Операциялық күшейткіштерге кіріспе: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл нұсқаулықта мен аналогты құрылғылардың ішіндегі ең пайдалысы болып табылатын Операциялық күшейткішке кіріспе беремін. Бұл құрылғыны айналдырмайтын немесе төңкермейтін күшейткіш, компаратор, кернеу күшейткіші, жиынтық күшейткіш, аспаптық күшейткіш, буфер, белсенді сүзгі, Wien көпір осцилляторы және басқа да көптеген қосымшалар ретінде конфигурациялауға болады. Опам әр түрлі конфигурацияда келеді, мысалы, жоғарыда көрсетілген LM741 8 істікшелі DIP немесе LM324 14 істікшелі төрт оптикалық амп. Сондай -ақ, жер үсті қондырғыларының нұсқалары бар.

1 -қадам: Операциялық күшейткіш дегеніміз не?

Қысқаша оп-амп ретінде белгілі операциялық күшейткіш-бұл IC чипіне қосылған тұрақты токпен қосылған жоғары кернеулі күшейткіш. Оларда екі кіріс (дифференциалды кіріс) және бір шығыс бар. Алғашқы құрылғылар 1960 жылдардың аяғында пайда болғаннан бері олар аналогты электроникада құрылыс материалы ретінде пайдаланылды. Бұл құрылғылардың бір артықшылығы - олардың стандарттау сипаты бойынша электронды дизайнды айтарлықтай жеңілдетуі. Дискретті компоненттері бар күшейткіштерді жобалау белсенді құрылғылар арасындағы айырмашылықтарға байланысты көп түзетулерді қажет етті. Егер күшейткіштердің барлығы бірдей кремнийден жасалған болса, онда олардың барлығын бірдей етіп жасауға болады және сипаттамалары бірдей болады. Операциялық күшейткіштермен жобалау кезінде белгілі бір кедергі коэффициенті бар екі сыртқы резисторды орнату арқылы құрылғы үшін белгілі бір пайда алуға болады. Мысалы, егер кернеудің 100 жоғарылауы қажет болса, 100 қатынасын алу үшін тізбекке 100к резистор мен 1к резисторды қоюға болады. Бұл стратегияны қолдана отырып, пайда әрқашан бірдей болады. Барлық уақыттағы ең танымал оп-амп-бұл 741, ол 70-жылдардың басынан бері пайда болды және оны әуесқойлардың ұрпақтары аудио күшейткіштен бастап қуат көздеріне дейін қолданды. 741 ұзақ жылдар бойы өнеркәсіпте қолданылмады, себебі жақсы ампер күшейткіштер ойлап табылды, бірақ олар әлі де әуесқойлар арасында өз ізбасарларына ие және оларды алу оңай. Алғашқы қондырғылар 8 істікшелі қос кірістірілген қаптамада немесе дөңгелек металл ыдыста шығарылды. Кейінірек жер үсті қондырғылары пайда болды. 741 және оның винтаждық басқа амперлерінде биполярлық транзисторлар қолданылады, олар өрістік транзисторлық кірістерді қолданатын қондырғылары бар. Өрістік транзисторлық кірістер үлкен импеданс пен төмен ток ағызу қажеттілігіне байланысты қолданыла бастады.

2-қадам: Инвертивті емес күшейткіш

Инверсивті емес күшейткіш- біз қарастыратын бірінші схема. Жоғарыда келтірілген диаграммада оп -ампер оң кіріске, кері байланыс резисторы теріс кіріске қосылады. Rf пен Rg арақатынасы кірісті анықтайды. Жоғарыда келтірілген тізбек жағдайында кернеудің жоғарылауы 10 болады. Диаграмма 10 кГц квадраттық толқын кіріске берілетін, бірақ үшбұрышты толқын түрінде шығатын кезде 741 оптикалық күшейткіштің «нақты әлеміндегі» шектеулері. құрылғының ауысу жылдамдығының шектелуі. Кіріс 1 кГц шаршы толқынға түсірілгенде, шығыс жақсарып, нағыз шаршы толқынға ұқсайды. Опера амплитудасының кіріс сигналының амплитудасы өзгерісін қадағалау қабілетін өлшеу «Айдау жылдамдығы» деп аталады және бір микросекундқа вольтпен өлшенеді. 741 микросекундына 5 вольт деңгейінде өте рейтингі бар. Жоғары жылдамдықты амперлердің микросекундына 5000 вольтке дейінгі рейтингі бар, бірақ TL081 сияқты типтік орташа микросекундына 13 вольтты құрайды.

3 -қадам: Инвертивті күшейткіш

Опамды 1 вольтты теріс жүретін толқын пішінін 10 вольтты толқынның оң түрін беру үшін оны төңкеруге және күшейтуге болатындай етіп конфигурациялауға болады. Бұл конфигурацияны қолдану кез келген жерде болуы мүмкін, мысалы, дискретті транзисторлық күшейткіштердің драйверлік кезеңдерінде.

4 -қадам: Оп күшейткішті квадраттық толқынды синусонды түрлендіргіш ретінде пайдалану

Жоғарыда келтірілген схема 1000 Гц шаршы толқынды 1000 Гц синус толқынына өзгертеді. Бұл синусоидальды фундаменталдың үстінде және астында жиіліктің барлық компоненттерін (гармониканы) сүзу арқылы жасайды. Кері байланыс схемасында резисторларды қолданудың орнына, біз қажетсіз жиіліктерді жою үшін теріс кері байланыс беретін жиілікті таңдаушы компоненттерді (конденсаторларды) қолданамыз. Ортаңғы диаграммада модельдеудің нақты схемасы мен шығарылған толқындық формасы көрсетілген. Үшінші диаграммада тізбектің жиілік реакциясы көрсетілген. Тізбектің бұл түрінің техникалық атауы - бұл белсенді жолақты сүзгі. Ол жиіліктің өте тар жолағын ғана сөндірусіз өтуге мүмкіндік береді.

5 -қадам: Салыстырушы ретінде Op күшейткішті қолдану

Арнайы чиптер бар, олар жақсы компараторлар, бірақ кейде сізде қолыңызда болмауы мүмкін, сондықтан опампадан компаратор жасауды білу әрқашан пайдалы. Салыстырғыш дегеніміз не екенін жылдам шолу, бұл негізінен күшейткіштің максималды пайдасында жұмыс істеуге мүмкіндік беретін кері байланыссыз күшейткіш ретінде орнатылған опамп. Диаграммада көрсетілген 3 вольт сияқты бір кіріс белгілі бір кернеуге байланған кезде, тізбек екі кіріс бірдей кернеуде болғанда рельстің максималды кернеуіне тең шығыс береді. Жоғарыда көрсетілген тізбек жағдайында 1 кГц синус толқыны 3 вольттан жоғары көтерілгенде шығуды береді және синусоиды 3 вольттан төмен түскенде қайтадан ауысады. Салыстырғыштар әдетте (ADC) және релаксация осцилляторларында қолданылады.

6 -қадам: Опамппен жиынтық күшейткішті құру

Жоғарыдағы жинақтау күшейткіші 1 кГц екі сигналды қабылдайды, бірі 10 мВ шыңнан бірін, ал екіншісі 20 мВ шыңнан шыңға. Нәтиже 60 мВ шыңнан шыңға жетеді. Бұл инверторлық күшейткіш болғандықтан, ол қарама -қарсы фазаның сигналын шығарады.

Жинақтау күшейткіштері әр түрлі кірістерді қосу қажет аудио араластырғыштарда қолданылады. Сигналдарды потенциометрлерге беру арқылы сигналдарды керекті шығарылымды беру үшін түрлендіруге болады.

7 -қадам: үш кіріс аудио миксері

Бұл схеманы екі аспапты және вокалды тректі араластыру үшін қолдануға болады, қажет болған жағдайда қосымша кірістерді қосуға болады. Әр кіріс деңгейін потенциометрлер көмегімен дербес реттеуге болады.