7. Boshqa Op-amp ilovalari

ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

1 - Salbiy Empedanslik O'chirish Simulyatsiyasi

7.2 qaram oqim generatori

Shakl 18 - Bog'liq bo'lgan oqim generatori

Keling, ruxsat beramiz R_F = R_A. Tenglama (47) keyinchalik op-amplik devorga kirishning chidamliligi (kesilgan qutiga qo'shilgan) -R. Keyin kirish elektroni shakl 18 (b) da ko'rsatilgandek soddalashtirilishi mumkin. Biz hisoblashni istaymiz i_yuk, joriy R_yuk. Qarshilik salbiy bo'lsa ham, normal Kirchhoff qonunlari amal qiladi, chunki ularning hosil bo'lishida hech narsa ijobiy qarshilik ko'rsatmaydi. Kirish oqimi, i_in, unda qarshiliklarni bitta qarshilikka birlashtirib topilgan, R_in.

(48)

Keyinchalik, joriy bo'linishga joriy taqsimot nisbatini qo'llaymiz R_yuk va -R to olish

(49)

Shunday qilib, op-ampli devorning qo'shilishi oqibatida oqim kirish voltajiga proportsional ravishda yuklanadi. Yukning qarshilik qiymatiga bog'liq emas, R_yuk. Shuning uchun oqim yukning qarshiligidagi o'zgarishlardan mustaqildir. Op-amp o'chirib yukni qarshiligini samarali ravishda bekor qiladi. Vaziyat yukdan mustaqil bo'lgani uchun, faqat kirish kuchlanishiga bog'liq bo'lsa, biz uni a deb ataymiz mavjud generator (yoki kuchlanishdan oqim konvertori).

Ushbu elektronning ko'plab ilovalari orasida dc sozlangan kuchlanish manbai. Agar ruxsat bersak v_in = E (doimiy), oqim orqali R_yuk o'zgaruvchanlikdan mustaqildir R_yuk.

ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

2 - Jadvalga bog'liq bo'lgan oqim generatori

7.3 tok kuchlanish konvertori

19-rasm - Oqim -to-voltaj konvertori

Shakl (19) ning sxemasi kirish oqimiga mutanosib bo'lgan chiqish kuchlanishini hosil qiladi (buni a sifatida ham ko'rish mumkin Birlik-daromadni inverting kuchaytirgichi). Ushbu sxemani ideal op-amper xususiyatlaridan foydalangan holda tahlil qilamiz. Kirish terminallaridagi kuchlanishlarni topish uchun hal qilamiz

(50)

Shunday qilib, chiqish zo'riqishida, v_tashqarida = -i_inR, kirish oqimi bilan mutanosib, i_in.

ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

3 - Voltaj Konverterini O'chirish Simulyatsiyasi

7.4 kuchlanishli oqim konvertori

Shakl 20 - Konverterga kuchlanish

Shaklning (20) davri elektron kuchlanish konvertisoridir. Biz ushbu elektronni quyidagicha tahlil qilamiz:

(51)

Tenglama (51) dan biz topamiz,

(52)

Shuning uchun, yuk oqimi yuk qarshiligiga bog'liq emas, R_yukva qo'llaniladigan kuchlanish bilan mutanosib, v_in. Ushbu elektron kuchlanish nazoratli oqim manbai rivojlanadi. Shu bilan birga, ushbu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan amaliy kamchilik, yuk qarshiligining oxirigacha topilmasligi hisoblanadi.

Shakl 21 - To`g`ridan-to`g`ri tok koeffitsienti

Ushbu tugunni quyidagi tugun tenglamalarini yozib tahlil qilamiz:

(53)

So'nggi tenglik bu haqiqatni qo'llaydi v₊ = v_-. Ushbu tenglamalarda beshta noma'lumv₊, v_in, v_tashqarida, vva i_yuk). Biz yo'q qilamiz v₊ va v_tashqarida olish,

(54)

Yuklanish oqimi, i_yuk, yukdan mustaqil, R_yuk, va faqat kuchlanish farqi funktsiyasi, (v_in - v).

ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

4 - Amaldagi konvertorga o'tish simulyatsiyasi

7.5 inverting amplifikatori umumiy impedansiyalar bilan

Shakl 22 - qarshilik o'rnida umumiy impedansdan foydalanish

Tenglama munosabati (17) agar bardoshli bo'lmagan qismlarni kiritish uchun osonlikcha kengaytirilsa R_j impedans bilan almashtiriladi, Z_jva R_F bilan almashtiriladi Z_F. Shakl 22 (a) da ko'rsatilgandek, bitta uskuna uchun chiqish chiqishi kamayadi

(55)

Chastotani domenda ishlayotganimiz sababli, biz kuchlanish va oqim uchun katta harflardan foydalanamiz, shuning uchun murakkab amplitudalar.

Tenglama (55) ga asoslanadigan bitta foydali sxema Miller integratori, Shakl 22 (b) da ko'rsatilgandek. Ushbu dasturda, geribildirim topgan, bir kondansatör, C, va kirish komponenti bir qarshilik, R, shunday

(56)

Tenglama (56) da, s  Laplace transformasi operatori. Sinusoidal signallar uchun,  . Ushbu impedancesni Tenglama (55) ga almashtirsak, biz olamiz

(57)

Murakkab chastotali domenda, 1 / s vaqt sohasidagi integratsiyaga mos keladi. Bu bir inverting integratori chunki ifoda salbiy belgini o'z ichiga oladi. Shunday qilib, chiqish zo'riqishida

(58)

qayerda v_tashqarida(0) - bu birinchi holat. Qiymati v_tashqarida kondansatkich bo'yicha kuchlanish sifatida ishlab chiqilgan, C, vaqtida T = 0. Kondensatorni voltajga zaryad qilish uchun kalit yopiq v_tashqarida(0) va keyin T = 0 tugmasi ochiq. Biz 16 bo'limida batafsilroq muhokama qilayotgan elektron kalitlarni ishlatamiz. Dastlabki holat nol bo'lsa, kaliti vaqtinchalik nol chiqish voltajiga integratorni o'rnatish uchun ishlatiladi T = 0.

23-rasm - Inverting differentsiatoriga misol

Agar geribildirim elementi qarshilik bo'lsa va kirish elementi shakl (23) da ko'rsatilgandek kondansatör bo'lsa, kirish-chiqish aloqasi

(59)

Vaqt domenida bu narsa bo'ladi

(60)
ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

5 - O'chirish simulyatorining inverting o'zgaruvchiga misoli

O'chirish elektron sifatida ishlaydi inverting farqlovchi. Kirish kondensatori, Z_a = 1 / sC, yo'l bermaydi dc. Bu natija ta'sir qilmaydi, chunki bir turg'un lotin nolga teng. Oddiylik uchun sinusoidal kirish signalini qo'llaylik. Denklemni qayta tuzish (59) va ushbu elektron uchun raqamlar o'rnini almashtiramiz

(61)

Kirishning kuchlanish bu devor orqali teskari (180 ° shift) va keyinroq miqyosi va yana kaydırılır (90 ° tomonidan j-operator) qiymati bo'yicha RCs qayerda .

Simulyatsiya natijalari shakl (24) da ko'rsatilgan.

Shakl 24 - Inverting differentsiatori uchun simulyatsiya natijalari

Kirish to'lqin shakli 0.5 voltsda yig'iladi. Chiqish zo'riqishida 90 gradusning aniq siljishi (kechiktirilishi) mavjud va chiqish quvvati taxminan 0.314 voltsda chiqadi. Bu tenglama (61) natijasida yaxshi kelishuvga ega.

Bundan tashqari, biz ushbu devordagi o'zgaruvchan differentsiator vazifasini bajarayotganini ko'rsatish uchun to'lqin shakllarini ham ishlatishimiz mumkin. Chiqish to'lqin shakli kirish signali vaqtlari doimiyligini ko'rsatadi. Ruxsat etilgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish. Kirish kuchlanish to'lqinining eng katta o'zgarishi uning nol-o'tishida sodir bo'ladi. Bu chiqish to'lqin formati maksimal (yoki minimal) darajaga etgan vaqtga to'g'ri keladi. Vakolatli nuqtani yig'ib, 0.5 milodiy vaqtida ayting va grafik texnikadan foydalanib, biz kiruvchi kuchlanish to'lqinining burchagini hisoblaymiz.

(62)

O'zgarishlar tezligini (masalan, ) Tenglama (60) bo'yicha elektron kuchlanishining oshishi bilan biz eng yuqori chiqish zo'riqishini kutamiz

(63)

7.6 Analog Kompyuter ilova

Ushbu bo'limda biz differentsial tenglamalarni echish uchun foydalaniladigan analog kompyuterni yaratish uchun yoz va integratorlar kabi o'zaro bog'langan op-amperlar davrlarini qo'llaymiz. Ko'p jismoniy tizimlar lineer differentsial tenglamalar bilan tavsiflanadi va shuning uchun tizim analog kompyuter yordamida tahlil qilinadi.

25-rasm - Analog kompyuter dasturi

Rasmiy 25 davridagi joriy i (t) uchun hal qilaylik. Kirish kuchlanish haydash funktsiyasi va dastlabki shartlar nolga teng. Elektron uchun differensial tenglamani quyidagicha yozamiz:

(64)

Endi di / dt uchun echim topamiz

(65)

Biz t> 0 uchun,

(66)

Tenglama (65) dan ko'rinib turibdiki, -di / dt birinchi integratsiya amplifikatatoriga kirishda shakl 26da uchta shartni to'plab, hosil bo'ladi.

Shakl 26 - 25-rasm uchun analog kompyuter echimi

Uch shartlar quyidagicha:

1. Haydash funktsiyasi, -v (t) / L, v (t) ni yozib, yozgi (yoz) orqali 1 / L ga ega bo'ladi.
2. Ri / L birinchi integratsiyalashtiruvchi kuchaytirgichni (Integrator 1) chiqarib olinadi va summaning amplifikatatorining chiqishiga (Yoz) chiqish uchun kuchaytirgich kiritishiga qo'shiladi.
3. Atama

(67)
(Integrator 2) ikkinchi integratorning chiqishi. Imo-ishoralar o'zgarishi kerak bo'lganligi sababli, uni yozgi (yoz) inqiroziga olib keladi.
Birinchi integratorning chiqishi + i (Equation (66) dan ko'rinib turganidek). Differensial tenglamadagi sobit analog kompyuterning rezistorlarini va kondansativlarini to'g'ri tanlash yo'li bilan aniqlanadi. Nolinchi boshlang'ich shartlari shakl 22 (b) da ko'rsatilgandek, kondansatkichlar orasidagi kalitlar yordamida amalga oshiriladi.

7.7 nusxalanmaydigan Miller integratori

Shakl 27 - Ovozsiz integrator

O'tkazib yuborilmagan integratorni ishlab chiqish uchun avvalgi bo'limning qaram oqimi ishlab chiqaruvchi modifikatsiyasini qo'llaymiz. Vaqt shakl 27 da ko'rsatilgan tarzda tuzilgan.
Bu shakl 21 ning davriga o'xshash, ammo yukning qarshiligini o'zgartirishi mumkin. Hozirgi kunda, Iloadni topamiz. V va V voltsiyasidagi kuchlanish Vol va V o'rtasida keladigan kuchlanish bo'linmasidan topiladi:

(68)

V + = V- dan boshlab, biz hal qilamiz va topamiz
IL = Vin / R. Yozib oling

(69)

Bu erda L - laplace transformasi operatori. Vout / Vin funksiyasi keyinroq

(70)

Shunday qilib, vaqt sohasi bor

(71)

Shuning uchun devredici inverting bo'lmagan integrator hisoblanadi.

ILOVA

Quyidagi havolani TINACloud tuman simulyatori yordamida quyidagi liniyani bosib tahlil qiling.

6 - Inverting integratori O'chirish Simulyatsiyasi

Xulosa

Operatsion kuchaytirgich elektron tizimlar uchun juda foydali bino blokdir. Haqiqiy kuchaytirgich deyarli juda yuqori daromad va deyarli cheksiz kirish empedansına ega ideal bir kuchaytirgich sifatida ishlaydi. Shuning uchun, biz uni elektron tarkibiy qismlari bilan ishlov beradigan usuli bilan davolashimiz mumkin. Ya'ni, ichki operatsiyalarni va elektron xususiyatlarni o'rganishdan oldin amplifikatatorni foydali konfiguratsiyalarga qo'sha olamiz. Terminalning xarakteristikalarini tanib, kuchaytirgichlarni va boshqa foydali sxemalarni sozlash imkoniga egamiz.
Ushbu bo'lim ideal operatsion kuchaytirgichni va mustaqil manbalarni ishlatadigan ekvivalent elektron modellarini ishlab chiqish bilan boshlandi. Ushbu bobning dastlabki qismida o'rgangan qaram manbalar ushbu matnda o'qigan elektron asboblarning ko'pchiligi uchun ekvivalent davrlarning qurilish bloklarini tashkil qiladi.
Keyin opper-amperni tirnalgan kuchaytirgich, inverting bo'lmagan kuchaytirgich va bir nechta uskuna kuchaytirgichiga aylantirish uchun zarur bo'lgan tashqi ulanishlarni o'rganib chiqdik. Bir vaqtning o'zida katta tenglamali tizimlarni echishga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etadigan qulay dizayn texnikasi ishlab chiqildi.
Nihoyat, op-ampni turli murakkab davrlarni, shu jumladan salbiy impedanslarga teng bo'lgan (ijobiy impedanslarning ta'sirini bekor qilish uchun ishlatilishi mumkin), integratorlarni va differentsiorlarni yaratish uchun qanday ishlatilishini ko'rdik.

PREVIOUS - 6. OP-AMP davrlarini loyihalash

NEXT- 1. Ideal op-amps