Modern Elektronikte Gerilim ihtiyacını anlamak

Elektronik sistemler giderek yoğun, hassas mikrokontroller, analog ön uçlar ve düşük tedarik gerilimlerinde çalışan transizasyonlar için iletişim transleri. kısa bir geçici yük devretme - çünkü yükleri geçiş, elektrostatik deşarj veya güç tedarik aksaklıkları - bu bileşenleri ortadan kaldırmak veya yok etmek.Bu tür geleneksel koruma yöntemleri, gerilim olaylarının sabit gerilimi için uygun bir şekilde çalışır, ancak hassas ve ayarlanabilir eşler.

Gergrasyonun Prensleri

Gerginlik, bir bileşendeki gerilimi maksimum olarak sınırlandırır, giriş geriliminden bağımsız olarak kullanır. Pasif bir fikre sahip bir diyot, mevcut gerilimin yaklaşık 0.7 V'yi aştığında, ancak bu geri bildirim döngüsü ayarlanabilir ve sıcaklıktan zarar verir.Insiyon gerilimi bir hassas referansla karşılaştırır. giriş gerilimini aştığında, aktor veya diyotu mevcuttu ve referans seviyesindeki çıktıyı ayırt eder.

Af bazlı bir fikre sahip olmanın temel avantajı, fikre sahip olan iki direnç ve gerilim referansıyla ayarlanabilir ve sinyal kaynağının bağımsız olarak elde edilir.Aksi amplifikasyonu da sağlar, böylece fikre de sinyal amplitüdülleri ile çalışır, sensör kontrol devreleri için idealdir.

Bir Op A Ampchieves Hassasiyet Nasıl Bir Ölçüleme

Olumsuz bir geri bildirim yapılandırmasında bir af amp, girişleri sıfıra kadar (virtual short) yük devretme işlemine ve sinyalin inverting girişine bağlanarak, sinyalin eşit olarak değiştirilmesi gerekir.

Bir Op Ampi ile bir gerilim devresini tasarlayın

Pratik bir devre, hız, doğruluk ve güç gereksinimleri karşılamak için dikkatli bir bileşen seçimi gerektirir. Aşağıdaki parçalar temel olumlu gerilim sönü oluşturur.

Kazanılan Derece

  • [FONT:0)Operasyonel yükselteç:[Dönetici:[Dönetici:0) Operasyonel yükselteç:[Dönetici:0) Sağlam devreler için bir model seçin. Common Choices (Texas Instruments) veya AD8515 (Analog Cihazları)
  • [FONT=0)Reference gerilim kaynağı:[Dönetici:0]Bir dizi dirençle bir zener diyot, basit bir referans sağlar, ancak ±5% ve sıcaklık kayma limitleri doğruluk için daha iyi bir performans için, LM40 veya bir bandgap gerilimi referansı gibi hassas bir referans kullanın.
  • [FONT:0)Klamping elemanı: [Dönder: [Dönder:) Hızlı bir kurtarma diyotu (örneğin, Schottky) veya küçük imzalı MOSFET mevcut değildir. A Schottky diyot, yüksek çözünürlükte düşük bir düşüş sunar, ki bu da yük kaynağına yakınsa kullanışlıdır.
  • [FONT=0)Feedback direnççiler R1 ve R2: [Döntgen: 1) Bu, V clamp = V ref × (1 + R2/R1) referansın hiçbir değerine uygulanmadığı zaman, 1 kULL 100 kULL aralığındaki düşüklüğün düşüklüğün ve aşırı güç dağılımını kullanması için direnç oranını azaltacaktır.
  • [FONT:0)Input protection:[Dönetici:[Dönetici: 1 DF – 1 kULL) aşırı gerilim olayı sırasında mevcut olan af amp girişi sınırlarında mevcut olan ve latch-up'ı küçük bir kapasitör (1 nF to 10 nF) geri bildirimde yüksek frekanslı gürültüyü azaltır ve istikrarı arttırır.

Devre Topoloji

En yaygın yapılandırma, söndürücü ve yük devretme işlemine bağlıdır. Referans gerilimi, afrikalama işleminin altındaki geçişin (veya zemin) ve diyotun geri çekilmesi ile bağlantılıdır.Başlangıçta geri dönüş işlemine karşı çıkan bir geri dönüş, afırın geri çekilmesi ve geri çekilmesine karşı çıkan yük geçişinin ardından, geri yükleme işlemine karşı çıkan yük devretme işlemine karşı çıktı.

Bitirme Değerleri Örnek

Bir mikro kontrol cihazı için 3 V sinyalini 3,3 V'ye sokmamız gerektiğini varsayalım. V ref = 2.5 V LM40'tan bir V. = 10 kULL ve R2 = 3.2 kULL (düşük değeri 3,3 kULL) mevcuttu.

Step-by-Step Devre İnşaat

Bu süreci, satılan ekmek dolabında gerilim fikresini inşa etmek ve test etmek için takip edin.

  1. [FONT=0)Gather bileşenleri:[Dönetici:[Dönetici:0)) Af amp, referans, direnç veya MOSFET, kapasitörler (0.1 μF ve 10 μF), ve küçük bir yük (örneğin, 1 khong dirençli).
  2. [FONT:0) referansı:[Dönetici: [Dönetici], yüksek tedarik demiryoluna (örneğin, 5 V) ve zemine 0,1 μF at kapasiteli veya pins'e yakın bir şekilde eklenir.
  3. [FONT:0]Aksilik a amplitübünü (DIP-8 soketi veya Windows adaptörünü kullanın. Connect güç tedarik pimleri 4 (V-) ve 7 (V+) atarak kapasitörler. tek bir tasarım için V- zemine ayarlayın.
  4. [[Dönetici ağı:[Dönetici:0)) Kaynak çıktısı (noninverting input) ve zemin. Connect R2 inverting input.
  5. [FONT:0) Bir diyot kullanarak, a diyot kullanarak, anodeyi af amp çıktısına ve kedihode'ye yük node (aslında giriş) yüklerine bağlar.
  6. [FONT:0)Ek giriş serisi direnici:[Dönetici:[Dönetici:0)[tr|Kategori:0)[[tr|Kategori:0)[[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:))
  7. [FONT:0)Bir test sinyali:[Dönetici:[Dönetici: 0 V'den 5 V'e kadar süpürücüklü bir sinyale sahip olmayan bir işlev jeneratörü kullanın.
  8. [FONT=0)Measure ve ayar:[Dönetici:[Dönetici:0)) Eğer fikre çok yüksek veya çok düşükse, R2. geçiş kenarlarında salınım için kontrol edin - a small cleor (47 pF to 100 pF) af) af) yükselten giriş ve yüksek frekanslılar elde etmek için giriş.

Test ve Sorun Gider

Test sırasında, ortak konular şunları içerir:

  • [FONT:0) Hiçbir fikre karşı harekete geçme:[Dönetici:0)) Referans geriliminin mevcut olduğunu kontrol edin. O, doğru bir şekilde doğruya doğru doğru doğru bir şekilde doğruya doğru doğru doğru doğru bir şekilde doğruya doğru doğru doğru yönlendirilmesini sağlayın.
  • [FONT:0)Oscillation:[Dönetici:[Dönetici:0)) Aff amplitüdün yüksek kazanç ve kapasitif yük nedeniyle scillate yakın olabilir.Bir dizi direnç ekleyin (10 {{ ila 100 GU) amp çıktı ve diyot arasında, ve R2'ye küçük bir geri bildirim cihazı içerir.
  • [FONT=0)Clamp gerilimi sıcaklıkla sürükler:), LT1460 veya REF3325 gibi hassas bir bantgap referansı ile değiştirir.
  • [FONT:0] Hızlı geçicilere cevap verir: Yüksek hızlı bir artırılmış af amp (slew oranı > 10 V /μs) ve daha hızlı bir şekilde Schottky diyot kullanın.

Gelişmiş Yapılar ve Variations

Olumsuz gerilim

Olumsuz gerilimleri, diyot kutupluluğu tersine çevirmek ve giriş girişe referansı bağlamak. A op amp's negative rail (V-) sönük bir amplitüdün altında olmalıdır.

Pencere Frekansı (Over- ve Under-Voltage Protection)

İki af amp kullanın: üst eşi için biri ve daha düşük için. Çıktılar bir OR mantığı ile birleştirilir (Orta katode olan iki diyot) selimli transistöre kadar yükleri korur.Bu, her ikisinden de maksimum bir gerilimin altında tutar.

DAC aracılığıyla programlanabilir

DAC çıkışı ile sabit referans gerilimi değiştirin, fikre eşiğinin mikro kontroller tarafından ayarlanmasına izin verin. Bu, birçok işletim modları (örneğin, 3.3 V ve 1.8 V I/O arasında geçiş yapan batarya destekli cihazlar).

Yüksek performanslı

Çekiş sırasında yüzlerce miliamp çizebilecek yükler için, dış geçiş transistör (örneğin, a power BJT veya MOSFET) af amp. a amp amp'in çıktısı üssü veya kapısı kontrol eder ve transistör mevcut durumu ısıtırsa geçiş cihazını ısıtır.

Aktif gerilimlerin Uygulamaları

  • [[Dönetici:0)ADC giriş koruması: [Döneticileri 1) Analog-dijital dönüştürücüler (ADC) tedarik raylarını aşarak gerilimler tarafından hasar gördü. analog giriş ve ADC referansı arasındaki hassas bir fikre sahipken, eşiğin altındaki lineer korumayı koruyor.
  • [FONT:0)Sensor sinyal Klima:[DDD) Köprü sensörleri, yükseltgenme ve RTD'ler genellikle yükseltgengengen dizilerinin ötesine geçebilir. A component yükselteç girişlerinin güvenli seviyelerde kalmasını sağlar.
  • [FONT:0)Power tedarik kesintisi:[Dönetici:[Dönetici] Birden çok demiryolu ile sistemlerde bir fikre sahip olan IC'ler, bir tedarikin diğerinden daha hızlı yükseldiğinde, IC'leri latch-up'tan korumayı engelleyebilir.
  • [FONT:0)Automotive elektronik: [Dönetici: 12 V otobüsü, 40 V'a kadar yük-dump geçicileri deneyimleyebilir.
  • [FONT=0) İletişim hatları: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜN, CAN, RS-485 Transceivers, TVS diyotlarının yüksek sızıntısı olmadan ortak mod varyasyonlarını ele alan aktif s.

Op-Amp-Based

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT:0) Yüksek hassas ayarlanabilir eş:[Dönetici:[Dönetici:0) Direnç oranı, hassas direnç ve referanslar kullanarak % 0.1 oranındaki sönük gerilimi ayarlayabilir.
  • [FONT:0] Düşük sızıntı aşağıda eşin altında:[Döneticileri aksine, aktif fikre ulaşılıncaya kadar mevcut değildir (yalnızca af amp’in giriş noktasının görüntülenmesi için).
  • [FONT:0)Hızlı yanıt: [Dönemli bir af amplitüd af amplifiğe uygun olarak cevap verebilir, birçok güç tedarik geçici ve ESD olayları için yeterli.
  • [0] Hiçbir statik güç dağılımı yoktur: [Dönemli: 1) Devre sadece af amma akımını (tipik olarak mikroamps) sönüte tutar.

Sınırlamalar

  • [[Düzensiz şu anki kullanım:[Dönetici dışı bir transistör olmadan, af amp yalnızca kaynak / 20 mA'nın 50 mA'ya, yüksek güç uygulamalarını sınırlandırabilir.
  • [FONT:0) Latch-up için algılanabilirlik:) Giriş gerilimi tedarik raylarının ötesinde önemli ölçüde yükselirse, IC, latch. tedarik rayları için Schottky çatlakları kullanabilir.
  • [FONT=0)Oscillation riski: [Dönetici:[Dönetici] Kapalı-loop doğası, yük kapasitesi olup olmadığı konusunda dengesizliğe eğilimlidir.
  • [FONT=0)Supply gerilim bağımlılığı:[Dönetici:[Dönetici:0) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Gerçek Dünya Tasarımları

Kombinasyon işlemini bastırmak için baskı yapmak için baskı yapmak için baskı yapmak için bir yol açın.Rektörleri atlatmak, arsa uçağının gürültü darbesini en aza indirmek için kullanın. yüksek frekanslı geçiciler için, bir ferrite ringing.

Binadan önce SPICE kullanarak devreyi kullanın.Hızlı bir darbe ile devreyi kontrol etmek için devreyi kullanın.Releksiyon cihazı (C2 ile R2) temiz, tükenme bir fikre sahip olmak için, dış bağlantı kurun.Ana Sayfayalı cihazlardan gelen bir uygulama notu ) daha fazla bilgi için daha fazla bilgi sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

A gerilim değiştiricisi kullanarak bir gerilim devre geliştirmek, hassas elektronik için hassas bir koruma yöntemi sunar.Reformasyon topolojiyi anlamak, dikkatli bir şekilde bileşenleri seçmek ve kararlılık için test etmek, tasarımcılar doğru ve esneklikte sağlam çözümler oluşturabilirler. yüksek hızlı ADC girişi veya bir batarya destekli mikrokontrolörlüğü korumak için, aktif bir gerilim maskesi, devre tasarımcısının aracına ek olarak 3 amplifiğe ek olarak.For further reading on op Selection, consultFLT:0ConTexas Instruments amplifiğe danışın veya keşfetme)