роботи

Нав перегляд пошуку

Навігація

  • додому
  • Статті
  • Окружний банк
  • Міні-проекти
  • Компоненти
  • Книги
  • Курс електроніки

Останні статті

  • Джерело 12 В для виробника (ART891S)
  • Littelfuse SC11xx односпрямований телевізор
  • Як працює компаратор напруги (ART890S)
  • PI3CSW12 I3C-діоди, включені мультиплексор 1: 2
  • Схеми з 2N3055 і TIP3555 (ART889S)
  • Texas Instruments OPA856 малошумний широкосмуговий операційний підсилювач

Пошук таблиць даних

Потужність роботи з простими джерелами (ART522S)

Однією з найпоширеніших проблем при використанні операційних підсилювачів у проекті є необхідність використання симетричного джерела живлення (дві напруги). У багатьох випадках наявність одного джерела призводить до проблем, які роблять схему більш дорогою або складною, наприклад, генерування негативної напруги від додаткових ланцюгів. Однак ефективність операцій з окремими джерелами може бути такою ж, як і з подвійними джерелами.Моделювання схем для цього режиму роботи не так складно, як це можна побачити в цій статті. Ця стаття заснована на документації Burr-Brown.

Щоб зрозуміти різницю між двома режимами роботи, ми починаємо з схем, зображених на рисунку 1.


Зверніть увагу, що в конфігурації (а) на операційному підсилювачі немає заземлення. Потенціал заземлення, прийнятий за еталон, має значення, яке зазвичай становить половину напруги живлення ланцюга. Для цієї схеми операційний підсилювач "ігнорує" потенціал землі.

Схема, взята як приклад, є послідовником напруги, тобто коефіцієнт підсилення дорівнює одиниці. У цій схемі вихідна напруга дорівнює вхідній напрузі. Вихідна напруга може коливатися між позитивними та негативними значеннями щодо землі, взятої за еталон.

У практичному застосуванні підсилювачі в цій конфігурації не досягають загальної різниці між значеннями, що використовуються в джерелі живлення. Як правило, при джерелі 15 + 15 В вихідна напруга коливатиметься від -13 В до + 13 В. Підсилювачі, які сягають набагато ближче до напруги живлення в їх вихідній екскурсії, називаються "залізницею до залізниці".

З іншого боку, у конфігурації, показаній у (b), ланцюг живиться простим джерелом напруги 30 В. Потім переконайтеся, що вихідний сигнал матиме відступ, який має максимум 2 В, якщо напруга не використовується тобто він коливатиметься від 0 до 28 В у цьому прикладі.

На практиці таким чином можна використовувати будь-який операційний підсилювач, однак існують певні типи, які більше рекомендуються для цього типу операцій. Причини, по яких операційний підсилювач не можна використовувати з простими джерелами, полягають у його електричних характеристиках.

Однією з причин, що ускладнює використання одного підсилювача з одним джерелом, є обмежений діапазон відхилення загального режиму, який залежить від температури. Інший момент - це точно діапазон вихідних напруг на відході, який не охоплює загальну смугу аж до напруги живлення.

Таким чином, коли напруга наближається до напруги живлення, підсилювач насичується, і його вихід не досягає потрібного значення. Це означає, що операційний підсилювач, що живиться, наприклад, на 12 В, може задовільно працювати лише з вхідними сигналами приблизно до 10 В.

Однак ви бачите, що збільшення діапазону відхилення загального режиму компрометує інші характеристики підсилювача, такі як вхідний дрейфуючий струм, дрейф та шум. У менш критичних додатках погіршення цих характеристик не ставить під загрозу проект, але в критичних додатках, таких як контрольно-вимірювальні прилади, на які слід уважно дивитись.

Існує кілька варіантів використання одного підсилювача з одним джерелом, при мінімальній компрометації його характеристик. Перший показаний на малюнку 2.


Значення стабілітрона має бути трохи нижче напруги, що використовується в джерелі живлення, з урахуванням відхилення бажаного вихідного сигналу. Поряд із діаграмою ми маємо основні формули характеристик, отриманих у цій конфігурації. Важливим моментом, який слід спостерігати в цій конфігурації, є те, що струм навантаження протікає через віртуальну місцевість.

Таким чином, діод стабілітрона повинен бути розміром, щоб нести цей додатковий струм. Іншим важливим моментом є підтримка вихідного струму таким чином, щоб напруга на стабілітроні завжди була позитивною, щоб він міг правильно діяти в ланцюзі.

Показаний підсилювач інвертує. Для неінвертуючої конфігурації ми можемо прийняти схему на малюнку 3.


Додатковий струм в стабілітроні задається сумою струмів у двох резисторах. Таким же чином стабілітрон повинен бути розміром для обробки цього струму. Слід зазначити, що навіть в операційних підсилювачах з польовими транзисторами на вході, коли вхідна напруга в загальному режимі стає високою, струм зміщення може бути вищим, ніж у звичайних біполярних підсилювачах, при роботі з одним джерелом.

Одним із способів отримання віртуального заземлення є використання резистивних дільників, як показано на малюнку 4. У цій схемі імпеданс схеми заземлення визначається комбінацією резисторів дільника.


Зв'язок між значеннями резисторів, що використовуються в схемі зворотного зв'язку, визначає коефіцієнт підсилення цього підсилювача. Оскільки вхід і вихід посилаються на одну і ту ж землю з плаваючою точкою, коефіцієнт підсилення не впливає на імпеданс. Ще один момент, який слід врахувати, полягає в тому, що використовувані резистори мають відносно низькі значення, що впливає на споживання схеми.

Слід також врахувати, що струм навантаження протікає через цей опір, що слід враховувати при його розмірі, щоб не відбувалися зміни в динамічному діапазоні вихідних струмів. Одним із способів отримати низький вихідний опір без впливу плаваючої землі є використання зовнішнього регулятора напруги, як показано на малюнку 5.


Приймаючи це рішення для отримання плаваючого грунту для операційного підсилювача, проектувальнику необхідно знати той факт, що для багатьох регуляторів напруги потрібен мінімальний робочий струм. Якщо його нормальне навантаження вимкнено, напруга на його виході зросте, і ми матимемо новий рівень для плаваючої землі, який був би другим ланцюгом, що подається, це з низьким струмом. Кращим рішенням для отримання плаваючого заземлення з низьким імпедансом є використання ще одного операційного підсилювача, що використовується як буфер, як показано на малюнку 6.


Дотримуйтесь напрямків потоку струму через землю для різних напрямків течії струму через вантаж. 22k резистори в буферному підсилювачі визначають опорну напругу для основного підсилювача. У цій схемі характеристики вихідного імпедансу без зворотного зв'язку та частотна характеристика буфера визначатимуть характеристики всієї схеми. На рисунку 7 ми маємо загальну техніку використання незбалансованого джерела з двома напругами, яке використовується з операційними підсилювачами високої напруги.


У цьому типі ланцюга використовується невелика негативна напруга, щоб гарантувати, що при негативному відході вихідної напруги вона досягає нуля, що інакше було б неможливим. Інша категорія конфігурацій, яка може працювати з одним джерелом, - це диференціальні підсилювачі.

На рисунку 8 ми маємо приклад диференціального підсилювача, який використовує несиметричне джерело живлення. Основою є інтегральна схема INA105.


Вказаний компонент вже має внутрішні резистори, підібрані для більшої точності. У звичайних додатках штифт 1 зазвичай заземлений. Цю сосну можна також посилати на віртуальну землю, як у додатках, які ми бачили в цій статті. Ми також можемо згадати в цій категорії схем підсилювачі для контрольно-вимірювальних приладів, такі як показані на малюнку 9.

Ця конфігурація базується на інтегральній схемі INA102, яка вже має три взаємопов'язані операційні підсилювачі. Перші два є послідовниками напруги, а кінцевий підсилювач дає коефіцієнт підсилення схеми з низьким вихідним опором.


Завершення

Як ми бачили в цій статті, звичайні операційні підсилювачі можуть ефективно використовуватися в схемах, що мають прості джерела. Опорну напругу або плаваючу землю можна створити різними способами і тим самим привести схему в належну роботу. Ми нагадуємо, що Берр-Браун, який пропонує багато пропозицій, якими ми скористалися в цій статті, є дочірньою компанією Texas Instruments.