تصميم دائرة مُحدِّد نشط لكشف الإشارات مع موقع أوبس

التعريف بدائرة أجهزة تحديد المواقع العاملة مع أجهزة الاستنفار التشغيلي

(ج) تصميم دائرة استجمام نشطة أمر أساسي لكشف الإشارات الصادرة عن شركة AC بدقة في مجموعة واسعة من النظم الإلكترونية، من التجهيز الصوتي إلى أجهزة التدقيق الدقيقة.() وتعاني أجهزة الاستصلاح التقليدية ذات الصبغة السلبية من انخفاضات في الفولط غير الخطي ومحدودية خطية هذه الإشارات، مما يجعلها غير ملائمة للإشارات المنخفضة المستوى أو تطبيقات الكشف العالية الدقة.()

أساسيات كشف الإشارات والانتقال

وبالإضافة إلى ذلك، يتطلب الكشف عن الإشارة إلى أن هناك تحولاً في موجة ثنائية القطبين ذات مسافات زمنية إلى تمثيل أحادي القطب يمكن قياسه أو رقميته أو تجهيزه، وأكثر الطرق شيوعاً هي التصحيح، الذي يحفظ مدى انتشار الإشارة والشكل مع إزالة نصف الدراجة السلبي، ويحدث المصححون المتناثرون الذين يستخدمون أجهزة الاستديو المتميزة انخفاضاً في الدقة في الفولية (0.6 إلى 0.7 في المائة من أجل الارتفاعى).

ولمعالجة هذه القيود، يستخدم المهندسون أجهزة تصحيح تفاعلية ]FLT:0[ ]FLT:1][ تستخدم أجهزة الاسترجاع ذات الترددات الرجعية في تصفية قطرات الفولطية الوبائية تقريبا، وبتحكمهم في سلوك الأغبياء من خلال المكسب الكبير للمضبوطات، تحقق الدائرة تصحيحا شبه إيدي بالحد الأدنى من التصحيحات ودرجة التواؤم الممتازة.

• الكشف عن مستوى الصوت والتأقلم
• تحويل من نظام إدارة السجلات والمحفوظات إلى شركة التعمير
• قياس الطاقة في أجهزة قياس الطاقة
• الاشارات الحساسة
• نظم اقتناء البيانات

How an Active Rectifier Works: Op Amp in Precision Mode

والمفهوم الأساسي وراء جهاز استجمام نشط هو وضع أداة في حلقة التغذية المرتدة من أحد المقتطفات، وفي شكل موحد، فإن التسلسل السلبي للمدخلات ذات الدفع المفتوح العالية يحفز على إحداث فرق في الفول بين التدفق الحاد وغير المحرض على نحو فعال، حيث أن الإدخال الناقص في التقلبات الحادية، حيث يُبقي الناتج السلبي في شكله السلبي، ويُنتج عكس مساراً إيجابياً كافياً لعكس الناتج.

ويمكن توسيع نطاق المبدأ نفسه ليشمل إعادة التصحيح على الموجات الكاملة باستخدام مقطعين أو مقطع واحد مع شبكة حماقة دقيقة، ونتيجة لذلك، استصلح مع تعويض منخفض للغاية (مقيد فقط بمدخلات " أوفام " ) وخطية عالية إلى مستويات الفولط الصغرى.

أنواع دوائر الموصلات النشطة

جهاز تحديد نصف الموجات

(أ) [العاملة] هي تشكيلة نصف الموجات، المعروفة أيضاً باسم جهاز استديو ] جهاز استصلاحي، يستخدم جهازاً تشغيلياً واحداً، وجهازاً واحداً من أجهزة المقاومة، ويعادل الناتج المدخلات خلال نصف دورة إيجابية، ورقم صفري أثناء الدورة السلبية (أو العكس من ذلك مع تطبيقات الوصلات القصوى).

جهاز تحديد دقيق بالموجات ذات الموجات الكاملة

ينتج المصحّون العاملون على الموجات الكاملة ناتجاً يمثل القيمة المطلقة لإشارة المدخلات، وهناك تنفيذان مشتركان:

• Two-op-amp formation:] The first op amp performs half-wave rectification; the second op amp sums the output with the original signal to create the full absolute value.
• Single-op-amp formation with inverting/non-inverting combination:] A single op amp plus four precision diodes can realize an absolute value circuit, though it requires matched resistanceors for accurate summing.

The full-wave topology is essential for accurate RMS measurement, audio level compression, and envelope detection. External link:] ] Analogices Technical Article: Full-Wave Rectifier Design

تصميم المكوّنات والدائرة

اختيار المبلِّغ التشغيلي

إن اختيار المشهد الصحيح أمر حاسم بالنسبة للأداء الفعال للمصحح، وتشمل المعايير الرئيسية ما يلي:

• Input compensate voltage (V_]os]): Low compensate minimizes error at low signal levels. For microvolt-level detection, choose op amps with V_os] below 100 merV, such as A8688.
• Gain-bandwidth product (GBW):] The op amp must have sufficient bandwidth to handle the highest frequency component of the AC signal without significant phase shift. For audio frequencies (20 Hz-20 kHz), a GBW of 1 MHz is adequate; for higher frequencies, consider ⁇ 10Hz.
• Slew rate:] A high slew rate ensures the output can follow fast transitions without distortion, especially for square waves or high-frequency sine waves.
• Rail-to-rail input and output:] Useful for single-supply operation and maximizing dynamic range.

Diode Selection

ويفضل استخدام أجهزة الاستنشاق (مثلاً 1N5819) لتصلبها المنخفض إلى الأمام (0.3 إلى 0.4 خامساً) وسرعة التبديل السريع التي تقلل من القطع الأثرية للاسترداد، بل إن استخدام أجهزة النقل ذات الصلة بالأخطار التي تصيب الارتطام يجب أن تكون أقل من ذلك في مسار التغذية العكسية، كما يتبين من ذلك في بعض الوقت المحدد للتطبيقات.

Resistor and Capacitor Values

(أ) المقاوم للتغذية (_{(و) ومقاومة المدخلات () [التردد الخافت] في [التردد الخافت] في [التردد الخافت]])}

التصميم والتنفيذ التدريجيان

تصميم جهاز تحقق نصف الموجات

النظر في الدائرة التالية لمصحح نشط غير مقصود بالموجات النصفية:

1. Connect the input:] Apply the AC signal to the non-inverting input of the op amp (e.g., OPA2188).
2. Feedback network:] Connect the inverting input directly to the op amp output via a 10 kback resistanceor (R_]f).
3. Diode placement:] Insert a Schottky dio (e.g., 1N5817) between the op amp output and the feedback node, with the anode toward the output for positive half-wave rectification.
4. Output resistor and filtering:] Connect a 10 k load resistanceor from the feedback node to ground. Place a 1 chlorF capacitor in parallel with R_]f] to filter the output (cut œuv œ16 Hz).
5. / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / // / / / / / / / / // / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

اختبار الدائرة التي تحتوي على 1 كيلوهرتز، و1 V_pp]] sine wave.() وينبغي أن يبين الناتج نصف الدراجة الإيجابية التي تبلغ ذروتها نحو 0.5 ف (نصف مدخلات الذروة إلى الصفر) ونقطة الصفر خلال نصف دورة الدم.

بناء جهاز تحقق كامل الهدف باستخدام جهازين من طراز Op Amps

ويمكن بناء جهاز استصلاح فعال يعمل على الموجات الكاملة بجهازين مختصين على النحو التالي:

1. First stage (half-wave): ] Configure U1 as a precision half-wave rectifier as above. The output (V1) is the positive half- cycle of the input.
2. Second stage (inverting summer):[FLT:] Configure U2 as an inverting summing amplifier with two inputs: the original input through resistor R1, and the output of U1 through resistor R2. Choose R1 = R2 = R

مع تطابق مقاوم دقيق (1% تسامح أو أفضل) هذا الطبول يقدم تماثلاً ممتازاً و متدنياً

النظر في التصميمات المتقدمة

الحد من معدلات الضمادات والربط

وفي ترددات عالية، فإن نطاق الترددات المحدودة في إطار " أومب " يستحدث تحولاً في المرحلة، مما قد يجعل المصحح النشط يتصرف كمضخم خطي لكلا نصف الدراجتين، ويقلل من كفاءة التصحيح، ويستخدم ذخيرة مزودة بمقياس " GBW " 10 " ، ويتسبب القيود على معدلات الارتداد في تشوهات عند مرور الإشارات صفراً؛

Input Offset Voltage and Drift

وتنشأ أخطاء في التقاطع الصفري عن الفولطية المحسوبة بالمدخلات، مثلاً، فإن الـ V_os] من 1 mV سيتسبب في بقاء الناتج عند 1 ملليغرام بدلاً من صفر خلال نصف دورة الحجب، واستخدام أجهزة التفجير المتحركة أو المروحية (مثلاً، LTC2057، MAX4238) للحد من المستويات الدنيا

الاعتبارات المتعلقة بالمعاينة

وتزيد تشكيلات التغذية المرتدة العالية من ضوضاء الارتداد، وتضع مكثف صغير )١٠-١٠٠ فرنكاً فرنسياً( في مقاوم ردود الفعل للحد من عرض النطاق الترددي فوق نطاق الإشارة، وتستخدم عمليات منخفضة الدقة مثل برنامج العمل المؤقت)١٢( في التطبيقات الحرجة.

عملية اللوازم الوحيدة

وبالنسبة للنظم التي تعمل بالبطارية أو الوحيدة العرض، تحيز الإشارة إلى المدخلات في منتصف العرض (مثلاً، V_)CC /2) باستخدام قاذفة مقاومة وعازلة، ثم يعمل جهاز الاستجمام النشط على أرضية افتراضية، ويشار إلى الناتج بنفس التحيز.

المحاكاة والاختبار

قبل بناء الدائرة، حفزها باستخدام أدوات قائمة على أساس نظام سبيس (LTSpice, TINA-TI) للتحقق من الأداء.

• تطبيق موجة لامعة على مختلف الكمائن (10 ملليارات إلى 10 V) والترددات (100 هرتز إلى 100 كيلوهرتز).
• مدخلات محدودة وصور موجية ناتجة؛ التحقق من التسلسل، الأخطاء المُقابلة، والموجات.
• إجراء مسحات متماثلة على قيم المقاومة ونماذج الديود لتحقيق التصفير والدقة الأمثل.

(ب) اختبار المعدات، استخدام مظاريف الشاشة مع مسبار عالي التبسيط، قياس مستوى الناتج في العاصمة بمقاس متعدد، ومقارنة بالمتوسط النظري للإشارة المصحوبة. [(FLT:0]]] [الوصلة الخارجية:] دليل محاكاة البرنامج الفرعي ]]

التطبيقات العملية لدائرة أجهزة التليفزيون

وتستخدم أجهزة الاستصلاح النشطة في:

• Audio level meters:] Convert AC audio signals to a DC voltage proportional to amplitude for VU meters or LED bar graphs.
• RMS-to-DC converters:] Combined with a low-pass filter, the full-wave rectifier forms the core of an RMS detector, widely used in multimeters and power quality analyzers.
• Instrumentation amplifiers:] In bridge or strain-gauge circuits, active rectifiers demodulate AC-excited sensor signals.
• Power measurement:] In energy metering ICs, active rectifiers multiply voltage and current waveforms before integration.
• Envelope detection for AM signals:] A precision rectifier followed by a low-pass filter recovers the modulation envelope in radio receivers.

الشلالات المشتركة والاضطرابات

• Output not rectifying correctly:] check diode orientation and op amp power voltages. Ensure the op amped not latched — some low-power op amps have rail-to-rail output stages that may not satur correctly in precision rectifier circuits.
• Excessive ripple at low frequencies:] Increase the filter capacitor value or use a second-order active low-pass filter after the rectifier.
• Zero-crossing distortion:] Add a small negative bias voltage (via a resistance divider) to the non-inverting input to overcome input compensate. Alternatively, use an op amp with lower V_os].
• Oscillation:] Parasitic capacitance at the inverting input can cause instability. Add a small capacitor (10 pF) across the feedback resistanceor to suppress high-frequency oscillations.

خاتمة

(أ) تصميم دائرة استجمام نشطة تضم أجهزة تكييف تشغيلية هو أسلوب قوي لتحقيق الكشف عن إشارات عالية الدقة، وبفهم مبادئ التشغيل الكامنة وراء تطبيقات نصف الموجات وتقنيات الموجات الكاملة، واختيار العناصر المناسبة، وبعد ممارسات التصميم والاختبار المتأنية، يمكن للمهندسين أن يبنيوا دوائراً تُستخدم فيها أجهزة إعادة التصفير الصوتي المُتَخَوِّلة بدقة، وضبطة.