kiritilmaydigan kirishlardagi istalgan daromad va Ya, Yb ...Ym inverting kirishlaridagi kerakli daromad hisoblanadi. Tenglama (30) shakl (14) davri bilan amalga oshiriladi.
Shakl 14 - Bir nechta yozish yozuvi
Ushbu elektron shaklning (13) elektron biroz o'zgartirilgan versiyasi (Inverting va inverting bo'lmagan kirishlar).
Shakl 13 - Inverting va inverting bo'lmagan kirishlar
Biz yaratgan yagona o'zgarish op-amp usuli va tuproq orasidagi qarshiliklarni kiritishdir. Tuproq mos keladigan rezistor orqali bog'langan nol voltsli qo'shimcha kirish sifatida ko'rilishi mumkin (Ry va inverting kiritish uchun Rx noto'g'ri kiritishda). Ushbu rezistorlarning qo'shilishi bizni tenglama (30) dan tashqari har qanday talablarni qondirishda moslashuvchanlikni beradi. Misol uchun, kirish qarshiliklari aniqlanishi mumkin. Ushbu qo'shimcha rezistorlarning har ikkisi yoki ikkalasi ham qadriyatlari abadiylikka erishish orqali o'chirilishi mumkin.
Oldingi bobdagi tenglama (29) qarshiliklarning qiymatlari, Ra, Rb...Rm va R1, R2...Rn mos keladigan kirish kuchlanishlari bilan bog'liq bo'lgan istalgan qobiliyatga teskari proportsionaldir. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar ma'lum bir kirish terminalida katta daromad talab qilingan bo'lsa, unda u terminalda qarshilik kam bo'ladi.
Operatsion kuchaytirgichning ochiq aylanishining oshishi, G, katta bo'lsa, chiqish zo'riqishida Tenglama (29) kabi operatsion kuchaytirgichga bog'langan rezistorlar uchun yozilishi mumkin. Tenglama (31) bu ifodani yengil soddalashtirish va rezistorlarni erga qo'shish bilan takrorlaydi.
(31)
Quyidagi kabi ikkita munosib qarshilik belgilaydi:
(32)
ILOVA
V ni aniqlash uchun TINACloud yordamida quyidagi sxemani tahlil qilingtashqarida Quyidagi havolani bosish orqali kirish kuchlanish jihatidan.
TINACloud tomonidan bir nechta kirib yozgi simulyatsiya
TINACloud tomonidan bir nechta kirib yozgi simulyatsiya
Chiqish kuchlanishining har bir uskuna tegishli qarshiligi bilan bo'linadigan va boshqa qarshilik bilan ko'paytiriladigan kirishning lineer birikmasidir. Ko'tarilish qarshilik RF va inverting kirishlar uchun Req noto'g'ri kiritilgan ma'lumotlar uchun.
Bu muammoning noma'lum bo'lganlari soni n + m +3 (ya'ni noma'lum qarshilik qiymatlari). Shuning uchun biz rivojlanishimiz kerak n + m +Ushbu noma'lumlarni hal qilish uchun 3 tenglamalari. Biz shakllantirishimiz mumkin n + m (30) tenglama bilan solishtirganda, bu tenglamalarning Ya'ni, tenglamalar (30), (31) va (32) tenglamalar tizimini quyidagicha ishlab chiqamiz:
(33)
Uchta noma'lumligimiz tufayli, biz uchta cheklovni qondirish uchun moslashuvchanmiz. Odatda qo'shimcha cheklashlar kirish qarshiligi masalalarini o'z ichiga oladi va rezistorlar uchun oqilona qadriyatlarga ega (masalan, siz uchun sezgir qarshiligi R1 10ga teng-4 ohms!).
Ideal op-amps yordamida dizayn uchun zarur bo'lmasa-da, ideal bo'lmagan op-amplar uchun muhim bo'lgan dizayn cheklovidan foydalanamiz. Noto'g'rilanmagan op-amp uchun inverting kirishidan orqaga qaragan Thevenin qarshiligi odatda noto'g'ri inverting usulidan qaraganda tenglashtiriladi. Shaklda (14) ko'rsatilgan konfiguratsiya uchun ushbu cheklash quyidagicha ifodalanishi mumkin:
(34)
Oxirgi tenglik ta'rifidan kelib chiqadi RA Tenglama (32) dan. Ushbu natijani tenglama (31) ga almashtirish cheklovni keltirib chiqaradi,
(35)
(36)
Ushbu natijani tenglama (33) ga almashtirish oddiy oddiy tenglamalar to'plamini beradi,
(37)
Tenglama (34) va Tenglama (37) birikmalari bizga elektronni loyihalash uchun kerakli ma'lumotlarni beradi. Biz qiymatni tanlaymiz RF Keyin turli xil kirish qarshiligi uchun Denklem (37) yordamida eching. Rezistorlarning qiymatlari amaliy doirada bo'lmasa, orqaga qaytib, qayta besleme qarshiligi qiymatini o'zgartiramiz. Biz kirish qarshiligi uchun qaror qabul qilgandan so'ng, qarshiliklarni qarama-qarshiliklarni ikki op-ampli kirishdan teng ravishda qarashga majbur qilish uchun Denklem (34) dan foydalanamiz. Biz qiymatlarni tanlaymiz Rx va Ry bu tenglikni majburlash. Tenglama (34) va (37) dizayn uchun muhim ma'lumotlarni o'z ichiga olgan bo'lsa-da, op-amp kirishlari va tuproq orasidagi rezistorlarni kiritish yoki kiritmaslik muhim ahamiyatga ega (Rx va Ry). Echimiy yechimlardan mazmunli qadriyatlarni olishni talab qilishi mumkin (masalan, siz bir martalik ishni bajarishingiz va salbiy qarshilik qiymatiga ega bo'lishingiz mumkin). Shuning uchun biz hisob-kitoblar miqdorini soddalashtiradigan sonli protsedurani taqdim etamiz[1]
Tenglama (34) quyidagi kabi qayta yozish mumkin:
(38)
Tenglama (37) tenglama (38) ga tenglashtiramiz,
(39)
Esda tutingki, bizning maqsadimiz qarshilik qiymatlari uchun echim topishdir Xi va Yj. Summa shartlarini quyidagicha belgilaymiz:
(40)
Keyin quyidagi tenglamani (39) qayta yozishimiz mumkin:
(41)
Bu bizning dizayn jarayonimiz uchun boshlang'ich nuqtadir. Esingizda bo'lsin Rx va Ry navbati bilan tuproq va teskari va teskari kirishlar orasidagi rezistorlardir. Teskari qarshilik belgilanadi RF va yangi muddat, Z, deb ta'riflanadi
(42)
Jadval (1) -Summing Amplifikat Dizayni
Biz qarshiliklarning ikkalasini yoki ikkalasini ham yo'q qila olamiz, Rx va Ry, Shakl o'chirib (14). Ya'ni, bu qarshiliklarning har ikkalasi ham, har ikkalasi ham abadiylikka o'rnatilishi mumkin (ya'ni ochiq davr). Bu uchta dizayn imkoniyatini beradi. Kiritilgan chiqindiga tegishli bo'lgan ko'paytirishning kerakli omillariga qarab, ushbu holatlardan biri tegishli dizaynni beradi. Natijalar jadvalda (1) umumlashtiriladi.
TINA va TINACloud bilan loyihalashtirilgan
TINA va TINACloud operatsion kuchaytirgichlari va elektron dizayni uchun bir nechta uskunalar mavjud.
optimallashtirish
TINAOptimallashtirish tartibi noma'lum elektron parametrlari avtomatik ravishda aniqlanishi mumkin, shunda tarmoq oldindan belgilangan maqsadli chiqish qiymatini ishlab chiqishi mumkin, minimal yoki maksimal. Optimizatsiya nafaqat sxemalarni loyihalashda, balki o'qitishda, misollar va muammolarni tuzishda ham foydalidir. Shuni esda tutingki, ushbu vosita nafaqat ideal op-amperlar va chiziqli elektronlar uchun, balki boshqa chiziqli bo'lmagan va boshqa qurilmalar modellari bo'lgan har qanday chiziqli bo'lmagan elektronlar uchun ishlaydi.
Inverting kuchaytirgich devorini haqiqiy operatsion kuchaytiruvchi OPA350 bilan tasavvur qiling.
Ushbu o'chirgichning standart sozlamalari bo'yicha elektronning chiqish zo'riqishida 2.5 bo'ladi
Buni osonlik bilan TINACloud-dagi DC tugmasini bosish orqali tekshirishingiz mumkin.
ILOVA
V ni aniqlash uchun TINACloud onlayn elektron simulyatori yordamida quyidagi sxemani tahlil qilingtashqarida Quyidagi havolani bosish orqali kirish kuchlanish jihatidan.
TINACloud bilan OPA350 O'chirish Simulyatsiyasi
TINACloud bilan OPA350 O'chirish Simulyatsiyasi
Agar buni tayyorlash uchun buyurtma berilsa, biz Out = 3V maqsadini va Vref (optimallashtirish obyekti) aniqlanadigan elektron parametrini tanlashimiz kerak. Ushbu ob'ekt uchun biz qidirishga yordam beradigan, shuningdek cheklovlarni ifodalovchi mintaqani ham aniqlashimiz kerak.
TINACloud-da optimallashtirish maqsadini tanlash va sozlash uchun Vout Voltage pin-ga teging va optimallashtirish maqsadini Ha-ni tanlang.
Keyin bir qatorda ... tugmachasini bosing va qiymatni 3-ga qo'ying.
Sozlamalarni tugatish uchun har bir dialog oynasida OK tugmasini bosing.
Endi Vref optimallashtirish ob'ektini tanlaymiz va o'rnatamiz.
Xuddi shu satrda Vref ... ni bosing
U optimallashtirish / ob'ektni belgilash katakchasini yuqoridagi ro'yxatda optimallashtirish obyektini tanlang.
Ikkala muloqot qutisida OK ni bosing.
Agar optimallashtirish sozlamalari muvaffaqiyatli amalga oshirilgan bo'lsa, siz quyida ko'rsatilgandek >> chiqish va Vref-da << belgisini ko'rasiz.
Keling, tahlil menyusida Optimisation-ni tanlang va optimallash bilan muloqot oynasida RUNga bosing.
Optimallashtirishni tugatgandan so'ng, topilgan Vref, optimal qiymat DC Optimallashtirish oynasida ko'rsatiladi
Siz parametrlarni o'rganishingiz va optimallashtirish onlayn rejimida ishlashingiz va quyidagi simvoldan foydalanib O'chirish Simulyatsiyasi orqali tekshirishingiz mumkin.
Analiz menyusidan Optimallashni ishga tushiring, so'ng DC tugmasini bosing, natijada Natijani optimallashtirilgan devorga (3V)
TINACloud bilan onlayn optimallashtirish va davriy simulyatsiya
Shuni e'tiborga olingki, hozir TINACloudda faqat oddiy shahar optimallashtirish mavjud. TISA ning oflayn versiyasida qo'shimcha optimizatsion xususiyatlar mavjud.
AC optimallashtirish
TINA-ning oflayn versiyasini ishlatib, AC davrlarini optimallashtirish va qayta ishlashingiz mumkin.
MFB 2nd Buy Chebyshev LPF.TSC past-o'tkazgich devresini oching Misollar \ TINA Texas Instruments \ Filters_FilterPro papkasida, quyida ko'rsatilgan.
AC Analiz / AC uzatish xususiyatini ishga tushirish.
Quyidagi diagramma paydo bo'ladi:
O'chirish birligi (0dB) Gain va 1.45kHz kesish chastotasi bor.
Endi AC Optimization yordamida devorni qayta yarataylik past chastotali daromadni 6dB va kesish chastotasini 900Hz ga o'rnating.
Eslatma odatda optimallash vositasi faqat o'zgarish uchun qo'llaniladi. Filtrlar yuzaga kelganda siz filtrni loyihalashtirish vositasidan foydalanishingiz mumkin. Keyinchalik bu mavzuni muhokama qilamiz.
Endi optimallashtirish yordamida daromad va kesish chastotasi optimallashtirish maqsadlari hisoblanadi.
Asboblar panelidagi yoki "Optimizatsiya maqsadini tanlang" tahlil menyusidagi "Optimizatsiya maqsadini tanlang" belgisini bosing.
Kursor belgiga o'tadi: 
. Yangi kursor belgisi bilan Vout Voltage pinini bosing.
Quyidagi dialog paydo bo'ladi:
AC maqsad vazifalari tugmalarini bosing. Quyidagi dialog paydo bo'ladi:
Pastak yo'lni belgilash katakchasini belgilang va maqsadli o'chirish chastotasini o'rnating 900. Endi Maksimal katagiga belgi qo'ying va Nishonni o'rnating 6.
Keyin optimallashtirish maqsadlariga erishish uchun o'zgartirishni xohlagan elektron parametrlarini tanlang.
bosing 
belgisi yoki Analiz menyusidagi Control Object Object ni tanlang.
Kursor yuqoridagi belgiga o'zgaradi. Ushbu yangi kursor bilan C1 kondansatörünü bosing. Quyidagi dialog paydo bo'ladi:
Tanlash tugmasini bosing. Quyidagi dialog paydo bo'ladi:
Dastur optimal qiymatni qidirib topadigan joyni avtomatik ravishda belgilaydi (cheklov). Yuqorida ko'rsatilgandek, 20nga yakunlangan qiymat.
Endi xuddi shu protsedurani R2 uchun takrorlang. Yakuniy qiymatni 20k ga o'rnating.
Optimallashtirishni o'rnatish tugagandan so'ng, Tahlil menyusidan Optimisation / AC Optimization (Transfer) ni tanlang.
Quyidagi dialog paydo bo'ladi:
OK-ni bosib standart sozlamalarni qabul qiling.
Qisqa hisob-kitobdan so'ng tegmaslik topilgan va o'zgartirilgan komponent parametrlari paydo bo'ladi:
Natijani elektron simulyatsiya bilan tekshiring, ishga tushirish AC Analiz / AC Transfer xususiyatlari.
Diagrammada ko'rsatilgandek, maqsad qiymatlari (Gain 6db, Chiqish chastotasi 900Hz) ga erishildi.
TINA va TINACloud da Circuit Designer vositasidan foydalanish
TINA va TINAcloud tizimidagi konstruktsiyalarni loyihalash uslubining boshqa usuli shunchaki Dizayn vositasi deb ataladigan "Circuit Designer" asbobini ishlatadi.
Dizayn vositasi ko'rsatilgan kirishlar ko'rsatilgan chiqish javobiga ega bo'lishiga ishonch hosil qilish uchun sizning elektroningizning dizayn tenglamalari bilan ishlaydi. Ushbu vosita sizga kirish va chiqimlar bayonnomasini va komponentlar qiymatlari o'rtasidagi munosabatni talab qiladi. Ushbu vosita turli xil senaryolar uchun takroriy va aniq hal qilish uchun foydalanishingiz mumkin bo'lgan yechim vositasini taqdim etadi. Hisoblangan komponentlar qiymatlari avtomatik tarzda sxemada o'rnatiladi va natijani simulyatsiya bilan tekshirishingiz mumkin.
Bizning Circuit Designer usuli yordamida bir xil kontaktlarning zanglashiga olib kelishini loyihalashtiraylik.
Devralishni TINACloud Ustasi Vositasi papkasidan oching. Quyidagi ekran ko'rinadi.
Keling, AC Analiz / AC Transfer xususiyatlari bilan shug'ullanaylik.
Quyidagi diagramma paydo bo'ladi:
Keling, devorni qayta ishlashni birlashtirish uchun qo'lga kiritamiz (0dB)
Asboblar menyusidan bu o'chirib tashlashni taklif qiling
Quyidagi muloqot oynasi paydo bo'ladi.
Daromadni -1 (0 dB) ga sozlang va Run tugmasini bosing.
Hisoblangan yangi komponentlar qiymatlari darhol qizil rangda chizilgan sxematik muharririda ko'rinadi.
Qabul qilish tugmasini bosing.
O'zgarishlar yakunlanadi. Qayta ishlangan elektronni tekshirish uchun AC Analiz / AC Transfer xususiyatlarini qayta ishga tushiring.
——————————————————————————————————————————————————— —-
1Ushbu uslubni Kaliforniya shtati universiteti Long Beach shahridagi talaba Phil Vrbancic tayyorlagan va IEEE VI mintaqaviy mukofot musobaqasi tanloviga taqdim etilgan maqolada taqdim etilgan.