art522s

Navigációs nézet keresés

Navigáció

  • itthon
  • Cikkek
  • Circuit Bank
  • Mini projektek
  • Alkatrészek
  • Könyvek
  • Elektronika tanfolyam

Legfrissebb cikkek

  • 12 V-os forrás készítőhöz (ART891S)
  • Littelfuse SC11xx egyirányú TVS
  • Hogyan működik a feszültség-összehasonlító (ART890S)
  • PI3CSW12 I3C diódák 1: 2 multiplexert tartalmaznak
  • Áramkörök a 2N3055 és a TIP3555 készülékekkel (ART889S)
  • Texas Instruments OPA856 alacsony zajszintű szélessávú operációs erősítő

Adatlapok kereső

Egyszerű forrásműveleti teljesítmény (ART522S)

Az operációs erősítők projektben történő felhasználásának egyik leggyakoribb problémája a szimmetrikus tápegység (két feszültség) használata. Sok esetben az egyetlen forrás elérhetősége olyan problémákhoz vezet, amelyek drágábbá vagy összetettebbé teszik az áramkört, például negatív feszültséget generál további áramkörökből. Azonban az egyes forrásokkal végzett műveletek teljesítménye megegyezhet kettős forrásokkal. Az áramkörök modellezése ehhez a működési módhoz nem olyan nehéz, mint ezt a cikkben láthatjuk. Ez a cikk Burr-Brown dokumentáción alapul.

A két működési mód közötti különbség megértéséhez az 1. ábrán bemutatott áramkörökből indulunk ki.


Vegye figyelembe, hogy az (a) konfigurációban nincs földi kapcsolat az op erősítőn. A referenciaértékként vett földpotenciál értéke általában az áramkör tápfeszültségének a fele. Ennél az áramkörnél az op amp "figyelmen kívül hagyja" a földpotenciált.

A példaként vett áramkör feszültségkövető, vagyis az erősítés egység. Ebben az áramkörben a kimeneti feszültség megegyezik a bemeneti feszültséggel. A kimeneti feszültség ingadozhat a pozitív és a negatív értékek között a referenciaként vett földhöz viszonyítva.

A gyakorlati alkalmazásokban az erősítők ebben a konfigurációban nem érnek el teljes kitérést a tápegységben használt értékek között. Általában 15 + 15 V-os forrás esetén a kimeneti feszültség -13 V és + 13 V között mozog. Azokat az erősítőket, amelyek kimeneti kirándulásuk során sokkal közelebb érnek a tápfeszültséghez, "sín-sín" -nek nevezzük. ".

A (b) ábrán látható konfigurációban viszont az áramkört egy egyszerű 30 V-os forrás táplálja. Lásd akkor, hogy a kimeneti jelnek legfeljebb 2 V-os kitörése lesz, hacsak az áramban használt feszültség nem változik, vagyis ebben a példában 0 és 28 V között ingadozik.

A gyakorlatban bármilyen op erősítő használható ilyen módon, azonban vannak olyan speciális típusok, amelyek jobban ajánlottak az ilyen típusú műveletekhez. Az okok, amelyek miatt az op erősítő nem használható egyszerű forrásokkal, elektromos jellemzőkkel bírnak.

Az egyik ok, ami megnehezíti az egyetlen forrás op erősítőjének használatát, a közös módú elutasítás korlátozott tartománya, amely hőmérsékletfüggő. A másik pont pontosan a kimeneti kikapcsolási feszültség tartománya, amely nem fedi le a teljes sávot a tápfeszültségig.

Így amikor a feszültség megközelíti a tápfeszültséget, az erősítő telítődik és kimenete nem éri el a kívánt értéket. Ez azt jelenti, hogy például egy 12 V-os tápfeszültségű erősítő csak kb. 10 V-os bemeneti jelekkel képes kielégítően működni.

Látja azonban, hogy az elutasítási sáv növelése közös módban veszélybe sodorja az op-amp egyéb jellemzőit, például a bemeneti sodródási áramot, a sodródást és a zajt is. Kevésbé kritikus alkalmazásokban ezen jellemzők romlása nem veszélyezteti a projektet, de kritikus alkalmazásokban, például a műszerekben, ezeket alaposan meg kell vizsgálni.

Egyetlen forrásból álló op erősítő használata, miközben a jellemzőit minimálisra rontja, számos alternatíva létezik. Az első a 2. ábrán látható.


A zener dióda értékének valamivel kisebbnek kell lennie, mint a tápegységben alkalmazott feszültség, figyelembe véve a kívánt kimeneti jel kitérését. Az ábrával együtt megvan az ebben a konfigurációban kapott jellemzők fő képlete. Fontos szempont, amelyet ebben a konfigurációban meg kell figyelni, hogy a terhelési áram átfolyik a virtuális terepen.

Így a zener diódának méretének meg kell felelnie ennek a további áramnak a továbbítására. Egy másik fontos pont a kimeneti áram fenntartása oly módon, hogy a feszültség a zener diódában mindig pozitív legyen, hogy helyesen tudjon működni az áramkörben.

A bemutatott erősítő fordított. Nem invertáló konfiguráció esetén átvehetjük a 3. ábra áramkörét.


A zener dióda további áramát a két ellenállás áramainak összege adja. Ugyanígy a zener diódát is méretezni kell, hogy kezelje ezt az áramot. Szükséges megjegyezni, hogy még az operációs erősítőkben is, amelyeknél a FET-ek vannak a bemeneten, amikor a bemeneti feszültség közös üzemmódban magas lesz, az előfeszítő áram nagyobb lehet, mint a közös bipoláris erősítőknél, egyetlen forrás esetén.

A virtuális föld megszerzésének egyik módja rezisztív elválasztók használata, amint az a 4. ábrán látható. Ebben az áramkörben a testáramkör impedanciáját az elválasztó ellenállásának kombinációja határozza meg.


A visszacsatolási áramkörben alkalmazott ellenállások értékei közötti kapcsolat meghatározza ennek az erősítőnek az erősítését. Mivel a bemenetre és a kimenetre ugyanaz a lebegőpontos föld tartozik, az impedanciát nem befolyásolja az erősítés. Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, hogy az alkalmazott ellenállások viszonylag alacsony értékekkel rendelkeznek, ami befolyásolja az áramkör fogyasztását.

Azt is figyelembe kell venni, hogy a terhelési áram ezen az ellenálláson folyik át, amelyet méretezésénél figyelembe kell venni, hogy a kimenő áramok dinamikus tartományában ne történjenek változások. Az alacsony kimeneti impedancia elérésének egyik módja, anélkül, hogy az lebegő föld befolyásolná, egy külső feszültségszabályozó használatával, az 5. ábra szerint.


Ennek a megoldásnak az alkalmazásával, amellyel lebegő talajt kap egy op erősítő számára, a tervezőnek tisztában kell lennie azzal a ténnyel, hogy sok feszültségszabályozó minimális működési áramot igényel. Ha a normál terhelése ki van kapcsolva, akkor a kimenetén a feszültség megnő, és új szintet kapunk az úszó föld számára, amely a második táplált áramkör lenne, ez az alacsony áramú. Az alacsony impedanciájú lebegő talaj elérésére jobb megoldás még egy op erősítő, amelyet pufferként használnak, amint azt a 6. ábra mutatja.


Figyelje meg a földön átáramló áram irányait a terhelésen keresztüli áram különböző irányaihoz. A puffererősítő 22k-os ellenállása meghatározza a főerősítő feszültségreferenciáját. Ebben az áramkörben a visszacsatolás nélküli kimeneti impedancia jellemzői és a puffer frekvencia-válasza határozzák meg az egész áramkör jellemzőit. A 7. ábrán közös módszerünk van kétfeszültségű kiegyensúlyozatlan forrás használatára, amelyet nagyfeszültségű működési erősítőknél használunk.


Ebben a típusú áramkörben egy kis negatív feszültséget használnak annak garantálására, hogy a kimeneti feszültség negatív kitérésében eléri a nullát, ami egyébként nem lenne lehetséges. A konfigurációk másik kategóriája, amelyek egyetlen forrással működhetnek, a differenciál erősítők.

A 8. ábrán van egy példa egy differenciálerősítőre, amely nem szimmetrikus tápegységet használ. Ennek alapja az INA105 integrált áramkör.


A jelzett alkatrésznek már belső ellenállása van a nagyobb pontosság érdekében. Általános alkalmazásokban az 1. érintkező általában földelt. Ez a fenyő virtuális földre is hivatkozható, mint a cikkben látott alkalmazásokban. Ebben az áramkör-kategóriában megemlíthetjük a műszeres erősítőket is, például a 9. ábrán láthatóat.

Ez a konfiguráció az INA102 integrált áramkörön alapul, amelynek már három összekapcsolt működési erősítője van belsőleg. Az első kettő feszültségkövető, a végső erősítő pedig az áramkör erősítését adja alacsony kimeneti impedanciával.


Következtetés

Amint azt ebben a cikkben láthattuk, a közös műveleti erősítők hatékonyan használhatók olyan áramkörökben, amelyek egyszerű forrásokkal rendelkeznek. A referenciafeszültség vagy az úszó föld különböző módon hozható létre, és ezáltal az áramkör megfelelő működéshez vezet. Emlékeztetünk arra, hogy Burr-Brown, aki sok javaslatot javasol, amelyeket ebben a cikkben kihasználunk, a Texas Instruments leányvállalata.