Βασική μέθοδος ανάλυσης για τελεστικούς ενισχυτές: εικονικό ανοιχτό κύκλωμα, εικονικό βραχυκύκλωμα. Για άγνωστα κυκλώματα εφαρμογής τελεστικού ενισχυτή, χρησιμοποιήστε αυτήν τη βασική μέθοδο ανάλυσης.
Οι τελεστικοί ενισχυτές είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες συσκευές. Όταν συνδέονται σε κατάλληλα δίκτυα ανάδρασης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτές ακριβείας AC και DC, ενεργά φίλτρα, ταλαντωτές και συγκριτές τάσης.
- Εφαρμογή τελεστικών ενισχυτών στο ενεργό φιλτράρισμα
Το παραπάνω σχήμα είναι ένα τυπικό κύκλωμα ενεργού φίλτρου (κύκλωμα Saron-Kayl, ένας τύπος κυκλώματος Butterworth). Το πλεονέκτημα του ενεργού φιλτραρίσματος είναι ότι μπορεί να κάνει τα σήματα μεγαλύτερα από τη συχνότητα αποκοπής να μειώνονται πιο γρήγορα και τα χαρακτηριστικά φιλτραρίσματος δεν απαιτούν υψηλή χωρητικότητα και αντίσταση.
Τα σημεία σχεδιασμού αυτού του κυκλώματος είναι: υπό την προϋπόθεση ότι πληρούται η κατάλληλη συχνότητα αποκοπής, οι τιμές αντίστασης των R233 και R230 θα πρέπει να επιλέγονται όσο το δυνατόν πιο σταθερές και η χωρητικότητα των C50 και C201 θα πρέπει να επιλέγεται ως σταθερή (όταν οι τιμές αντίστασης και χωρητικότητας του κυκλώματος RC δύο σταδίων είναι ίσες, ονομάζεται κύκλωμα Saron-Kayl), έτσι ώστε οι τύποι συσκευών να μπορούν να ομαλοποιηθούν ενώ παράλληλα να πληρούν την απόδοση φιλτραρίσματος. Μεταξύ αυτών, η αντίσταση R280 εμποδίζει την αναστολή της εισόδου, η οποία θα προκαλέσει ανώμαλη έξοδο του τελεστικού ενισχυτή.
Τα τρία πιο συχνά χρησιμοποιούμενα κυκλώματα ενεργού φίλτρου χαμηλής διέλευσης δεύτερης τάξης για φιλτράρισμα είναι: Butterworth, μονοτονικά φθίνουσα, επίπεδη και ομαλότερη καμπύλη.
Το πιο χρησιμοποιούμενο στο φιλτράρισμα χαμηλής διέλευσης Butterworth είναι το κύκλωμα Saron-Kayl, το οποίο είναι το προσομοιωμένο κύκλωμα.
Για ένα φίλτρο, πρέπει να γνωρίζετε τη συχνότητα αποκοπής του ή μπορείτε να γράψετε τη συνάρτηση μεταφοράς και την απόκριση συχνότητας.
Εάν το φίλτρο διαθέτει επίσης λειτουργία ενίσχυσης, πρέπει να γνωρίζετε το κέρδος του φίλτρου.
Όταν οι τιμές αντίστασης και χωρητικότητας του διβάθμιου κυκλώματος RC είναι ίσες, ονομάζεται κύκλωμα Serenka. Μια αρνητική ανάδραση εισάγεται στο ενεργό κύκλωμα δεύτερης τάξης για να προκαλέσει γρήγορη πτώση της τάσης εξόδου στην περιοχή υψηλών συχνοτήτων.
Το κέρδος ζώνης διέλευσης του κυκλώματος ενεργού φίλτρου χαμηλής διέλευσης δεύτερης τάξης είναι 1+Rf/R1, το οποίο είναι το ίδιο με το κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης πρώτης τάξης.
Σημειώστε ότι η μονάδα του m είναι το ohm και η μονάδα του N είναι το u.
Έτσι, η συχνότητα αποκοπής υπολογίζεται ως
Chebyshev, που φθίνει γρήγορα, αλλά με κυματισμούς στη ζώνη διέλευσης.
Bessel (ελλειπτική), η μετατόπιση φάσης είναι ανάλογη με τη συχνότητα και η καθυστέρηση ομάδας είναι ουσιαστικά σταθερή.
2. Εφαρμογή του τελεστικού ενισχυτή σε συγκριτή τάσης
Αυτό το κύκλωμα είναι στην πραγματικότητα ένας συνδυασμός ενός συγκριτή μηδενικής διέλευσης και ενός κυκλώματος βαθύ ενισχυτή.
Η έξοδος ενισχύεται από (1+R292/R273). Όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής ενίσχυσης, τόσο πιο απότομη είναι η ανοδική ακμή του τετραγωνικού κύματος.
Υπάρχει επίσης μια βασική τιμή αντίστασης σε αυτό το κύκλωμα στην οποία πρέπει να δοθεί προσοχή, δηλαδή η R275, η οποία καθορίζει την ανοδική ταχύτητα του τετραγωνικού κύματος.
3. Σχεδιασμός κυκλώματος πηγής σταθερού ρεύματος
Όπως φαίνεται στο σχήμα, η διαδικασία ανάλυσης της αρχής του σταθερού ρεύματος έχει ως εξής:
Το U5B (ο κάτω τελεστικός ενισχυτής στο παραπάνω σχήμα) είναι ένας ακόλουθος τάσης, επομένως V1=V4.
Σύμφωνα με την αρχή του εικονικού βραχυκυκλώματος του τελεστικού ενισχυτή, για τον τελεστικό ενισχυτή U4A (τον άνω τελεστικό ενισχυτή στο παραπάνω σχήμα): V3=V5;
Συνδυάζοντας τις παραπάνω εξισώσεις, έχουμε:
Όταν η τάση αναφοράς Vref είναι σταθερή στα 1.8V, η αντίσταση R30 είναι 3.6 και το ρεύμα εξόδου είναι σταθερό στα 0.5mA.
Αυτό το κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό πηγών σταθερού ρεύματος άλλων ρευμάτων. Η βασική ιδέα είναι: όλες οι αντιστάσεις πρέπει να χρησιμοποιούν αντιστάσεις υψηλής ακρίβειας με σταθερές τιμές αντίστασης. Η τάση αναφοράς εισόδου (χρησιμοποιώντας ένα ειδικό τσιπ τάσης αναφοράς) διαιρείται με την τιμή αντίστασης για να ληφθεί το ρεύμα εξόδου.
Ωστόσο, στην πραγματική χρήση, για την προστασία του κυκλώματος πηγής σταθερού ρεύματος, μια δίοδος και μια αντίσταση συνδέονται γενικά σε σειρά στο άκρο εξόδου. Το πρώτο όφελος αυτού είναι η αποτροπή της εισόδου εξωτερικών παρεμβολών στο κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος, προκαλώντας ζημιά στο κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος, και δεύτερον, η αποτροπή βραχυκυκλώματος του εξωτερικού φορτίου, ώστε να μην προκληθεί ζημιά στο κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος.
5. Κύκλωμα μέτρησης θερμικής αντίστασης
Το κύκλωμα στο παραπάνω σχήμα είναι ένα τυπικό κύκλωμα μέτρησης θερμικής αντίστασης/ζεύγους. Η ιδέα της μέτρησης είναι: μια πηγή σταθερού ρεύματος 1-10mA προστίθεται στο φορτίο, η οποία θα παράγει μια συγκεκριμένη τάση στο φορτίο, και η τάση φιλτράρεται ενεργά. Μετά την επεξεργασία, το σήμα ρυθμίζεται (ενίσχυση ή εξασθένηση σήματος) και τέλος το σήμα αποστέλλεται στη διεπαφή ADC.
Όταν χρησιμοποιείτε αυτό το κύκλωμα, δώστε προσοχή στην εφαρμογή προστασίας στο άκρο εισόδου. Τα TVS μπορούν να συνδεθούν παράλληλα, αλλά δώστε προσοχή στην επίδραση των πυκνωτών στην ακρίβεια των μετρήσεων. Φυσικά, σε ορισμένες περιπτώσεις χαμηλού κόστους, το παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος μπορεί να απλοποιηθεί στο ακόλουθο κύκλωμα
Στη χρήση λειτουργικών ενισχυτών, ο ελεγκτής τάσης αποτελεί μια συνηθισμένη εφαρμογή. Τα οφέλη αυτού του κυκλώματος είναι: πρώτον, μειώνει την επίδραση του φορτίου στην πηγή σήματος και δεύτερον, βελτιώνει την ικανότητα του σήματος να φέρει φορτίο.
7. Εφαρμογή ενιαίας παροχής ρεύματος
Στην πραγματική χρήση των τελεστικών ενισχυτών, γενικά χρησιμοποιούμε διπλά τροφοδοτικά για να διατηρήσουμε τα χαρακτηριστικά συχνότητας των τελεστικών ενισχυτών. Ωστόσο, μερικές φορές στην πραγματική χρήση, έχουμε μόνο ένα τροφοδοτικό και μπορούμε επίσης να επιτύχουμε κανονική λειτουργία του τελεστικού ενισχυτή.
Αρχικά, χρησιμοποιούμε το κύκλωμα παρακολούθησης τελεστικού ενισχυτή για να επιτύχουμε έναν διαιρέτη τάσης VCC/2:
Φυσικά, εάν οι απαιτήσεις δεν είναι πολύ υψηλές, μπορούμε να διαιρέσουμε απευθείας την τάση με αντιστάσεις για να λάβουμε +VCC/2, αλλά λόγω των χαρακτηριστικών της διαίρεσης τάσης αντίστασης, η ταχύτητα δυναμικής απόκρισης θα είναι πολύ αργή, γι' αυτό παρακαλούμε να το χρησιμοποιείτε με προσοχή.
Αφού επιτύχουμε +VCC/2, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα μόνο τροφοδοτικό για να επιτύχουμε τη λειτουργία ενίσχυσης σήματος, όπως φαίνεται παρακάτω:
Σε αυτό το κύκλωμα, R66=R67//R68, και το κέρδος εξόδου του σήματος είναι G=-R67/R68.
Η συγκεκριμένη εφαρμογή φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: ο τελεστικός ενισχυτής τροφοδοτείται από ένα μόνο +5V_AD και η τάση του τσιπ AD είναι 3.3V (που λαμβάνεται από το τσιπ τάσης αναφοράς REF3033). Τα 3.3V διαιρούνται με τις αντιστάσεις και ακολουθούνται από τον τελεστικό ενισχυτή για να ληφθούν 1.65V, τα οποία δίνονται στον ακροδέκτη εισόδου σε φάση του τελεστικού ενισχυτή.
