Дәлдікпен түзету эксперименті: 11 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Мен жақында дәлдік түзету схемасы бойынша эксперимент жасадым және кейбір қатал қорытындылар алдым. Дәл түзеткіш схемасы жалпы схема екенін ескере отырып, бұл эксперимент нәтижелері кейбір анықтамалық ақпаратты бере алады.

Тәжірибелік схема келесідей. Операциялық күшейткіш - AD8048, негізгі параметрлері: 160 МГц сигналдың үлкен өткізу қабілеттілігі, 1000В / бізге айналу жиілігі. Диод - бұл SD101, Schottky диодының кері қалпына келтіру уақыты 1нс. Барлық резистор мәндері AD8048 мәліметтер парағына сілтеме бойынша анықталады.

1 -қадам:

Эксперименттің бірінші қадамы: жоғарыдағы тізбектегі D2, D1 қысқа тұйықталуын ажыратып, жұмыс күшейткішінің сигналдық жиіліктің үлкен реакциясын анықтаңыз. Кіріс сигналының шыңы шамамен 1 В шамасында сақталады, жиілік 1 МГц -тен 100 МГц -ке өзгертіледі, кіріс және шығыс амплитудасы осциллографпен өлшенеді, кернеудің жоғарылауы есептеледі. Нәтижелер келесідей:

1М -ден 100М -ге дейінгі жиілік диапазонында толқын пішіні байқалатын айтарлықтай бұрмалануға ие емес.

Табыстың өзгеруі келесідей: 1M-1.02, 10M-1.02, 35M-1.06, 50M-1.06, 70M-1.04, 100M-0.79.

Көруге болады, бұл жұмыс күшейткішінің үлкен жабық контурлы 3 дБ ажырату жиілігі шамамен 100 МГц-тен асады. Бұл нәтиже негізінен AD8048 нұсқаулығында берілген үлкен сигнал жиілігінің жауап қисығына сәйкес келеді.

2 -қадам:

Эксперименттің екінші сатысында екі SD101A диодтары қосылды. Кіріс пен шығуды өлшеу кезінде кіріс сигналының амплитудасы шамамен 1В шыңында қалады. Шығу толқынының формасын бақылағаннан кейін осциллографтың өлшеу функциясы кіріс сигналының тиімді мәнін және шығыс сигналының периодтық орташа мәнін өлшеуге және олардың қатынасын есептеуге де қолданылады. Нәтижелер келесідей (деректер жиілік, шығыс орташа мәні, кіріс жиілігі мВ және олардың қатынасы: шығыс орташа мәні / кіріс жиілігі):

100 кГц, 306, 673, 0,45

1 МГц, 305, 686, 0,44

5 МГц, 301, 679, 0,44

10 МГц, 285, 682, 0,42

20 МГц, 253, 694, 0,36

30 МГц, 221, 692, 0,32

50 МГц, 159, 690, 0,23

80 МГц, 123, 702, 0.18

100 МГц, 80, 710, 0.11

Көруге болады, схема төмен жиілікте жақсы түзетуге қол жеткізе алады, бірақ жиілік жоғарылаған сайын түзету дәлдігі біртіндеп төмендейді. Егер шығыс 100 кГц -ке негізделген болса, шығыс шамамен 30 МГц кезінде 3 дБ төмендеді.

AD8048 жұмыс күшейткішінің үлкен сигналдық бірлігі-өткізу қабілеттілігі 160 МГц. Бұл тізбектің шуының күшеюі 2, сондықтан тұйық контурдың өткізу қабілеттілігі шамамен 80 МГц (бұрын сипатталған, нақты эксперименттік нәтиже 100 МГц-тен сәл үлкен). Түзетілген шығудың орташа шығысы 3 дБ төмендейді, бұл шамамен 30 МГц, бұл тексерілетін тізбектің тұйықталған өткізу жолағының үштен бірінен аз. Басқаша айтқанда, егер біз тегістігі 3dВ-ден төмен дәлдік түзеткіш тізбегін жасағымыз келсе, тұйық контурдың өткізу қабілеті сигналдың ең жоғары жиілігінен кемінде үш есе жоғары болуы керек.

Төменде сынақ толқынының формасы берілген. Сары толқын пішіні - кіріс терминалының vi, ал көк толқын - шығыс терминалының толқындық формасы.

3 -қадам:

Жиілік жоғарылаған сайын сигнал беру кезеңі кішірейеді, ал алшақтық артып келе жатқан пропорцияны құрайды.

4 -қадам:

Оп -амптың шығуын осы кезде (ол vo емес екенін ескеріңіз) бақылай отырып, оп -күшейткіштің шығыс толқындық формасы нөлдік қиылысқа дейін және одан кейін қатты бұрмаланғанын табуға болады. Төменде 1 МГц және 10 МГц жиіліктегі жұмыс күшейткішінің шығысындағы толқын формалары берілген.

5 -қадам:

Алдыңғы толқын түрін итеру-шығыс тізбегіндегі кроссоверлік бұрмалаумен салыстыруға болады. Интуитивті түсініктеме төменде берілген:

Шығу кернеуі жоғары болған кезде диод толық қосылады, бұл кезде оның түтік кернеуінің айтарлықтай төмендеуі болады, ал жұмыс күшейткішінің шығысы әрқашан шығыс кернеуінен бір диодқа жоғары болады. Бұл кезде оп күшейткіш сызықтық күшейту күйінде жұмыс істейді, сондықтан шығыс толқынының формасы жақсы тақырыптық толқын болып табылады.

Қазіргі уақытта шығыс сигналы нөлден асады, екі диодтың біреуі өткізгіштен үзуге ауыса бастайды, ал екіншісі өшіруден қосуға ауысады. Бұл ауысу кезінде диодтың кедергісі өте үлкен және оны ашық тізбек ретінде жуықтауға болады, сондықтан оп күшейткіші бұл уақытта сызықтық күйде жұмыс істемейді, бірақ ашық циклге жақын. Кіріс кернеуі кезінде жұмыс күшейткіші диодты өткізгіштікке жеткізу үшін максималды мүмкін жылдамдықта шығыс кернеуін өзгертеді. Дегенмен, оптық күшейткіштің айналу жылдамдығы шектеулі және диодты бірден қосу үшін шығыс кернеуін көтеру мүмкін емес. Сонымен қатар, диодтың қосулыдан сөндіруге немесе өшіруден қосуға ауысу уақыты бар. Сондықтан шығыс кернеуінде бос орын бар. Жоғарыдағы оп күшейткіштің шығыс толқындық формасынан шығыс кернеуін өзгерту әрекетінен нөлдік қиылысу жұмысы қалай «күресіп» жатқанын көруге болады. Кейбір материалдарда, оның ішінде оқулықтарда, оп -ампердің кері кері байланысының тереңдігіне байланысты диодтың сызықты еместігі түпнұсқалық 1/АФ дейін төмендейді деп айтылады. Алайда, шын мәнінде, шығыс сигналының нөлдік қиылысуының жанында, оп -ампер ашық циклге жақын болғандықтан, оп -ампердің кері кері байланысының барлық формулалары жарамсыз, ал диодтың сызықты еместігін талдау мүмкін емес. теріс кері байланыс принципі.

Егер сигнал жиілігі одан әрі жоғарыласа, айналу жылдамдығының мәселесі ғана емес, сонымен қатар оп -амптің жиілік реакциясы да нашарлайды, сондықтан шығыс толқынының формасы нашарлайды. Төмендегі суретте 50 МГц жиіліктегі шығыс толқынының формасы көрсетілген.

6 -қадам:

Алдыңғы эксперимент AD8048 оптық күшейткіші мен SD101 диодына негізделген. Салыстыру үшін мен құрылғыны ауыстыру үшін тәжірибе жасадым.

Нәтижелер келесідей:

1. Оп күшейткішті AD8047 -мен ауыстырыңыз. Оп-амп-ның үлкен сигнал өткізу қабілеттілігі (130 МГц) AD8048-ге (160 МГц) қарағанда біршама төмен, айналу жылдамдығы да төмен (750В/бізге, 8048-1000В/бізге), ал ашық циклдік кіріс шамамен 1300-ге тең, бұл да 8048 жылдардың 2400 жылынан төмен.

Эксперименттік нәтижелер (жиілік, орташа шығыс, кіріс жиілігі және екеуінің қатынасы) келесідей:

1М, 320, 711, 0,45

10М, 280, 722, 0.39

20М, 210, 712, 0,29

30М, 152, 715, 0,21

Көруге болады, оның 3dB әлсіреуі 20 МГц жиілікте аз. Бұл тізбектің тұйықталған өткізу қабілеттілігі шамамен 65 МГц құрайды, сондықтан 3dB шығысының орташа төмендеуі де тізбектің тұйықталған өткізу жолағының үштен бірінен аз.

2. SD101 -ді 2AP9, 1N4148 және т.б.мен ауыстырыңыз, бірақ соңғы нәтижелер ұқсас, айтарлықтай айырмашылық жоқ, сондықтан мен оларды мұнда қайталамаймын.

Төменде көрсетілгендей тізбекте D2 ашатын схема да бар.

7 -қадам:

Ол мен екі диодты қолданатын схеманың маңызды айырмашылығы (бұдан әрі-екі құбырлы схема) қос құбырлы тізбекте жұмыс күшейткіші сигналдың нөлдік қиылысына жақын жерде тек ашық цикл күйінде болады., және бұл тізбек (бұдан әрі-бір құбырлы схема) Ортадағы жұмыс сигнал кезеңінің жартысында толық ашық цикл күйінде болады. Сондықтан оның сызықсыздығы екі құбырлы схемаға қарағанда әлдеқайда маңызды.

Төменде осы тізбектің шығыс толқындық формасы берілген:

Қос құбырлы схемаға ұқсас 100 кГц-те диод қосылған кезде саңылау болады. Түпнұсқа жерде кейбір бөртпелер болуы керек. Кіріс сигналы 200 Ом екі резистор арқылы тікелей беріледі. Бұл схеманы сәл жақсарту арқылы болдырмауға болады. Оның төменде талқыланатын мәселелерге қатысы жоқ. Бұл 1 МГц.

8 -қадам:

Бұл толқын формасы екі құбырлы тізбектен айқын ерекшеленеді. Екі құбырлы тізбекте осы жиілікте шамамен 40 нс кідіріс бар, ал бұл бір құбырлы тізбектің кідірісі 80 нс құрайды және қоңырау бар. Мұның себебі-диод қосылмай тұрып, оп-ампер толығымен ашық циклде, ал оның шығысы теріс кернеуге жақын, сондықтан оның кейбір ішкі транзисторлары терең қаныққан немесе терең күйде болуы керек. Кіріс нөлден асқанда, «терең ұйқы» күйінде болатын транзисторлар алдымен «оянады», содан кейін шығыс кернеуі айналу жылдамдығымен диодқа дейін көтеріледі.

Төмен жиіліктерде кіріс сигналының көтерілу жылдамдығы жоғары емес, сондықтан бұл процестердің әсері көрсетілмейді (жоғарыда 100к жағдайында), ал жиілік жоғары болғаннан кейін кірістегі сигнал жиілігі үлкен болады., осылайша транзисторды «оятады». Қозу кернеуі немесе ток күшейеді, бұл қоңырауды тудырады.

9 -қадам:

5 МГц. Бұл жиілікте негізінен түзету жоқ.

10 -қадам: Қорытынды

Жоғарыда келтірілген тәжірибелерге сүйене отырып, келесі қорытынды жасауға болады:

1. Жиілік өте төмен болғанда, диодтың бейсызықтығы оп -ампер тереңдігінің кері байланысы арқылы жойылады, және кез келген тізбек жақсы түзету әсерін ала алады.

2. Егер сіз жоғары жиілікті дәлдікке жетуді қаласаңыз, бір құбырлы схема қабылданбайды.

3. екі құбырлы тізбектерде болса да, оппердің айналу жиілігі мен өткізу қабілеттілігі жоғары жиіліктегі түзету дәлдігіне елеулі әсер етеді. Бұл эксперимент белгілі бір жағдайларда эмпирикалық қатынасты береді: егер шығыс жазықтығы 3 дБ болуы қажет болса, тізбектің тұйықталған өткізу қабілеттілігі (оптикалық күшейткіштің GBW емес) ең жоғары сигналдан кемінде үш есе үлкен. жиілік Тізбектің тұйықталған өткізу қабілеттілігі әрқашан оптикалық күшейткіштің ГВт-тан аз немесе оған тең болғандықтан, жоғары жиілікті сигналдың дәлдік түзетуі өте жоғары ГВт жұмыс күшейткішін қажет етеді.

Бұл 3 дБ шығыс жазықтығы үшін де талап болып табылады. Егер кіріс сигналының диапазонында жоғары шығыс жазықтығы қажет болса, оп күшейткіштің жиілік реакциясы жоғары болады.

Жоғарыда келтірілген нәтижелер осы эксперименттің нақты шарттарында ғана алынды, ал оптикалық күшейткіштің айналу жылдамдығы ескерілмеді және бұл жерде өте маңызды фактор екені анық. Демек, бұл қатынас басқа жағдайларда қолданыла ма, автор баға беруге батылы бармайды. Қан кету жылдамдығын қалай қарастыруға болады - бұл талқыланатын келесі мәселе.

Дегенмен, дәлдік түзету схемасында оп -ампердің өткізу қабілеті сигналдың ең жоғары жиілігінен әлдеқайда үлкен болуы керек.