Basiese analisemetode vir operasionele versterkers: virtuele oop stroombaan, virtuele kortsluiting. Vir onbekende operasionele versterkertoepassingsstroombane, gebruik hierdie basiese analisemetode.
Op-versterkers is wyd gebruikte toestelle. Wanneer hulle aan toepaslike terugvoernetwerke gekoppel word, kan hulle gebruik word as presisie-WS- en GS-versterkers, aktiewe filters, ossillators en spanningsvergelykers.
- Toepassing van operasionele versterkers in aktiewe filterering
Die figuur hierbo is 'n tipiese aktiewe filterkring (Saron-Kayl-kring, 'n tipe Butterworth-kring). Die voordeel van aktiewe filtering is dat dit seine groter as die afsnyfrekwensie vinniger kan laat verval, en die filtereienskappe vereis nie hoë kapasitansie en weerstand nie.
Die ontwerppunte van hierdie stroombaan is: onder die voorwaarde dat die toepaslike afsnyfrekwensie nagekom word, moet die weerstandswaardes van R233 en R230 so konsekwent as moontlik gekies word, en die kapasitansie van C50 en C201 moet so konsekwent gekies word (wanneer die weerstand- en kapasitansiewaardes van die tweestadium-RC-stroombaan gelyk is, word dit 'n Saron-Kayl-stroombaan genoem), sodat die tipes toestelle genormaliseer kan word terwyl die filterprestasie nagekom word. Onder andere verhoed die weerstand R280 dat die inset opgeskort word, wat abnormale uitset van die operasionele versterker sal veroorsaak.
Die drie mees algemeen gebruikte tweede-orde aktiewe laagdeurlaatfilterkringe vir filterering is: Butterworth, monotoon afnemend, plat en gladste kurwe;
Die mees gebruikte in Butterworth-laagdeurlaatfiltering is die Saron-Kayl-kring, wat die gesimuleerde kring is.
Vir 'n filter moet jy die afsnyfrekwensie daarvan weet, of jy kan die oordragfunksie en frekwensierespons neerskryf.
As die filter ook 'n versterkingsfunksie het, moet jy die wins van die filter weet.
Wanneer die weerstand- en kapasitansiewaardes van die tweestadium-RC-stroombaan gelyk is, word dit 'n Serenka-stroombaan genoem. 'n Negatiewe terugvoer word in die tweede-orde aktiewe stroombaan ingebring om die uitsetspanning vinnig in die hoëfrekwensiebereik te laat daal.
Die deurlaatbandwins van die tweede-orde aktiewe laagdeurlaatfilterkring is 1+Rf/R1, wat dieselfde is as die eerste-orde laagdeurlaatfilterkring;
Let daarop dat die eenheid van m ohm is en die eenheid van N u is.
Dus word die afsnyfrekwensie bereken as
Chebyshev, vinnig vervalend, maar met rimpelings in die deurlaatband;
Bessel (ellipties), faseverskuiwing is eweredig aan frekwensie, en groepvertraging is in wese konstant.
2. Toepassing van operasionele versterker in spanningsvergelyker
Hierdie stroombaan is eintlik 'n kombinasie van 'n nul-kruising-vergelyker en 'n diep versterkerstroombaan.
Die uitset word versterk deur (1+R292/R273). Hoe hoër die versterkingsfaktor, hoe steiler die stygende rand van die vierkantsgolf.
Daar is ook 'n sleutelkomponentweerstandswaarde in hierdie stroombaan waaraan aandag gegee moet word, naamlik R275, wat die stygspoed van die vierkantsgolf bepaal.
3. Ontwerp van konstante stroombronkring
Soos in die figuur getoon, is die konstante stroombeginsel-analiseproses soos volg:
U5B (die onderste operasionele versterker in die bostaande figuur) is 'n spanningsvolger, dus V1=V4;
Volgens die virtuele kortsluitingsbeginsel van die operasionele versterker, vir die operasionele versterker U4A (die boonste operasionele versterker in die bostaande figuur): V3=V5;
Deur die bogenoemde vergelykings te kombineer, kry ons:
Wanneer die verwysingspanning Vref vasgestel is op 1.8V, is die weerstand R30 3.6, en die stroomuitset is konstant teen 0.5mA.
Hierdie konstante stroombronkring kan gebruik word om konstante stroombronne van ander strome te ontwerp. Die basiese idee is: alle weerstande moet hoë-presisie weerstande met konsekwente weerstandswaardes gebruik. Die insetverwysingspanning (met behulp van 'n spesiale verwysingspanningskyfie) word gedeel deur die weerstandswaarde om die uitsetstroom te verkry.
In werklike gebruik word 'n diode en 'n weerstand egter gewoonlik in serie aan die uitsetpunt gekoppel om die konstante stroombronkring te beskerm. Die eerste voordeel hiervan is om te verhoed dat eksterne interferensie die konstante stroombronkring binnedring en skade aan die konstante stroombronkring veroorsaak, en tweedens om te verhoed dat die eksterne las kortsluit, sodat die konstante stroombronkring nie beskadig word nie.
5. Termiese weerstandsmetingskring
Die stroombaan in die figuur hierbo is 'n tipiese termiese weerstand/koppel-metingsstroombaan. Die meetidee is: 'n 1-10mA konstante stroombron word by die las gevoeg, wat 'n sekere spanning op die las sal genereer, en die spanning word aktief gefiltreer. Na verwerking word die sein aangepas (seinversterking of verswakking), en uiteindelik word die sein na die ADC-koppelvlak gestuur.
Wanneer u hierdie stroombaan gebruik, let op die toepassing van beskerming aan die insetkant. TVS kan parallel gekoppel word, maar let op die impak van kondensators op meet akkuraatheid. Natuurlik, in sommige laekoste-gevalle, kan die bogenoemde stroombaandiagram vereenvoudig word na die volgende stroombaan.
In die gebruik van operasionele versterkers is spanningsvolgers 'n algemene toepassing. Die voordele van hierdie stroombaan is: eerstens verminder dit die impak van die las op die seinbron; tweedens verbeter dit die sein se vermoë om las te dra.
7. Toepassing van 'n enkele kragtoevoer
In die werklike gebruik van operasionele versterkers gebruik ons gewoonlik dubbele kragbronne om die frekwensie-eienskappe van die operasionele versterkers te handhaaf. Soms het ons egter in werklike gebruik slegs 'n enkele kragbron en kan ons ook normale werking van die operasionele versterker verkry.
Eerstens gebruik ons die operasionele versterkervolgerkring om 'n VCC/2 spanningsverdeler te verkry:
Natuurlik, as die vereistes nie baie hoog is nie, kan ons die spanning direk met weerstande deel om +VCC/2 te verkry, maar as gevolg van die eienskappe van weerstandspanningsdeling, sal die dinamiese reaksiespoed baie stadig wees, so gebruik dit asseblief versigtig.
Nadat ons +VCC/2 verkry het, kan ons 'n enkele kragtoevoer gebruik om die seinversterkingsfunksie te bereik, soos hieronder getoon:
In hierdie stroombaan is R66=R67//R68, en die uitsetwins van die sein is G=-R67/R68.
Die spesifieke toepassing word in die figuur hieronder getoon: die operasionele versterker word aangedryf deur 'n enkele +5V_AD, en die spanning van die AD-skyfie is 3.3V (verkry deur die verwysingspanningskyfie REF3033). Die 3.3V word gedeel deur weerstande en gevolg deur die operasionele versterker om 1.65V te verkry, wat aan die operasionele versterker se in-fase-insetterminaal gegee word.
