מבוא ל Active Rectifiers with Operational Amplifiers

עיצוב מעגל רפטינג פעיל חיוני לזיהוי אותות AC במדויק בטווח רחב של מערכות אלקטרוניות, מ עיבוד אודיו ועד מכשיר מדויק.מתקני דיוודה פסיביים מסורתיים סובלים טיפות מתח לא ליניארית ו ליניאריות מוגבלת, מה שהופך אותם ללא התאמה עבור אותות זיהוי ברמה נמוכה או אותות אקוטי גבוה. על ידי שילוב מגברי הפעלה (אמפסים), מהנדסים יכולים ליצור LTF:0precision פעיל זה תכונות מעגליות כדי לתקן את זה.

יסודות של זיהוי אותות AC וזיכרון

זיהוי AC דורש המרת זמן רב-פעמי גל קוטבי לתוך ייצוג חד-קוטבי שניתן למדוד, דיגיטציה, או מעובד.ה השיטה הנפוצה ביותר היא תיקון, אשר משמרת את האות amplitude וצורה תוך חיסול של חצי-מחזור שלילי. Passive Retifiers באמצעות דיודות דיסקרטיות מציגות מתוחות קדימה (ply-0 עבור סיליקון) אותות איטיים ועיוותים על פני מטושטשים נמוכים.

כדי לטפל במגבלות אלה, מהנדסים מעסיקים את פליטת מתח:0 , 000 â € ¢ ¢ 1:1 כי להשתמש ⁇ ⁇ ts לתוך כמעט לחסל טיפות מתח מתפתל. על ידי שליטה על הגוון על ידי רווח גבוה של אמפ, המעגל משיג תיקון כמעט אידיאלי עם מינימום מהפך לינאריות.זה הופך את מאמת פעיל הכרחי עבור יישומים גבוהים, כגון דיוק:

  • זיהוי רמת אודיו ומדורג
  • RMS-to-DC המרה
  • מדד כוח במ"מ אנרגיה
  • המונחים:
  • מערכות רכישת נתונים

כיצד פועל ממריץ פעיל: Op Amp במצב Precision

הרעיון המרכזי מאחורי מחזר פעיל הוא להציב דיו בתוך לולאת משוב של סידור תצורה סטנדרטית, רווח פתוח גבוה של אמפ כוחות את ההבדל המתח בין העיוותים שלה ולא מונע קלטות ליד אפס (ריקנות קצרה) כאשר האות הולך חיובי, הפלט מפוסל חיובי מספיק כדי לקדם את העודף, ומאפשר לזרם שלילי של הפלט הנוכחי, כך שהוא עומד מאחורי הפלט פנימי, כך שהוא עומד מאחורי הפלט הנוכחי, כך קצר.

אותו עיקרון ניתן להרחיב לתיקון גלי מלא באמצעות שני אמפסים או פומפ אחד עם רשת דילול מדויקת.התוצאה היא מהדהד עם מריד נמוך מאוד (מוגבל רק על ידי מתח ה- הזנת של mp) ו ליניאריות גבוהה למטה לרמות מיקרו-וולט.

סוגים של Active Rectifier

חצי ויובר

(הופנה מהדף חצי גלי, הידוע גם בשם FLT:0 SuperdiodephFLT:1 המעגל; הוא משתמש בתצורת mp אחת, אחת מרודות, וכמה מתנגדים.התפוקה שווה את הקלט במהלך מחזור המחצית החיובית ואפס במהלך מחזור חצי שלילי (או להיפך עם מיכליות הפוכה).

המונחים: full-Wave Rectifier

ממריצים פעילים בגלי גלי גלי מייצרים פלט שהוא הערך המוחלט של אות הקלט.שני יישום משותף קיימים:

  • (ב) תצורה של 2-op-amp:FLT:1; ה- mp הראשון מבצע תיקון חצי גלי; השני mp מסכם את התפוקה עם האות המקורי כדי ליצור את הערך המוחלט המלא.
  • (FLT:0) תצורה של הדגול-op-amp עם שילוב מרתיע / לא מונע: ההרחבה 1 A יחיד amp בתוספת ארבעה דיודות דיוק יכול להבין מעגל ערכים מוחלט, אם כי זה דורש התנגדות מתאימה עבור סכמת מדויק.

הטופולוגיה המלאה חיונית למדידת RMS מדויקת, דחיסת רמת השמע וגילוי המעטפה (FLT:0) הקישור External:cioFLT:1FLT:2Analog מכשירים טכניים סעיף: Full-Wave Rectifier DesignFLT 3

בחירה ועיצוב מעגלי

בחירת amplifier

בחירת ה-Amp הנכון הוא קריטי לביצועים פעילים של מחזרים. פרמטרים מרכזיים כוללים:

  • (ב) [ה]התערות: [ה] [ה]] [ה]]] [ה]][ה]]]][ה]]]][ה]]]] ל[התערות] [ה], [ה], [ה]] ב[התחילה] [ה]] ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה], ב[ה[ה[ה[ה], ב[ה[ה], [ה], [ה], ב[[ה], ב[[ה], ב[[ה], ב[[ה], ב[[ה], ב[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה'],]],]],]],]],]],]],]],]],]],]],]],]], ב[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[המאה ה[[
  • (FLT:0Gain-bandwidth המוצר (GBWir): FLT:1 ה- Opmp חייב להיות מספיק רוחב פס כדי להתמודד עם רכיב התדירות הגבוה ביותר של אות AC ללא שינוי שלב משמעותי. עבור תדרי אודיו (20 הרץ) , GBW של 1 MHz הוא מספיק; עבור תדרים גבוהים יותר, לשקול <10Hz.
  • (ב) שיעור ה-FLT:0) 1 (ב) גבוה, מבטיח שהפלט יכול לעקוב אחר מעברים מהירים ללא עיוות, במיוחד עבור גלים רבועים או גלים גבוהים של חטא.
  • (FLT:0) ,Rail-to-rail קלט ופלט: אנדרל 1 שימושי עבור פעולה חד-פעמית ומיקסום טווח דינמי.

דיסלקציה

(ב) , 1N5819) מועדים למתח נמוך קדימה (0.3-0.4 V) ומהירות המעבר מהירה, אשר מפחיתה את פריטי ההתאוששות.עבור טיפה נמוכה יותר, להשתמש ב-FLT:0precision diode-connected TransistorsFLT:1 בדרך משוב, כפי שנמצא בחלק מ-Auto-specific Retifier IC.

ערכים של Resistor ו Capacitor

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[1966]]]]]]]] [[1966]]]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1966]]]]]]]]]] [[[[[[[[1966]]]]

שלב-בי-שלב עיצוב והטמעה

עיצוב חצי-וייב מחדש

שקול את המעגל הבא עבור מתקן לא-inverting חצי גלי פעיל:

  1. (ב) ויקרא ה': ויקרא ה': "ה' א'"א, ב', ב', ב', ב', ב', ב', כ', כ', כ', כ', כ')
  2. (ב) ,0) , ⁇ (ב) , עיין ב-[[1924]] ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]
  3. (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  4. (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  5. (FLT:0) Power Supply:BuildFLT:1) אספקת האמפ עם ±5 V ל ±15 V (אספקה מילולית) או +5 V ל +15 V עם קרקע וירטואלית (אספקת השקיה) השתמש על ידי קפיטורים (0.1 μF קרמיקה בתוספת 10 מיקרוF אלקטרוליטי) קרוב למערך החשמל.

בדוק את המעגל עם 1 kHz, 1mia VFLT:0 פלספלפלפל ( 1:1 חטא גל; הפלט צריך להראות את חצי-מחזור חיובי עם מתח שיא קרוב מאוד ל- 0.5 V (חצי מסך עד ל-peak קלט) ואפס שטוח במהלך מחצית שלילי.

בניית טיהור מלא ו-Wave באמצעות שתי אופרות

מארגן פעיל גלי חזק יכול להיות בנוי עם שתי מנות כפי כדלקמן:

  1. שלב ראשון (חצי גל): קונסולת 1 (איור 1), כמדן מדויק של חצי גלי כפי שלמעלה.התפוקה (V1) היא מחצית מחצית חיובית של הקלט.
  2. (ב) [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]]] [התחילה [ה] [התחילה]] [התחילה]] [ה] [ה]]]]] [ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[

עם התנגדות זהירה התאמה (1% סובלנות או טוב יותר), הטופולוגיה מציעה סימטריה מעולה ושפל.

שיקולים מתקדמים

Bandwidth ו- Slew Rate Limitations

בתדרים גבוהים, רוחב הפס המוגבל של mp מציג שינוי שלב, אשר יכול לגרום למחזר פעיל להתנהג כמגבר ליניארי עבור שני מחזורים למחצה, צמצום יעילות תיקון. השתמש ב- ps עם GBW >10 פעמים תדירות האות המקסימלית.S.S.S.-ple-rate יכול לגרום עיוות צלב כאשר האות עובר דרך אפס; בחר mp עם סולק > מהירות עבור אותות V10 / μs עבור תדרי רדיו גבוה / 100.

עקבו אחרי Voltage and Drift

שגיאות צלב אפס-וולטר עולה ממתח ההפחתה.לדוגמה, VFLT:0oscioFLT 1 מ'V יגרום לפלט להישאר בשעה 1 mV במקום 0 במהלך חצי המחוספס. השתמש באפס אוטומטי או חיתוך-עופרת-מרווחת של אמפסים (למשל, LTC57 MAX,4238) כדי להפחית את רמות הפחתת תת-מיקרו-וול.

המונחים:

תצורה של משוב גבוה-גאין מגבירה את רעש האמפ. Place a Small capacitor (10-100 pF) על פני משוב התנגדות להגביל רוחב פס מעל טווח האות. השתמש בתופעות נמוכות כמו OPA1612 עבור יישומים קריטיים.

מבצע יחיד

עבור מערכות מופעלות או חד פעמיות, להטיא את אות הקלט למיד (למשל VIRFLT:0CCIRFLT:1/2) באמצעות מתפצל מתנגד ו-buffer. the Active rectifier ולאחר מכן פועל עם בסיס וירטואלי, והפלט מתייחס לאותו מתח הטיה.

סימולציה ובדיקה

לפני בניית המעגל, סימולציה אותו באמצעות כלים מבוססי SPICE (LTSPice, TINA-TI) כדי לאמת את הביצועים.

  • החל גל חטא בדגימות שונות (10 מ"ר עד 10 V) ותדירות (100 הרץ עד 100 kHz).
  • פלטה ופלט גלפורות; לבדוק לינאריות, שגיאות התחלה ו- ripple.
  • בצע גורים parametric על ערכים מנוגדים מודלים דירוק כדי לייעל סינון ודיוק.

(ב) בבדיקת חומרה, השתמש בקובץ אוקטילוסקופ עם בדיקה גבוהה של תפוקה של DC עם רבמטר והשוואה לערך הממוצע התיאורטי של האות המודע:0External Link: (ראה: 1LT:1FLT:2NI) ל- SPICE SimulationFLT 3LT 3

יישומים מעשיים של Active Rectifier Circuits

משככי-פעולה משמשים:

  • (ב) ⁇ :0 (ב) ,0) ,5 ,5 ,1) , ⁇ אודיו AC (FLT) למתח DC לאמפליטון עבור מ"ר VU או גרפים של בר LED.
  • (FLT:0) RMS-to-DC ממירים: ראט" 1 בשילוב עם מסנן נמוך, הממריץ המלא של גלי גלאי RMS, המשמש נרחב ב- Multimeters ו מנתחי איכות כוח.
  • (FLT:0) Instrumentation amplifiers:03FLT:1) בגשר או מעגלים של גירוי מתוח, ממריצים פעילים הורסים אותות חיישן AC-exed.
  • (ב) ⁇ :0) מדדי כוח: ⁇ 1 במטרת אנרגיה, מחזרים פעילים מכפילים מתח ועיוותים הנוכחיים לפני האינטגרציה.
  • (ב) ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מלכודות נפוצות ופתרון בעיות

  • (FLT:0Output not retified נכון: FIRLT:1) לבדוק נטייה דיודה ותפקוד אספקת חשמל אמפ.וודא כי האמפ אינו מכווץ - כמה משככי כוח נמוך יש שלבים פלט רכבת-לעשש כי לא יכול להיות התיישב כראוי במעגלות מדויקים.
  • (FLT:0) תוצאות ripple בתדרים נמוכים: אנדרט 1:1 מגדיל את ערך ה-Facitor המסנן או השתמש מסנן דו-צדדי פעיל נמוך לאחר המאמת.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ,0) ,(הההתבויות: ⁇ ) ,(ה) ,(ה) ,ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מסקנה

תכנון מעגל מאמת פעיל עם מגבר תפעולי הוא טכניקה רבת עוצמה להשגת זיהוי אות AC בעל ערך גבוה. על ידי הבנת עקרונות התפעול שמאחורי דיוק חצי גלי משקל ו- גלי פולומציה מלאה, בחירת רכיבים מתאימים, ולאחר שיטות תכנון קפדני ובדיקה, מהנדסים יכולים לבנות מעגלים כי החוצה מחזרים פסיביים של תאים מדויקים, לינאריות, וטווח דינמי.