- Kas yra tiksliojo lygintuvo grandinė?
- Tikslaus lygintuvo veikimas
- Modifikuota tikslaus lygintuvo grandinė
- Tikslus visos bangos lygintuvas naudojant „Op-Amp“
- Būtini komponentai
- Schema
- Tolesnis tobulinimas
Lygintuvas yra grandinė, kuri kintamąją srovę (AC) paverčia nuolatine (DC). Kintamoji srovė laikui bėgant visada keičia savo kryptį, tačiau nuolatinė srovė nuolat teka viena kryptimi. Įprastoje lygintuvo grandinėje mes naudojame diodus, kad ištaisytume kintamą įtampą į nuolatinę. Bet šis ištaisymo metodas gali būti naudojamas tik tuo atveju, jei grandinės įėjimo įtampa yra didesnė už priekinę diodo įtampą, kuri paprastai yra 0,7 V. Anksčiau mes paaiškinome diodais pagrįstą pusbangos lygintuvą ir visos bangos lygintuvo grandinę.
Norėdami išspręsti šią problemą, buvo įvesta tiksliųjų lygintuvų grandinė. Tikslus lygintuvas yra dar vienas lygintuvas, kuris paverčia kintamą įtampą į nuolatinę įtampą, tačiau tiksliajame lygintuve mes naudojame op-amp, kad kompensuotume įtampos kritimą diode, todėl mes neprarandame 0,6 V arba 0,7 V įtampos kritimo diodas, taip pat grandinė gali būti sukonstruota taip, kad būtų stiprintuvas ir stiprintuvo išėjime.
Taigi, šioje pamokoje aš jums parodysiu, kaip galite sukurti, išbandyti, pritaikyti ir derinti tiksliojo lygintuvo grandinę naudodami op-amp. Be to, aptarsiu keletą šios grandies privalumų ir trūkumų. Taigi, be tolesnių veiksmų, pradėkime.
Kas yra tiksliojo lygintuvo grandinė?
Prieš žinodami apie tikslaus lygintuvo grandinę, paaiškinkime lygintuvo grandinės pagrindus.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytos idealios lygintuvo grandinės charakteristikos su jo perdavimo charakteristikomis. Tai reiškia, kad kai įvesties signalas yra neigiamas, išėjimas bus lygus nuliui voltų, o kai įvesties signalas bus teigiamas, išėjimas seks paskui įvesties signalą.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta praktiška lygintuvo grandinė su jos perdavimo charakteristikomis. Praktiškoje lygintuvo grandinėje išėjimo bangos forma bus 0,7 volto mažesnė už pritaikytą įėjimo įtampą, o perdavimo charakteristika atrodys kaip pavaizduota diagramoje. Šiuo metu diodas dirbs tik tuo atveju, jei įvestas įvesties signalas yra šiek tiek didesnis už priekinę diodo įtampą.
Dabar pagrindai netrukdo, grįžkime prie tikslaus lygintuvo grandinės.
Tikslaus lygintuvo veikimas
Pirmiau pateiktoje grandinėje rodoma pagrindinė pusabangio tikslaus lygintuvo grandinė su LM358 Op-Amp ir 1n4148 diodu. Norėdami sužinoti, kaip veikia op-amp, galite sekti šią op-amp grandinę.
Pirmiau nurodyta grandinė taip pat rodo tikslaus lygintuvo grandinės įvesties ir išėjimo bangos formą, kuri yra tiksliai lygi įėjimui. Taip yra todėl, kad mes imame grįžtamąjį ryšį iš diodo išėjimo, o op-amp kompensuoja bet kokį įtampos kritimą visame diode. Taigi, diodas elgiasi kaip idealus diodas.
Dabar aukščiau pateiktame paveikslėlyje galite aiškiai pamatyti, kas atsitinka, kai „Op-Amp“ įvesties gnybte taikomas teigiamas ir neigiamas pusės įvesties signalo ciklas. Grandinė taip pat parodo grandinės perdavimo charakteristikas.
Bet praktiškoje grandinėje jūs negausite išvesties, kaip parodyta aukščiau esančiame paveiksle, leiskite man pasakyti, kodėl?
Mano osciloskope geltonas signalas įėjime ir žalias signalas yra išvestis. Užuot gavę pusės bangos ištaisymą, mes gauname tam tikrą visos bangos ištaisymą.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kai diodas yra išjungtas, neigiamas pusės ciklas yra signalas, tekantis per rezistorių į išvestį, todėl mes gauname visos bangos ištaisymą, pavyzdžiui, išvestį, bet tai nėra tikrasis atveju.
Pažiūrėkime, kas atsitiks, kai prijungsime 1K apkrovą.
Grandinė atrodo kaip aukščiau pateiktas vaizdas.
Išvestis atrodo kaip aukščiau pateiktas vaizdas.
Išėjimas atrodo taip, nes praktiškai suformavome įtampos skirstytuvo grandinę su dviem 9,1K ir 1K rezistoriumi, todėl teigiama įėjimo pusė signalo ką tik susilpnėjo.
Vėlgi, šiame aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kas atsitinka, kai pakeisiu apkrovos rezistoriaus vertę į 220R nuo 1K.
Tai nėra mažiausia problema, kurią turi ši grandinė.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta apatinė sąlyga, kai grandinės išėjimas eina žemiau nulio voltų ir pakyla po tam tikro smaigo.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip veikia apkrova abiejose minėtose grandinėse, esant apkrovai ir be apkrovos. Taip yra todėl, kad kai įvesties signalas eina žemiau nulio, op-amp pereina į neigiamą sodrumo sritį ir rezultatas yra rodomas vaizdas.
Kita priežastis, dėl kurios galime sakyti, kad kai įvesties įtampa svyruos nuo teigiamos iki neigiamos, praeis šiek tiek laiko, kol pasirodys op-amperų grįžtamasis ryšys ir stabilizuos išėjimą, todėl mes gauname spyglius žemiau nulio voltų ant produkcija.
Tai vyksta todėl, kad aš naudoju želė pupelių LM358 op-amp su mažu pasukimo dažniu. Galite išsisukti nuo šios problemos, tiesiog įdėdami op-amp su didesniu pasukimo dažniu. Tačiau nepamirškite, kad tai atsitiks ir esant aukštesniam grandinės dažnių diapazonui.
Modifikuota tikslaus lygintuvo grandinė
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta modifikuota tikslaus lygintuvo grandinė, per kurią mes galime sumažinti visus minėtus trūkumus ir trūkumus. Panagrinėkime grandinę ir išsiaiškinkime, kaip ji veikia.
Dabar pirmiau pateiktoje grandinėje galite pamatyti, kad diodas D2 dirbs, jei teigiama sinusinio signalo pusė bus naudojama kaip įvestis. Dabar aukščiau pateiktas kelias (su geltona linija) yra baigtas, o „Op-amp“ veikia kaip invertuojantis stiprintuvas, jei žiūrėsime į tašką P1, įtampa yra 0 V, nes tuo metu susidaro virtuali žemė, todėl srovė negali teka per rezistorių R19, o išėjimo taške P2 įtampa yra neigiama 0,7 V, nes op-amp kompensuoja diodo kritimą, todėl jokiu būdu srovė negali pereiti į tašką P3. Taigi, taip mes pasiekėme 0 V išėjimą, kai teigiamas pusės signalo ciklas yra pritaikytas Op stiprintuvo įėjimui.
Tarkime, kad neigiamą sinusoidinio kintamosios srovės signalo pusę pritaikėme op-amperio įėjimui. Tai reiškia, kad įvestas įvesties signalas yra mažesnis nei 0 V.
Šiuo metu diodas D2 yra atvirkštinės būklės, o tai reiškia, kad tai yra atvira grandinė. Aukščiau pateiktas paveikslėlis tiksliai tai jums sako.
Kadangi diodas D2 yra atvirkštinio įstrižainės būsenoje, srovė tekės per rezistorių R22, formuodama virtualų įžeminimą taške P1. Dabar, kai bus naudojama neigiama įvesties signalo pusė, išvestyje gausime teigiamą signalą kaip invertuojantį stiprintuvą. Ir diodas dirbs, ir mes gausime kompensuotą išėjimą taške P3.
Dabar išėjimo įtampa bus -Vin / R2 = Vout / R1
Taigi išėjimo įtampa tampa Vout = -R2 / R1 * Vin
Dabar stebėkime osciloskopo grandinės išvestį.
Praktinis grandinės išėjimas be jokios apkrovos parodytas aukščiau pateiktame paveikslėlyje.
Kalbant apie grandinės analizę, pusės bangos lygintuvo grandinė yra pakankamai gera, tačiau kalbant apie praktinę grandinę, pusės bangos lygintuvas tiesiog neturi prasmės.
Dėl šios priežasties buvo įvesta visos bangos lygintuvo grandinė, kad būtų galima pasiekti visos bangos tikslumo lygintuvą, man tiesiog reikia pagaminti sumavimo stiprintuvą, ir tai iš esmės viskas.
Tikslus visos bangos lygintuvas naudojant „Op-Amp“
Norėdami sukurti visos bangos tikslumo lygintuvo grandinę, ką tik pridėjau sumavimo stiprintuvą prie anksčiau minėtos pusbangos lygintuvo grandinės išvesties. Nuo taško P1 iki taško P2 yra pagrindinė tikslaus lygintuvo grandinė, o diodas yra taip sukonfigūruotas, kad išėjime gautume neigiamą įtampą.
Nuo taško P2 iki taško P3 yra suminis stiprintuvas, tikslaus lygintuvo išvestis per rezistorių R3 tiekiama į sumavimo stiprintuvą. Rezistoriaus R3 vertė yra pusė R5 arba galite sakyti, kad tai R5 / 2, tai yra tai, kaip mes nustatome 2X padidėjimą iš op-amp.
Įvestis iš taško P1 taip pat tiekiama rezistoriaus R4 pagalba į sumavimo stiprintuvą, rezistoriai R4 ir R5 yra atsakingi už op-amp stiprintuvo nustatymą į 1X.
Kadangi taško P2 išvestis tiekiama tiesiai į sumavimo stiprintuvą, kurio stiprinimas yra 2X, tai reiškia, kad išėjimo įtampa bus 2 kartus didesnė už įėjimo įtampą. Tarkime, kad įėjimo įtampa yra 2 V smailė, taigi išėjime gausime 4 V smailę. Tuo pačiu metu mes tiesiogiai tiekiame įvestį į sumavimo stiprintuvą, kurio stiprinimas yra 1X.
Dabar, kai įvyksta sumavimo operacija, gauname sumuotą įtampą išėjime, kuri yra (-4V) + (+ 2V) = -2V, ir kaip op-amp išėjime. Kadangi op-amp yra sukonfigūruotas kaip invertuojantis stiprintuvas, išėjime, kuris yra taškas P3, gausime + 2V.
Tas pats atsitinka, kai taikoma neigiama įėjimo signalo smailė.
Aukščiau vaizde matomos Galutinio išėjimo trasą, mėlynai bangos formos yra įvesties ir geltonai bangos formos yra išėjimo iš pusbangio lygintuvas grandinės, ir žalios spalvos bangos formos yra išvesties pilnas-bangų lygintuvas grandinę.
Būtini komponentai
- LM358 op-amp IC - 2
- 6.8K, 1% rezistorius - 8
- 1K rezistorius - 2
- 1N4148 Diodas - 4
- Duonos lenta - 1
- Šuolių laidai - 10
- Maitinimo šaltinis (± 10 V) - 1
Schema
Žemiau pateikiama pusabangio ir visos bangos tikslumo lygintuvo, naudojančio op-amp, schema.
Šiam demonstravimui grandinė sukonstruota be lydmetalio plokštės, naudojant schemą; Norėdami sumažinti parazitinį induktyvumą ir talpą, komponentus sujungiau kiek įmanoma arčiau.
Tolesnis tobulinimas
Grandinė gali būti toliau modifikuojama, siekiant pagerinti jos veikimą, pavyzdžiui, mes galime pridėti papildomą filtrą, kad atmestume aukšto dažnio garsus.
Ši grandinė sukurta tik demonstravimo tikslais. Jei galvojate apie šios grandinės naudojimą praktiškai, norėdami pasiekti visišką stabilumą, turite naudoti smulkintuvo tipo stiprintuvą ir didelio tikslumo 0,1 omo rezistorių.
Tikiuosi, kad šis straipsnis jums patiko ir iš jo sužinojote kažką naujo. Jei turite kokių nors abejonių, galite paklausti žemiau pateiktų komentarų arba pasinaudoti mūsų forumais išsamiai diskusijai.