Table of Contents

Giriş Giriş Giriş

Operasyonel yükselteçler (op ampsiyonlar) ile inşa edilen aktif güç yükselteçleri, modern elektronik tasarımda temel bir temel olarak hizmet eder, özellikle de uygulanabilir amplitüdünasyonları, küçük sinyal uygulamaları veya istikrarsızlığı kullanarak, küçük sinyal uygulamaları için mükemmel bir platform sağlar.

Küçük Signal Amplification

Küçük sinyal amplifik, düşük seviyeli elektrik sinyallerin dalgalama şeklini ve bütünlüğünü korurken, büyük imzalı işlemden dolayı, transistasyon bölgeleri arasında geçiş yapılabilir, küçük sinyal devreleri aktif cihazların lineer bölgesinde çalışır.Bu tür hassas geri bildirimde bulunur ve anahtarlamalar genellikle devreleri ve hızlayıcıları gösterir.

Core Design Thinkations

Kurulum

Bir af-amp bazlı yükselteç kazanımı, geri bildirim ağı tarafından belirlenir. -Rf / Rg, Rf'nin geri bildirimde bulunduğu yer, Rf'in geri bildirimde bulunulması ve Rg'nin yer almaması için dikkatli bir şekilde seçilmesi gerekir. - Rf / Rinverting topoloji genellikle yüksek dirençlere ve yüksek dirençlere göre yüksek direnç gösterir; ancak yüksek direnç gösterme ve aşırı yükleme ve kararlılıkla sonuçlanır.

Güç işleme ve Çıktı

Standart op amps sadece sınırlı çıktı akım (tipik olarak 10-50 mA) ve teknoyak gerilim tedarik raylarına yakın hızlanabilir. Birkaç miliamp veya daha yüksek bir gerilim hızıyla ilgili uygulamalar için, dışsal bir güç aşamasının eklenmelidir.Ortak yaklaşımlar, özellikle de düşük bir frekans devrelerinin üzerinde yüksek çözünürlükte bir sinyal devreleri ortadan kaldırmak için tek bir transistöre sahip olması gerekir.

Impedance Matching

En yüksek güç transferi ve minimum sinyal kaybı, kaynağın sorgulandığı zaman gerçekleşir ve yükseltilme uygun şekilde eşleştirilir. Op amplitme girişleri çok düşük (kahkahalar) çok düşük (kırıklar), onları dış güç aşaması gibi aşırı yükleyici yükleri ile bağlantılı olarak, yüksek çözünürlükte bir şekilde kontrol etmek için de kullanılabilir.

Band Wide and Slew Rate

Küçük sinyal bant genişliği öncelikle af amp's kazanç-band genişliği ürünü (GBW) ile sınırlıdır, verilen kapalı-loop kazanı için, yükseltgenç sayısı yüksek frekanslarda bölünmüştür.

Stability and Compensation

Aktif güç yükselteçleri tüm işletim koşullarında istikrarlı kalmalıdır - özellikle de ağır şarj yükleri (uzun kablolar gibi) veya geri bildirim ağının gecikme aşamasına getirdiğinde (kesinlikle karşı) bir şekilde geri yükleme işlemine izin verilir.

Doğru Operasyonel Amplifier'i seçin

Anahtar Parametreleri

Doğru artırılmış amp seçmek küçük sinyal güç yükseltici performansı için kritiktir. Aşağıdaki parametreler değerlendirilmelidir:

  • [FONT:0)Gain-Band genişlik Ürün (GBW):[Dönetici:0) Belirli bir kazançta maksimum kapalı bant genişliğini belirler.
  • [FONT:0]Slew Rate:[Dönetici hesapları için, yarının en yüksek frekansta beklenen maksimum çıktı gerilimi çözebileceğini garanti edin.
  • [FONT=0)Input Voltage Gürültü: [Dönetici: [Dönetici: 0,0]Input Voltage Gürültü: [Düzücük Affüzleri: Low-noise op amps (e.g., LME49720, OPA1611) 1 nV/ UTCHz altında gürültü kesicileri ve milisli sinyalleri sensörler veya mikrofonlardan temel alır.
  • [FONT:0]Output Current Capability:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Exput Current Capability:[Dönetici:[Dönetici: 0,4,0) Eğer dış güç aşaması kullanılmasa, af amplif amplifikasyonun tam yük akımını sağlamalı. Birçok ses a amplifleri 20-50 mA'yı teslim edebilir, ancak daha yüksek akımlar için, bir artış aşaması gereklidir.
  • [FONT=0)Supply Germe aralığı:[Dönetici:[Dönetici:0) Af amplifikasyonun istenen çıktıyı çekmesi gerekir. Split malzemeleri (e.g., ±15 V) dc dengeleme olmadan bipolar sinyalleri işlemek için küçük sinyal devrelerinde yaygındır.
  • [FONT:0)Input Offset gerilim ve Bias Current: Low dengeleme ve düşük önyargı, yüksek hacimli kaynaklar için (örneğin, fotodiodes), FET-input ops with picoamp önyargı currents are preferred.

Birçok üretici, kapsamlı seçim kılavuzları ve uygulama notları sağlar. Örneğin, Texas Instruments' "Op Amps for everyone" (reference [1]) ve Analog Cihazlar "Küçük Signal Amplifier Design" uygulama notu [2] mükemmel kaynaklardır.

Pratik Devre Mimarileri

Gerilme Çıktısı

Küçük sinyallerin en basit aktif güçlendiricisi, ortak bir vuruş konfigürasyonunda bir gerilim takip cihazıdır (buffer) ve yüksek girdinin şarj edilmesi ve düşük çıktıyı engelleyerek, NPN transistörünü artırmak için, a NPN transistör (Q1), ortak bir şarj konfigürasyonunda yer alır.

Push-Pull Aşaması ile Amplifier

Birliğe daha büyük kazanımlar için, bir Sınıf AB it-pull çıkışı ile bir artırılmış bir afyon birleştirir.Af amp'in çıktı önyargıları, iki önyargılı diyotlar aracılığıyla tamamlayıcı bir çiftin üslerini birleştirir (veya Vbe multiplier).Genel olarak kapalı bir uygulama geri bildirim ağı afırda 100 pF kapasiteli bir uygulama sağlar ve 10 tane daha basit bir şekilde izolasyona karşı dayanıklıdır.

Dengeli Signals için Diferansiyel Giriş

Birçok küçük sinyal kaynağı doğal olarak dengelidir (örneğin, XLR mikrofonlar, çarpık-evcut sensörler). A op amp kullanarak diferansiyel yükseltici, seçilen gürültü her iki satırda da yüksek oranda reddedilir.) ve düşük giriş dengeleme oranına karşı yapılan uygulamalar için, çok yüksek bir yükselticiye (her yarıya göre) uygun bir yükseltici (her biri için% 0.1-düşük devreler için ortak olabilir.

Gelişmiş Tasarım Teknikleri

Geribil Ağ Tasarımı

Basit direnç geri bildirimin ötesinde, geri bildirim ağı, yüksek frekanslı gürültüyü şekillendiren düşük frekanslı filtreyi içeren küçük bir kapasitör için uygun olarak monte edilebilir.Seks frekansının f c = 1/(2TY Rf C) Kaynağının altındaki bant genişliğini azaltmasından kaçınılmalıdır. Benzer şekilde, zeminden gelen bir dizi RC ağı yüksek frekanslı yük için şarj edilebilir.

Termal Yönetim

Küçük sinyal yükselteçleri bile, çıktı aşamasının önemli gücü kırarsa aşırı ısıtabilir. Sınıf AB operasyonundaki Quiescent önyargılar sürekli güç tüketimi üretir, ki bu da yük gücü ile birlikte, modülasyon sıcaklıklarını artırır. Heatsinks, üreticinin derecelendirme altındaki transkripto ısıtını tutmalıdır (tipik olarak 150 °C). PCB termal viasiyonlar ısıyı bakır uçaklara transfer edebilir.

Koruma Devreleri

Küçük sinyal yükselteçleri, aşırı yükleme ve elektrostatik deşarj (ESD) Basit korumalar, mevcut bir direnç direnç dirençleri (ya da mevcut), tedarik raylarını kullanarak diyotları (shunt geçicileri), ve Zener diyotları hassas amplifler arasındaki gerilimi sınırlandırmak için savunmasızdır.Internal devreler hala sağlam bir şekilde tavsiye edilir.

Test ve Optimizasyon

Küçük Signal Testi

Bir güç yüküne bağlanmadan önce, düşük seviyeli bir sine dalgası bir sinyal jeneratörü ile test edin. Çıktı dalgalama (vD) için bir oscilloskop kullanın; en küçük sinyal uygulamaları için% 0.1'in altına alınması gerekir.Eğer çarpıklık eserlerin elde edilmesi veya geri yükleme hesaplamalarının giriş frekansına kadar artacağını ölçmek.

Yük Testi

Küçük sinyallerle lineerliği doğrulayınca, amaçlanan yükü (örneğin, 8 ULL konuşmacı veya 50 ULL kablo) gerilim sallayarak ve mevcut çekme hattını kontrol edin. Çıktıdaki transistörlerin ısıtılması veya ısıtılması durumunda, yüksek frekanslı yüzüğü azaltılabilir.

Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü Gürültü Ölçümü

Küçük sinyal yükselteçleri genellikle gürültülü ortamlarda çalışır. Çıktı gürültü zeminini ölçmek için, girişten düşük bir filtreye eşit veya daha düşük bir filtreye geçiş yapın.Aksi ve dikkatli bir PCB düzeniyle şarj etmek - sağlam bir zemin düzlem, analog ve güç gerekçesiyle ile karşılaştırın, ve dekoleticilere yakın bir amplitüsler eklemek - daha düşük seviyeli bir amplifiğe geçiş.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Aktif güç yükselteç devrelerini küçük sinyal uygulamaları için operasyonel yükselteçlerle tasarlayın, temel analog teoriyi pratik mühendislikle birleştiren ödüllendirici bir süreçtir.Bu makalede belirtilen prensipler doğrultusunda, uygun bir çıkış aşaması ekleyin ve istikrara, termal ve koruma gereksinimlerine hitap etmek, mühendisler, doğru yaklaşımla, düşük seviyeli bir güçlendiricisi oluşturabilirler.Bu makalede belirtilen ilkeleri dikkatlice seçebilirler.

--- --- --- --- --- ---

[FONT:0) Kaynak[Dönem:0)

  1. Texas Instruments, "Op Amps for everyone", 4th Edition, 2018.İLFLT:0)https://www.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf).
  2. Analog cihazlar, “Küçük Signal Amplifier Design”, Uygulama Not AN-1020.ENFLT:0)https://www.analog.com/media/en/teknik-document/application-notes/AN-1020.pdf).
  3. YOKT:0)https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8023-D.PDF).