בניית מעגל מגבר עם רווח מתאים לניסויים במעבדה

הקדמה ל-Amplifiers and the Inverting Configuration

מגברי תפעול, הידועים בדרך כלל כ-Es-amps, הם בין אבני הבניין התכליתיים ביותר באלקטרוניקה אנלוגית.המתחים השונים הללו מגבריים שונים יוצרים את הבסיס של אינספור מעגלי עיבוד אותות המשמשים במכשור מעבדה, מערכות אודיו, ממשקי חיישן, ויישומים בקרה. בין תצורה של דגימת הדגימה השונים, המגבירות את אחד היסודות הנפוצים ביותר ליציבות הנבאת שלה, ויציבותה.

מגבר ממריץ מייצר אות פלט שהוא גם מוגבר ומורכב יחסית לאותת קלט. כאשר מתח קלט עולה, מתח הפלט נופל באופן יחסי, ולהיפך. תכונה זו הופכת את המגבר המוגבר במיוחד במערכות בקרה משוב, ערבוב אודיו קונסולות, ומיזוג אותות שבהם חשוב אותות.

מאמר זה מספק מדריך מקיף לבניית מעגל מגבר עם רווח מותאם, כיסוי יסודות תיאורטיים, בחירת רכיב, טכניקות בנייה, נהלים בדיקות, יישומים מעשיים.אם אתה סטודנט להגדיר את הניסוי הראשון אלקטרוניקה מעבדה או חוקר עיצוב שלב מותן מותאם אישית, מדריך זה יצייד אותך עם הידע כדי לבנות מגבר אמין ומתוקן.

הבנת המגבר שבבסיס

עקרונות תיאורטיים והמושג הבסיסי

בלב המגבר המופנם הוא המגבר המבצעי הפועל במצב משוב שלילי.הדג' הוא מגבר בעל השפעה שונה עם רווח מאוד פתוח, בדרך כלל החל מ 105 עד 106 עבור מכשירים משותפים כמו LM741, TL081, או NE55. כאשר משוב שלילי מוחל באמצעות רשת התנגדות או חיבור הפלט לאפקט בעקרון הידוע כמעט כמו אפקט ה- 0, כלומר, בין היתר, הוא למעשה, בין אם הוא פועל ל- 0.

בתצורה המופנמת, קלט לא מופנם מחובר ישירות לקרקע.פעולת המשוב של הדגה מאלצת את הקלט המונע להישאר באותה פוטנציאל כמו קלט שאינו מונע, שהוא קרקע. לכן, הקלט המונע הוא אמר להיות על בסיס וירטואלי.זה אומר כי למרות שהקלט אינו מחובר פיזית לקרקע, הוא מתנהג כאילו הוא משקף אותו מתח לא ניתן לראות את האות הווירטואלי.

הסדר זה יוצר צומת נוכחית של קלט מופנם.הזרם הקלט זורם דרך Ri נקבע על ידי החוק של Om: Iin=V / Ri. מאז זרם בלתי נמנע בשל ההפחתה הגבוהה של ה-Ap-Avp-A; כמעט כל הקלט הזה חייב לזרום דרך ה-Rf.R.(R) הנפילה על פני Rfin הוא אפוא × Rfin = זרם שלילי (R) ולכן הוא זרם Rout) = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rin = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = Rout = R

הסימן השלילי במשוואה רווח מציין את שלב ההסתה. עבור קלט סינוסדי, גל הפלט משתנה על ידי 180 מעלות ביחס לקלט. עבור אותות DC, קלט חיובי מייצר פלט שלילי ולהיפך. זה הסתרה הוא מאפיין מוגדר של טופולוגיה המעגל הזה ויש לקחת בחשבון עבור עיצוב ברמה המערכת.

המונחים: key Performance Parameters

כמה פרמטרים חשובים מגדירים את הביצועים של העולם האמיתי של מגבר מחוץ למשוואה רווח אידיאלי.הבנת הפרמטרים האלה חיוני לתכנון מעגלים המבוצעים באופן אמין בתנאי מעבדה.

(FLT:0) אי-הידע: 1FLT:1u תכונה ייחודית אחת של המגבר המופנם הוא כי אימפולס הקלט שלו נקבע בעיקר על ידי ה-Resideor Ri. כי הקלט הוא מוחזק על בסיס וירטואלי, ההפחתה של הקלט שנראה על ידי מקור האות שווה בערך ל-R.זה בניגוד ל- uninverting amplifier, אשר מציע הרבה יותר גבוה מ-i.

(FLT:0Output Impedance: FLT:1) הפלט הסגור של מגבר מגבר הוא נמוך מאוד, בדרך כלל פחות מ 1 ⁇ בתדרים נמוכים עבור רוב הדגימות. פלט נמוך זה מאפשר למגבר לנהוג בשלבים הבאים או ציוד ללא ירידה משמעותית.

(FLT:0)Bandwidth ו-Get-Bandwidth Product:Fillo:1 המוצר בעל ה-Acc-bandwidth ( £) הוא פרמטר קריטי המתאר את טווח התדירות שעליו המגבר יכול לספק רווח שימושי.עבור מדגימה נתונה, המוצר של רווח הרץ סגור ורוחב הפס הוא קבוע, לדוגמה, ל-74 יש 1 ליטר של בערך 10 ליטרים, אם יהיה מוגבל ל- 100.

(FLT:0)Slew Rate: 1FLT:1 שיעור ה- סמן מגדיר את השיעור המקסימלי של שינוי של מתח הפלט, בדרך כלל בא לידי ביטוי בתנופים למיקרו-שנייה.עבור LM741, שיעור הזחל הוא בערך 0.5 V/μs. זה מגביל את יכולתו של המגבר לשחזר אותות משתנים במהירות.

בחירה ושיקולי עיצוב

אפשרויות ל-Amplifier

בחירת המגבר המבצעי היא ההחלטה הקריטית ביותר בתהליך העיצוב.בעוד LM741 היא בחירה קלאסית לניסויי מעבדה מבוא בשל העלות הנמוכה והזמינות הנרחבת שלה, מספר אפשרויות אחרות מציעות ביצועים מעולים עבור יישומים ספציפיים.

(FLT:0LM741:001:001:01) מתאים להפגנות חינוכיות בסיסיות עם מתחי אספקה מ- ±5V ל- ±18V. המגבלות שלו כוללות רוחב פס נמוך יחסית (1 מהרץ) שיעור קטן (0.5 V/μs), וזרםי הטיות קלט בטווח 80A. אלה מספקים את זה מספיק עבור ניסויים אודיו- ⁇ עד כמה קילוגרמים אך לא ניתן ליישומים מדויקים או מדויקים.

(FLT:0)081/TL071/TL072vy:FLT 1:1 אלה JFET-input mps מציעים הרבה יותר גבוה ניכוי קלט גבוה (1012 ⁇ ), הטיה נמוכה יותר הנוכחי (30 pA), ושיפור שיעור סלואו (13 V / מיקרו) עם £ של 3Hz.

(FLT:0)6532:earFLT:1; A פופולרי כיתה אודיו כפול דגימה עם תכונות רעש נמוך (5nV / ⁇ Hz), £ 10 MHz, ושיעור מספר של 9 V / מיקרו.זה מכשיר זה מצטיין ביישומים בתדר אודיו הדורש עיוות נמוך רוחב פס רחב.

(FLT:0)OPA2277/OPA277:03:03:03: ⁇ 1) ,Precision Op-amps עם מתח נמוך מאוד (10 מיקרוV) וסחף נמוך מעל טמפרטורה.

עבור רוב הניסויים במעבדה, TL081 או NE5532 מספק איזון אופטימלי של ביצועים ועלות.הבחירה תלויה בסופו של דבר בדרישות ספציפיות של הניסוי, כולל טווח תדר, אות אמפליטודה, וצרכים מדויקים.

Resistor בחירה: Input Resistor ו- Variable Feedback Resistor

התנגדות קלט Ri קובע את תנוחת הקלט, יחד עם Rf, קובע את טווח הרווח. בחירה נפוצה עבור Ri הוא 10 k ⁇ , המספק תנופה סבירה של קלט ללא תרומה רעש יתר. (1 k ⁇ ל-4.7 k ⁇ ) להפחית את הרעש אבל להגדיל את העומס על מקור האות.

התנגדות משוב Rf הוא מיושם כגורם משתנה לספק רווח מותאם.קיימות אפשרויות מרובות ליישום התנגדות משתנה במסלול משוב:

(FLT:0)Standard Potentiometer: FLT:1; A One-turn Turnary Poweriometer with a Value of 100 k ⁇ או 1 M ⁇ הוא הפתרון הפשוט והחסכוני ביותר.כאשר נעשה שימוש כמתנגד משתנה (rheostat תצורה), רק המנגב וסוף קצה אחד מחוברים.הרווח יכול להיות מותאם מערך מינימלי (כאשר Rf הוא אפס) למקסימום ל- ki- 0 ל- ki- 100 חזק.

(FLT:0) Multi-Turn Potentiometer: ההרחבה 1 (ב) עבור יישומים הדורשים התאמה של רווח דק, 10turn או 20 הפוך Poweriometer מציע פתרון עליון ויציבות.ה של מכשירים אלה מאפשרים הגדרת רווח מדויקת והם בעלי ערך במיוחד בניסויים של כיבוד, שבו יש לבסס ערכי רווח מדויקים וקיים.

(FLT:0)Digital Potentiometer:FLT:1 עבור ניסויים אוטומטיים או מבוקרים במחשב, מדרומי חזק דיגיטלית כגון MCP410 או AD5242 יכול להחליף את העוצמתי המכאני.המכשירים האלה מאפשרים התאמה באמצעות ממשק דיגיטלי (SPI או I2C), המאפשרים שליטה ושילוב של מערכות רכישה נתונים.

בעת בחירת ערכי רבי עוצמה, שקול כי ערכי התנגדות גבוהים מאוד (מעל 1 M ⁇ ) להגביר את הרעש ולהפוך את המעגל רגיש יותר לציפוי parasitic capacitance ו זרמי הדלפה PCB.

דרישות אספקה

מגבר תפעולי דורש ציוד חשמל כפול או יחיד בהתאם ליישום.עבור ניסויים מעבדה כללית, אספקה כפולה המספקת מתחים חיוביים ושליליים סימטריים מועדפים כי הם מאפשרים את התפוקה להתנדנדנד מעל ומתחת הקרקע, אותות AC מתועדים ללא DC offset.

סידור אספקה כפול טיפוסי משתמש ±12V או ±15V עבור דגימת אופיו כמו LM741, TL081, ו- NE5532. ספסל אספקה הם אידיאליים כי הם מספקים מתח נקי, נמוך-אין DC החלפת אספקה כוח ניתן להשתמש אבל יכול להציג רעש גבוה כי זוגות לתוך מעגל המגבר, הדורש סינון נוסף.

קריטי למבצע הדגימה הנכון הוא השימוש של מחסנית:0 decoupling capacitorsph:1 להציב פיזית קרוב פיות אספקה כוח. A 0.1 μ capaciacitor קרמיקה במקביל עם 10 μF אלקטרוליטיקפטיטור על כל רכבת אספקה מספק אחסון אנרגיה מקומי ומונע משקעים parasitic.

בניית המעגל: שלב-בי-צעד

« לחם עזוב ו-Wiring

לפני שאיפת המעגל, לתכנן את הפריסה על לוח הלחם כדי למזער מורכבות מעייפת ולצמצם את הסיכון של שגיאות. פריסה מאורגנת היטב גם משפרת את ביצועי המעגל על ידי צמצום אינדוקציות parasitic ו capacitance.

התחל על ידי הצבת המגבר המבצע במרכז לוח הלחם, מוכווני כך כי מסכת הסיכות קלה לעקוב. עבור חבילת DIP-8 סטנדרטי כמו LM741 או TL081, pin 1 מזוהה בדרך כלל על ידי מנץ או לעשות בקצה אחד של החבילה.חבר את מתח האספקה החיובי כדי להבקיע 7 ואת מתח האספקה שלילי כדי להגדיר 4, להבטיח כל חיבור כולל decoup to capaciling.

לאחר מכן, לחבר את קלט הלא-מעצור (עמ' 3) ישירות לרכבת הקרקע של לוח הלחם.זה מבסס את ההתייחסות הקרקעית הווירטואלית.הקלט המחוספס (pin 2) ישמש כצומת המסיכום שבו הקלט מתנגד ומגיב התנגדות משוב.

התקן את התנגדות קלט Ri בין מסוף קלט האות לבין קלט מופנם (pin 2) השתמש לערך התנגדות המתאים עבור ניכוי קלט הרצוי שלך וטווח רווח. A 10 k ⁇ התנגדות הוא נקודת התחלה סטנדרטית.

התקן את ה-conresor או Poweriometer המשתנים כגורם משוב.אם באמצעות מד תאוצה סטנדרטית, לחבר מסוף קצה אחד לפלט (pin 6) ואת מסוף המנגב לקלט (pin 2) מסוף הקצה הנותרים ניתן להשאיר ללא קשר או אופציונלי מחובר למנגב כדי להפחית את טווח ההתנגדות האפקטיבי אם תרצה.

חיבור הפלט (עמ' 6) לנקודת מסוף או מבחן שבו ניתן לקחת מדידות.הפלט צריך גם קשר למגרש משוב כפי שתואר לעיל.

בדקו את כל הקשרים נגד הסצמטי לפני הפעלת כוח.טעויות חיפוש נפוצות כוללות חיבורים של אספקת חשמל הפוכה, קלטות צף, וחיבורי נתיב משוב לא נכונים.מבחן המשכיות רבמטר יכול לאמת חיבורים ולזהות מעגלים פתוחים או קצרי זמן לא מאומתים.

Power-Up and Verification

עם המעגל שאסף ואומת, ליישם את הכוח מאספקת הכוח של ספסל כפולה, בהדרגה להגדיל את המתחים לרמות הרצויות תוך ניטור מתח הפלט.עם אות קלט מיושם, התפוקה צריכה להיות קרובה לאפס וולט. A קטן של קצת DC מכמה מ"מבולטים הוא נורמלי בשל הלחץ הקלט של הדגמת, אבל מ"מ מעל 100V עשוי להצביע על בעיה כמו דגימה או מכובש.

למדוד את המתח על מניעת קלט (pin 2) ביחס לאדמה. במעגל מתפקד כראוי, מתח זה צריך להיות קרוב מאוד אפס וולט, לאשר את הפעולה הקרקעית הווירטואלית.כל סטייה משמעותית מרמזת על תקלה במעגל או על נושא רכיב.

אם הפלט רווי באחת ממסילות האספקה (near +V או -V), ניתוק מיד כוח ולבדוק את המעגל. Rail saturation בדרך כלל מצביע על מסלול משוב פתוח, חיבור כוח הפוך, או קלט חוטי לא נכון.

בדיקה, מדידה ו-Celbration

DC Transfer Characteristic Measurement

ברגע שהעיגול מופעל ויציב, המבחן הראשון הוא למדוד את המאפיין של העברת DC. החל מתח קלט DC ידוע ממקור יציב ולקבוע את מתח הפלט עם רבמטר. עבור קלט של +0.5V, עם Ri= 10 k ⁇ ו Rf להגדיר עד 20 k ⁇ , הפלט הצפוי הוא -1.0V (gain של -2). Gradually משנה את המתח קלט והתבונן במערכת היחסים ליניארית בין מתח רכבת לינארית לבין טווח הקלט.

על ידי פיזור עקומת העברת DC מגלה את טווח ההפעלה ליניארי של המעגל, לצבור לינאריות, וכל שגיאות התחלה. עבור מעגל מעוצב היטב, היחסים צריכים להיות ליניארי בתוך כמה אחוזים מעל רוב טווח התנופה התפוקה.

המונחים: AC Frequency Response Characterization

באמצעות גנרטור פונקציה ו-oscilloscope, לאפיין את התגובה תדר של המגבר. ליישם אות קלט סינוסאיד בתדר נמוך (100 הרץ) עם amplitude אשר מייצרת פלט בטווח ליניארי. Measure the פלט amplitude ואמת את ה-Gate תואם את הערך הצפוי.com upward תוך הקלטת הפלט, לא תדירות אשר עלייה בקצב של 3B זה מגדיר את רוחב הפס הנוכחי.

חזור על תדירות גורפת בהגדרות רווח שונות על ידי התאמת משוב רב עוצמה.עיין כיצד רוחב הפס יורד כמו עלייה, עקבי עם המוצר קבוע של רווח פסוויד של TL081 עם £ של 3 MHz, רווח הגדרת 10 צריך להניב רוחב פס של בערך 300 kHz, בעוד רווח של 100 מקטין רוחב פס ל -30 kHz.

מדידות השינוי שלב הן הרסניות.שימוש במצב הדו-ערוצי של אוקטילוסקופ, להציג הן את הקלט והן את הגלפורות פלט.מד את ההבדל ביניהם. בתדרים נמוכים, השינוי בשלב צריך להיות קרוב ל-180 מעלות בשל התצורה המופנמת.כפי שתדירות מתקרבת למגבלת רוחב הפס, שינוי שלב נוסף מצטבר, מתקרב 270 מעלות או יותר בתדרים גבוהים.

קבל התאמת ו- Calibration

כדי למקם את הרווח התואם, בצע הליך שיטתי:

1. הגדר את משוב חזק יותר למיקום ההתנגדות המינימלי שלה (הפסקה קשורה לפלט).
2. החל מתח קלט DC ידוע, כגון +1.0V, ומדד את מתח התפוקה.עם Rf מינימלי, הרווח צריך להיות נמוך מאוד, ואת הפלט צריך להיות קרוב אפס.
3. רוטט את העוצמתימטר לאט תוך התבוננות במתח הפלט.גודל התפוקה צריך להגדיל בצורה חלקה ככל ש-Rf גדל.
4. עבור הגדרת רווח מדויקת, השתמש רב-היפוע רב-העוצמה או להוסיף התנגדות קבועה בסדרה עם רב-עוצמה להגדיר את הרווח המינימלי. לדוגמה, 1 k ⁇ קבוע התנגדות בסדרה עם 100 k ⁇ רב-עוצמה מבטיח כי הרווח לעולם לא טיפות עד אפס.
5. מדד ההתנגדות האמיתית של נתיב משוב באמצעות אומטר (עם כוח כבוי) כדי לקשור ערכים ספציפיים של רווח עם הגדרות רבי עוצמה. צור תרשים מיפוי חזק של מיקום רב עוצמה כדי להשיג ניסויים עתידיים.

עבור יישומים הדורשים ערכי רווח מדויקים, לשקול שימוש בהתנגדות מדויקת עם 1% או 0.1% סובלנות עבור Ri ומדיום רב-עוצמה של טרה.דיוק הרווח הוא פרופורציה ישירה דיוק של רכיבים אלה.

אופטימיזציה ושיקולים מעשיים

טכניקות ניכוי רעש

סביבות מעבדה הן לעתים קרובות רועשות מבחינה חשמלית, ואת הדחף גבוה של מעגלי דגי דגי דגי דגי דגי דגי דגי דגימה יכול לאסוף התערבות של ציוד סמוך, קווי חשמל, ומקורות תדר רדיו. טכניקות מסוימות יכולות לשפר את יחס האות-לא-רעש של המגבר המופרע:

(ב) ⁇ :0 (ה) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0)Twisted Pair Wiring:03: ⁇ 1) השתמש חוטי זוג מעוותים לחיבורי אות קלט כדי לבטל איסוף שדה מגנטי.

(FLT:0Bandwidth Limitation: FIRLT:1) הוסף קיבול קטן (10 pF עד 100 pF) במקביל לגיבוי התנגדות Rf כדי להגביל את הרווח גבוה ולהפחית רעש. זה capacitor יוצר מסנן נמוך על מסלול משוב, מתגלגל מן הרווח בתדרים גבוהים.

(FLT:0)Proper Grounding: FLT:1 כובש תצורה של כוכב חד-פעמי כדי להימנע לולאות קרקע. Connect כל הקרקע חוזרת מאספקת החשמל, אות קלט ומדידת הפלט לנקודת קרקע משותפת על לוח הלחם.

פיצוי ויציבות

מגברי משוב שליליים יכולים להיות לא יציבים ונוקשים אם השינוי בשלב סביב לולאה משוב מגיע 180 מעלות כאשר הרווח הלולאה עדיין גדול יותר מאחדות. מצב זה רלוונטי במיוחד כאשר רשת משוב מציגה שינוי שלב נוסף, כגון בעת נהיגה עומסים קיבוליים או שימוש חוטי משוב ארוכים.

כדי להבטיח הפעלה יציבה, בצע את ההנחיות הבאות:

• שמור על נתיב משוב מתלווה קצר ככל האפשר כדי למזער אינדוקציות parasitic ו capacitance.
• השתמש בשקעים עבור דגימת ה- OP כדי לאפשר תחליף קל במידת הצורך.
• הוסף התנגדות קטנה (בדרך כלל 50 ⁇ עד 100 ⁇ ) בסדרה עם הפלט לבודד עומסים קיבוליים.
• ודא כי capacitors decoupling ממוקמים בתוך 5 מ"מ של סיכות כוח דגימה.
• אם משתמשים ב-Fo-amp במהירות גבוהה, בצעו את הנחיות הפריסה של היצרן עבור עיצוב PCB.

רוב הדגמות מטרות כלליות כמו LM741 ו TL081 הם פיצוי פנימי ויציב עבור רווחים חד פעמיים סגורים של אחדות או גבוה יותר. עם זאת, השינוי בשלב הנוסף שהוצג על ידי העוצמתימטר במסלול משוב יכול לפעמים לגרום בעיות יציבות בהגדרות רווח קיצוני.אם oscillation הוא נצפה, הוספת קפיטור קטן על פני הנגד, כפי שהוזכר קודם לכן, דיכוי יכול לפעמים על ידי הפחתת גבוה.

יישומים משותפים בניסויי מעבדה

עיבוד אותות והשגת שליטה

המגבר המתוקן משמש כבלוק בניין מצוין בניסויים אודיו.על ידי הגדרת הרווח לערכים מתאימים, התלמידים יכולים לחקור מושגים כגון טווח דינמי, חדר ראש ועיוות.התצורה המונעת היא שימושית במיוחד אודיו המאמת את המגבר, שבו אותות קלט מרובים משולבים באמצעות קלטים בודדים לתוך צומת וירטואלי.כל תרומה של קלט יכול להיות משקל באופן עצמאי, יצירת תערובת פשוטה.

עבור ניסויים אודיו, דגימת שומן נמוכה כמו NE5532 בשילוב עם סרט מתכת מתנגדים מספק ביצועים מצוינים.להשיג הגדרות מ-1 עד -100 הם בדרך כלל מספיק עבור אותות ברמת קו. התגובה תדירות צריך להאריך מ 20 הרץ עד 20 kHz ללא העצמה משמעותית, הדורשת דגימה עם לפחות 2 מ"ג לפחות על רווח של 100.

המונחים: shapeing

חיישנים מעבדה רבים מייצרים אותות ברמה נמוכה הדורשים הדגימה לפני דיגיטציה או תצוגה. Photodiodes, thermocouples, ומדני זנים כולם ליהנות משלב באיכות גבוהה המונעת מגברה.הרווח המתואם מאפשר את אותו מעגל כדי להתאים סוגים שונים חיישן רמות שונות, מה שהופך אותו קו החזית צדדי עבור מערכות רכישה נתונים.

עבור יישומי חיישן, לשקול שימוש בדגמת דיוק עם מתח נמוך וסחף נמוך.ההתנגדות קלט צריך להיות נבחר כדי להתאים את הדחף של חיישן עבור ביצועים רעש אופטימלי.ביישומים photodiode, מניעת תצורה מגבר הוא מתאים במיוחד כי photodiode יכול להיות מחובר ישירות מן in the in in photodiode לקרקע, הפעלה במצב photodiode עם אפס מתח הטיה.

בניין פילטר Active Building

המגבר הממריץ יוצר את הליבה של פילטרים פעילים רבים, כולל מסנן הנקה מרובות (MFB) ואת מסנן Sallen-Key בגרסאות שלה מופנות. על ידי החלפת משוב עם רשת של מתנגדים ו- capacitors, המעגל יכול לתפקד כקקוף נמוך, גבוה, עוקף, או לא מפילטר עם תדירות ניתוק ותדירות Q מאפשר התאמה אמיתית של ניסויים.

לדוגמה, מסנן פשוט של חסימה נמוכה יכול להיווצר על ידי הצבת קיבולטור במקביל עם משוב חזק יותר.תדירות חיתוך משתנה כמו שינויים ההתנגדות, להפגין את היחסים בין ערכים רכיב ותגובה מסנן.זהו כלי הוראה מעולה להבנת עיצוב מסנן אנלוגי.

בעיות נפוצות

לא לצאת או Saturated Output

אם הפלט תקוע באחת ממסילות האספקה, הגורמים הסבירים ביותר הם נתיב משוב פתוח, קלט מחובר באופן לא נכון, או מזהה פגם לבדוק כי משוב רב עוצמה מחובר כראוי וכי ההתנגדות שלו משתנה בצורה חלקה כאשר מותאם. לבדוק כי אות קלט אינו עולה על טווח קלט משותף של הדגה.

פסקול המשחק: Voltage Too High

מתח תפוקה מ- 100 mV עשוי להצביע על בעיות מתח, אפקטים נוכחיים הטיה, או מכשיר פגוע. LM741 יש מתח קלט טיפוסי של 2 mV ל 6 mV, אשר ברווח של 100 מייצרת תפוקה של 200 mV ל-600 mV זה נורמלי וניתן לתקן באמצעות מעגל ללא התחלה אם נדרש LM74 מספק 1 מ- 0 ק"מ ל- 0 מעלות צלזיוס) כדי להיות מחובר ל- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ- 1 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) ו-600 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) זה נורמלי ו-600 mV ל- 1 {\display"מ-600 mV ל-600 mV"מ- 1 {\display"מ-600 mV"מ"מ"מ"מ"מ-600 mV"מ"מ"

אוסוציאל או חוסר יכולת גבוהה

oscillation Parasitic מופיע כמו קרוע גבוה על אות הפלט, לעתים קרובות בטווח מגה-הרץ.זה בדרך כלל נגרמת על ידי מסלולים לא מספיקים, משוב ארוך, או טעינה קיבולית. Add decoupling capacitors, לקצר את המתפתל, לשקול הוספת קפיטור קטן על פני הנגד.

Non-Linear מקבל או Distortion

אם הפלט מופיע מעוות, במיוחד בתדרים גבוהים יותר או מגבר גדול יותר, הדגול עשוי לפעול ליד גבול קצב הפלט או מגבלת תנוחת מתח התפוקה שלו.צמצם את ההפחתה של התדירות, או לבחור דגימה עם שיעור גבוה יותר ופלט רחב יותר.

בטיחות הטובה ביותר עבור עבודה במעבדה

עבודה עם מעגלים אלקטרוניים, אפילו במתחים נמוכים, דורשת תשומת לב לפרוטוקולים בטיחותיים.למרות שעיגולי דגימה של ±15V או נמוך יותר, אשר מהווים סיכון זעזוע מינימלי, סיכונים אחרים קיימים. אספקת כוח הספסל, אם מודל בעל שם גבוה, יכול לספק מספיק זרם כדי לגרום לשרוף או להתחיל אש אם מעגל קצר מתרחש תמיד להשתמש באספקת חשמל עם תכונות מגבילות נוכחיות ולהגדיר את הערך הנוכחי ל -200A- אבטיפוס בטוח.

קפצויים במעגל יכולים לאחסן מטען גם לאחר הסרת הכוח.לאחר כיבוי אספקת החשמל, לחכות לפחות 30 שניות לפני נגיעה בכל מרכיב מוביל כדי לאפשר ל- decoupling capaciacitors כדי לשחרר. לחלופין, להשתמש בהתנגדות מדממת על פני קיבולים גדולים כדי להבטיח שחרור בטוח.

כאשר משתמשים בציוד ממכר לבניית בנייה קבועה יותר, לעבוד באזור מאוורר היטב, להשתמש בתמצית ממאירה, ולשמור מכבה אש בקרבת מקום.לעולם אל תשאירו ברזל לא מצופה בעת הפעלתו.

לאחר השלמת כל ניסוי, מאובטח כראוי ולאחסן את כל הרכיבים, החוטים והציוד. אספקת החשמל של Disconnect ותיוג כל מעגלים שנבנו בהתאמה אישית עם המטרה שלהם ותפקוד עבור הפניה עתידית, שמירה על סביבת עבודה מאורגנת ונקיה מפחיתה את הסיכון של מעגלים קצרים מקריים ומשפרת את הכדאיות הניסויית.

מסקנה

בניית מעגל מגבר עם רווח מותאם הוא תרגיל מעבדה כי גשרים הבנה תיאורטית עם יישום מעשי. מעגל זה מספק ניסיון בעל השפעה תפעולית, עקרונות משוב שלילי, רווחים רווחיים, וטכניקות מדידה כי הם חיוניים עבור כל מתרגל אלקטרוניקה.היכול לשנות את הרווח באופן רציף באמצעות מדמ"מ משנה מעגל סטטי לתוך פלטפורמה ניסיונית, המאפשרת, כיצד להשיג רוחב פס, השפעה על פני רוחב פס, השפעה על יציבות.

תהליך העיצוב והבניה מחזק מושגים הנדסיים חשובים: בחירת רכיב המבוססת על דרישות ביצועים, פרקטיקות הפריסה המפחיתות את ההשפעות הפרסיטיות, ותהליכי בדיקה שיטתיים המאמתים את התנהגות המעגל.מיומנויות אלה מועברות ישירות לתכנוןי מעגלים אנלוגיים מורכבים יותר, מפילטרים פעילים ומגברי מכשירים להורדת נתונים לפני מהדורות וממשקי מערכת בקרה.

לסטודנטים, המגבר המתוקן משמש שער להבנת נושאים מתקדמים יותר כגון תיאוריית משוב, פיצוי תדירות וניתוח רעש.עבור חוקרים ומהנדסים, הוא מספק חסימת בנייה אמינה עבור שלבים של התניה prototyping. הפשטות של המעגל, בשילוב עם הערך החינוכי העשיר שלה, מבטיח את הרלוונטיות המתמשכת שלו תוכניות מעבדה ומתקנים ניסיוניים ברחבי העולם.

על ידי ביצוע הליכי בנייה מפורטים ובדיקות המפורטים במדריך זה, ועל ידי ייעוץ משאבים סמכותיים כגון FLT:0 אנרכציה מכשירים Op Amp יישומים Handbookof 1 עבור תובנות תיאורטיות עמוקות יותר, אתה יכול לבנות מפגין חזק ורב צדדי, מהפך כי ישמש ככלי יקר בניסויים מעבדה שלך במשך שנים לבוא.