מבוא

מגבר תפעולי (op-amps) הם אבן הפינה של עיצוב מעגלים אנלוגי מדויק, המשתרע הרבה מעבר לאפקטים פשוטים. יישום מעשי אחד עדיין פרקטי הוא השימוש שלהם בתדירות פעילה עבור גנרטורים אותות.עיגולים אלה הם הכרחיים בתקשורת, ציוד מבחן ספסל, ואת הביצועים של תדרים קבועים, תוך כדי שיפור ביצועים פונקציונליים (PLL) הפניה, שבו יצירת יציבה, גבוה אנתרופולוגיה לטונים מדגימים מדגימים מאפקטים נמוכים יותר של יכולת פעולה כוללת של עיצובית, היא היכולת של עיצוב יעיל של עיצוב יעיל של עיצוביתרון יעיל של עיצוב יעיל של עיצוב יעיל של תכונות עיצובית עיצוביתות עיצובית גבוהה.

עקרונות של תדירות רב-הכפלה באמצעות מגבר תפעולי

(ה) תהליך רב-תכליתי (ביסודו של דבר) הוא תהליך לא-לינארי (a ⁇ i) של כפל (FLT:0reaFLT:1) מכיל אנרגיה רק בתדר יחיד זה.כדי לייצר אות חדש בתדירות מרובים:2freaFLT 3:0, FLT:43flinearFLT:5, או גבוה יותר, הגל המקורי חייב להיות מעוות בכוונה כדי ליצור נזק לינארי, אשר הופך להיות מוקרן באמצעות חומרים אחרים, אשר מקודמים, אשר מקודמים, אשר מפלט, אשר מקודמים, אשר מפלט, או מפלט, אשר הופך להיות מפלט, אשר הופך להיות מפלט, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אלה, אשר מפלט, או מפלט, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אלה, או מפלט, או מפלט של חומרים אלה, אם הוא מפלט של חומרים אלה, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אלה, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אלה, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אלה, אשר הופך להיות מפלט של חומרים אחרים, אם הוא מפלט, אשר מופעלים, או יותר, אשר מופעל על ידי מוטציות, אשר הופך להיות מעודן, אשר הופך להיות מעודן, אם הוא מפלט של חומרים

מדוע אי-ליניות היא חיונית

מעגלים קואר משמרים את הצורה של אות קלט עבור אדים קטנים; כל שינוי בתוכן תדירות דורש יציאה מלינאריות.הרווח הפתוח הגבוה של אגד מאפשר ליצור פונקציות חדות, צפויות לא ליניאריות. לדוגמה, קליטה פשוטה של הבנה מסוימת על פני לולאת משוב, המגבר כדי ליצור סימטרי או סימטרי, יצירת עושר של פגיעה מתונה (למרות טוהר) אפילו על מנת לשמור על טוהר מלא של גירוי חיצוני.

The Op-Amp כ-Amp Controlled Nonlinear Element

Open-loop או Lightly fed-back תצורה של הדגה לפעול כשותפים - מעבר קשה בין מסילות אספקה מייצר גל מרובע עשיר בהרמוניה מוזרה, אשר משמש לעתים לטיול לאחר סינון.עם זאת, גישה אלגנטית יותר משתמשת מטענים מדויקים וגלימות כי מניבים נזקי רצון תוך דיכוי אחרים.

כפל אקטיבי להתנצלות

מספר מעגלים המבוססים על הדגה מייצרים ללא ספק רב-כפליים של תדירות.בחירה של טופולוגיה תלויה בגורם הרב-הכפל הנדרש, הרמה המקובלת של הרמוניות מעוררות, וטווח התדירות של הפעולה להלן הם שלוש גישות בשימוש נרחב, יחד עם הדרכה על מתי לבחור כל אחד.

המונחים: full-Wave Precision Rectifier Doubler

אחת הדרכים הפשוטות ביותר להכפיל את התדר היא ליישם תיקון גלי מלא לגל חטא.הגלימות המתקבלות על ידי פעמיים את התדר הבסיסי המכיל מרכיב הרמוני חזק שנייה בתוספת DC מהפך.ד גלי דיוק קלאסי מלא גליקו מלא צורך סביב תפוקה כפולה או יחידה עם דיודות בהתאמה (כגון AD827 או TL2 בתדרים נמוכים יותר) מסלקים את הסימון גלימה משולבת אפילו עם צמצם אחד או יחיד עם מפונקציה מלאה עם מפוזה מלאה עם .

Soft-Clipping Harmonic Generator

כאשר גל חטא מניע דגימה מוגדרת כמגברה עם שני דיודות מקבילים נגד-מקבילה במסלול משוב, הפלטים בעדינות לאחר שהאות עולה על המתח הקדמי ( ⁇ 0.6 V לסיליקון) החיתוך המסובך מייצר הקלה בינונית ואפילו הרמוניות, מה שהופך את המעגל הזה מתאים לייצור מספר הזמנות נמוכות עם עיוות נמוך יחסית על ידי עיוותים נמוכים יחסית על ידי ה-Fonicing הוא רק על ידי הפחתת ה-Fontloitortoner.

שלב-שיפט Sine Tripler

דרך שיטה מתוחכמת יותר עבור טריפ תדר משתמש ברשת שיוצרת שלושה גלים חטאים מופרדים על ידי 120 מעלות, ואז מסכם אותם לאחר שעבר כל אחד באמצעות גלי לא ליניארית. Op-amp מסננים כל פילטרים יכול לספק את השינויים הדרושים, ו diode Scing או זוג transistor יכול ליצור את המיומנות קוביית או לא-לינית כי מדגישה את הנזק השלישי, כאשר שלושת הנתיבים משולבים, בסיסי, מזיקים אחרים, עלולים להיות טוהר, לעתים קרובות, כאשר הוא חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, כאשר הוא חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, הוא חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט חזק יותר, כאשר הוא חזק יותר, הוא חזק יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, כאשר הוא שלילי, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט, הוא לעתים קרובות יותר, הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, כאשר הוא שלילי, הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, הוא מסוגל לספק את הפלט חזק יותר, הוא מסוגל לספק את הפלט חזק יותר, הוא מסוגל לעתים קרובות יותר, כאשר הוא מסוגל לספק את הפלט שלישי, כאשר הוא מסוגל לספק

דרישות בחירה ו- Op-Amp

הביצועים של כל מכפיל תדר פעיל hing על בחירת דגימה או מאפיין דינמי שלה תואם או על תדירות הגבוהה ביותר של עניין. פרמטרים מרכזיים כוללים מוצר בעל פס גבוה (GBW), שיעור סלואו, עיוות הרמוני מוחלט (THD), רעש מתח מתח מתח קלט, ואת זרם הטיה קלט.

  • (FLT:0)Gain-bandwidth המוצר: ההרחבה 1 (FLT:1) עבור כפול יותר פועל ב 10 MHz, ה- -E-amp צריך להיות GBW בנוחות מעל 20 MHz, לעתים קרובות בטווח 100 MHz כדי להבטיח רווח לולאה טוב ב הרמוניות ולשמור דיוק GBW יגרום לשינוי מופרז ושגיאות מפוסלות בתדרים גבוהים.
  • (ב) ויקרא י"א: "בְּהִיא נָא עַמֶר עַמֶר וּדְהִיתִי עַמְתָּבָה אֱלֹהִים" (במדבר כ"ד, כ"ד)
  • (FLT:0) עיוות הרמוני לחלוטין: FLT:1 ההכפלה עצמה מוסיפה עיוות על ידי עיצוב, אבל הלא-לינאריות של הדגול יכולה להציג דחפים לא רצויים.נמוך מתחת לרמת החיתוך להבטיח כי הרעוניקה שנוצרת היא בעיקר מהרשת הלא-לינארית מכוונת.
  • רעש מתח חזק> Input: Noise יכול לתרגם לרעש בשלב על הפלט המוכפל, במיוחד באפליקציות סינון פס צר. A נמוך-noise Op-amp (למשל, עם צפיפות רעש מתח < 5 nV / ⁇ ) מומלץ עבור שלבים מכפילים בשימוש גנרטורים אותות מדויקים.
  • <חזק>תוך נפילה מתח זרם הטיה: מתח יכול לגרום שגיאות DC בשלב המחודש, המוביל לסימטריה והגברת הזנה בסיסית דרך.Bas הנוכחי וריאציות עם טמפרטורה יכול גם לקלקל ביצועים.בחר הדגמות עם ירידה נמוכה (למשל, 1 mV) וביטול ההטיה הנוכחי עבור קלטות דו קוטביות.

עבור תדרים מעל כמה MHz, מדגמי דו קוטבי-אין מסורתיים כמו NE5534 או OPA2134 עשויים להיאבק; מגברי הנקה הנוכחית (CFAs) ומכשירי הנקה עם שיעורי סלבריטי גבוהים, כגון פתרונות OPA847, THS3001, או LM6172, הופכים הכרחיים.

עיצוב תדירות כפולה: שלב-בי-

דוגמה עיצובית מעשית ממחישה כיצד התיאוריה מתרגמת לחומרה.המטרה היא לבנות מכפיל תדר מדויק שמקבל 1 MHz, 1 VirFLT:0;0) pkekuaFLT:1, ולספק פלט 2 מ"מ נקי עם וריאציות מינימליות.

תיאור המעגל ומבצע

הקצה הקדמי הוא מתקן דיוק גלי משופר באמצעות תיקון OPA2830 כפול של מתח (GBW 250 MHz, מסנוור 400 V / מיקרוס) השלב הראשון מבצע תיקון חצי גלי; הסכומים השני של שלב הקלט המקורי עם חצי גלידות האחוריות מספק את האות הראשון נגד CCK CST (FST) כדי להפחית את הביצועים של BAT 10.3S לאחור על פני רזולוציה גבוהה יותר של 10.

המונחים: output

הגלים המפוזרים מכילים מרכיב 2 MHz דומיננטי, מונח DC, ומוצרים שאריות ב 4 MHz, 6 MHz, וכו 'מסנן גבוה של CHz מתואם 2 MHz תמצית האות הרצויה.A פעיל Sallen-Key רפלקט ממסמנת את ה-Silen-Key באופן קיצוני באמצעות חצי השני של OPA28 מספק מספיקסלקטיביות.

מדדי ביצועים

עם קלט 1 MHz 0 dBm (1 VFLT:0 ;0 ;pkFelo 1 מכל 50 ⁇ ), אבטיפוס כפול מספק פלט 2 MHz בערך -3 dBm לאחר סינון. השני הרמונית הוא מדוכא על ידי יותר מ 40 dB יחסית לדגימה בשלב זה.

אתגרים ואופטימיזציה

בעוד שהקונספט של ה-PC נראה פשוט, יישום בעולם האמיתי דורש תשומת לב לכמה מכשולים מעשיים. Parasitic capacitances ו- Board פריסת לוח יכול להפיג את תגובת התדירות ולהציג את חוסר היציבות.המטוסים הקרקעיים, עקבות אות קצרים, ו- decoupling capacitors להציב ישירות על פי גלימות אספקת הדגימה הם חיוניים.גם עם מדגם מהיר, מעברי של ממריצים של 103 נקודות מבט נמוך יותר (F) מול קידוד) לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת 103 נקודות ירידה נמוכה יותר מאשר פילטרים (F3 ליטרים (F3) עם ירידה) עם עלייה של פחות מהירה יותר (F3) עם ירידה) עם ירידה של 10 פילטרים (מ"מ"רפס) עם ירידה) עם ירידה של 10.

וריאציות טמפרטורה משתנות ממתחים קדימה, המשפיעות על סף החיתוך.שימוש בדלודיות שאטקי (כגון BAT54S) עם מתח קדימה נמוך ויציב יותר מפחית את הרגישות לטמפרטורה, אבל הדלפה לאחור שלהם יכול להפיג דיוק בתדרים גבוהים.עבור יציבות האולטימטיבית, אחד יכול להשתמש ברשת הטיה מותאמת טמפרטורה או להחליף מלוטשות עם דיוק משולב של Impc כמו תגובה מיידית ל-125.

אתגר עדין נוסף הוא שמירה על שטוחות אמפולדה בטווח התפעולי של מחולל האות.הרווח המרה של ההכפלה עשוי להשתנות עם mplitude בשל האופי הלא ליניארי של התהליך. שליטה אוטומטית על רווח (AGC) בהתבסס על לולאה משוב באמצעות גלאי וגנר משתנה יכול לייצב את רמת התפוקה, אבל זה מוסיף מורכבות.

יישומים ב- Signal Generators and Test Equipment

מכפילים Active תדירות שנבנו סביב phos למצוא בית טבעי בגנרטורים גלפורים שרירותיים, RF סינתזנטים, ותפקוד גנרטורים. שבבים דיגיטליים ישירים (DDS) לעתים קרובות לייצר אותות באיכות גבוהה עד כמה עשרות מ"הרץ; מדג'ר פשוט או מדג'ר או מטיילר יכול להאריך את התדר שניתן להזיז ללא שימוש בשילוב P / VCO יקר יותר, באופן דומה בשלב זה, המאפשר לולאה קלה, המאפשרת תדר כפול או מכווץ.

במעבדות cabration, מכפילים פעילים משמשים כדי ליצור תדרים הרמוניים מדויקים לבדיקת הליניאליות של מנתחי ספקטרום ומקבלי מקלטים. כי מערכת היחסים הרמונית נעולה על קלט ה- קריסטל-דרדר, הדיוק של התפוקה הוא גבוה מאוד.O-amp-F כולל אותות תקפים פאסיביים אחרים כאשר המקור יש כוח מוגבל, כי המעגל הפעיל מספק אותות עלייה במקום הבנה עמוקה יותר של שיטות פעולה:

מעבר לציוד הבדיקה, מכפילים פעילים משמשים במערכות תקשורת לייצור אותות אווסצלטורים מקומיים, ב מכ"ם למגוון תדר, ובחיישנים תעשייתיים שבהם יש צורך בנשא יציבה גבוהה, להיגזר מגביע נמוך.

השוואות עם Passive Multiplier Circuits

בעוד שכפלים פעילים מבוססי הדגימה מציעים יתרונות ברורים, חשוב להבין מתי מכפילים פסיביים (באמצעות דיודות פסיביות, מהפךים, או דידות ממושכות) עשויים להיות מתאימים יותר. מכפילים פסיביים פשוטים, דורשים לא אספקת חשמל, ויכולים לפעול בתדרים גבוהים מאוד (בטווח GHz) שבו רווחים חד-פעמיים סובלים מאובדן - ואפקטיביים פחות מ- 1- Bvic פחות מ-F תלוי בביקוש פעיל (בטווח ה- 2, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בין דרישות קיבולת גבוהה יותר, בין דרישות קיבולת גבוהה יותר, בין דרישות קיבולת גבוהה יותר של 1 קיבולת גבוהה יותר, בין דרישות קיבולת גבוהה יותר, לבין קיבולת גבוהה יותר של 1 קיבולת גבוהה יותר של 1 קיבולת גבוהה יותר של קיבולת ה- 2.

מסקנה

מגברי תפעול משנים את האתגר של ריבוי תדרים למשימה עיצוב אנלוגית יעילה, חוזרת על ידי רתום את רווחת של הדגמה והגדרה עבור אותו בתוך לולאה משוב מכוונת לא ליניארי, מהנדסים יכולים ליצור פלטים נקיים, יציבים הרמוניים ללא ירידה של אותות קבועים של גישה מנטאלית או ממריצים הדורשים מדיום של גירוי מלא, עומד כנקודת כניסה מעשית, גבוהה, בעוד שטיפולים אנלוגיים נמוכים יותר.