Operasyonel Amplatörlerle Aktif Onaylama Devrelerine Giriş

Aktif bir retifier devresini tasarlamak, düşük seviyeli sinyalleri veya yüksek ücretli uygulamaları tespit etmek için gereklidir. Operasyonel yükselteçlerden hassas araçlama için ses işlemeden elde edilebilir. Geleneksel pasif diyot retifiers) Bu makale, düşük seviyeli sinyalleri veya yüksek seviyeli devreleri gerçekleştirmek için kapsamlı bir kılavuz sağlar.

AC Signal Tespiti ve Rectification

AC sinyal algılaması, negatif yarı döngüsü ortadan kaldırırken bir zaman-varying bipolar dalgaformu ölçebilecek bir tekpolar gösterimine dönüştürmeyi gerektirir, sayısallaştırılmış veya işlenebilir.En yaygın yöntem, sinyal amplifikasyonunu ve şekli korurken, negatif yarı döngüsü ortadan kaldırır. Pasif retifiers usingcrete diyots, (tipik olarak 0.6-0.7 V for silikonlar için) bu distorts düşük amplifikasyon sinyalleri ve de doğruluk gösterir.

Bu sınırlamaları ele almak için mühendisler, af amplifikasyonları ile ilgili olarak (Ceff) etkinleştirir ve mükemmel doğrusallık ile yapılan düzeltmeleri kontrol ederek, yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalar için aktif reaktif yükselteçler sağlar.

  • Ses seviyesi algılama ve metreleme
  • RMS-to-DC dönüşüm
  • Enerji metrede güç ölçümü
  • Sensör sinyal Klima
  • Data Acquisition sistemleri

Aktif Bir Reaktrasyon Nasıl Çalışır: Hassas Mode'de Op Amp

Aktif bir retifier arkasındaki temel konsept, giriş sinyalinin olumlu bir şekilde geri çekilmesi için bir diyotun geri çekilmesini sağlar.Bu nedenle, geri dönüş yolundaki geri dönüşler arasındaki gerilim farkı artırır.In the core concept behind an active retifier is to place a diyar.In the feedback loop of the inputs to the feedback signal (inverting inputs to the short) in the correct prints the correct prints, the current to flow.

Aynı ilke, iki amplif veya tek bir a amplif diyot ağı ile tam dalga düzeltmesi için uzatılabilir. Sonuç, son derece düşük dengeleme ile yeniden ayarlanabilir (yalnızca af amp girişinin sıfır gerilimi ile sınırlı) ve yüksek lineerity mikro volt seviyelere kadar.

Aktif Rectifier Devreleri

Hassasiyet Half-Wave Rectifier

En basit aktif retifier yarı dalga konfigürasyonu, aynı zamanda algFLT:0) süperdiode[Dönetici 1) bir amplifiğe, bir diyot ve birkaç dirençe sahip. çıktı negatif yarı döngüsü sırasında girdiye eşit.[Dönetici:0)[tr|ya da kutuplulukla tersi) Bu topoloji, yalnızca bir kutupluluk gerekli olan uygulamalar için uygundur.

Hassasiyet Full-Wave Rectifier

Tam dalga aktif retifiers giriş sinyalinin mutlak değeri olan bir çıktı üretir. İki ortak uygulama var:

  • [FONT=0] İki-op-amp konfigürasyonu: İlk af amp yarı dalga düzeltmesini gerçekleştirir; ikinci a amp amp amplifikasyon, tam mutlak değeri oluşturmak için orijinal sinyal ile çıktı.
  • [FONT:0) Tek-op-amp konfigürasyonu inverting/non-inverting kombinasyonu ile:) Tek bir op amp artı dört hassas diyots mutlak bir değer devre fark edebilir, ancak doğru miktar için eşleşmeli direniciler gerektirir.

Tam dalga topoloji doğru RMS ölçüm, ses seviyesi sıkıştırma ve zarf algılama için gereklidir.ETHFLT:0)Dönderlik bağlantı:Analog Teknik Madde: Full-Wave Rectifier Design).

Bitirme Seçimi ve Devre Tasarımı

Operasyonel Ampiksiyon

Doğru op amp seçmek aktif retifier performansı için kritiktir. Anahtar parametreler şunları içerir:

  • [FONT=0)Input Balance (V)[Dönetici:2)[Dönetici:0) Düşük dengeleme düşük sinyal seviyelerinde hata en aza indirmek için, V[FLT] ile af ampseçleri seçin.
  • [FONT:0)Gain-band genişlik ürünü (GBW): ), a GBW 1 MHz için önemli bir faz değişimi olmadan AC sinyalinin en yüksek frekans bileşeninin işlenmesi için yeterli bant genişliğine sahip olmalıdır.
  • [FONT:0]Slew oranı: [DDDDD:0) Yüksek bir oran, özellikle kare dalgaları veya yüksek frekanslı sinek dalgaları için hızlı geçişleri takip edebilir.
  • [FONT:0]Rail-to-rail giriş ve çıktı: tek bir işlem için kullanışlı ve dinamik aralığı maksimize etmek.

Diode Selection

Schottky diyotlar (örneğin, 1N5819) düşük ileri gerilimleri (0.3-0.4 V) ve hızlı geçiş hızı için tercih edilir, bu da kurtarma eserlerini azaltır. Daha düşük damla, kullanım için zaman ayırın:0)precision diyot bağlantılı transistörler).

Diren ve Capacitor Değerleri

[Dönderlik frekansına göre, [Dönderlik[Dönderlik) ve giriş (R[Düzdüşünmeler için) veya alttakiler için (Düzücüler) aşağıdakiler için uygun olmayan bir şekilde yapılır.

Step-by-Step Design and Implementation

Bir Hassasiyet Half-Wave Rectifier

Yarı dalga aktif retifier için aşağıdaki devre düşünün:

  1. [FONT=0) Girişi uygulayın: [Dönder: [Dönder: [Dönder] AC sinyalini af amp (e.g., OPA2188)'un girişine uygulayın.
  2. [FONT=0)Feedback network:[Dönetici:[Dönder) Girişi doğrudan 10 kULL geri bildirimde bulunan (R).
  3. [FONT:0]Diode yerleştirme:[DDD) Bir Schottky diyot (e.g., 1N5817), anode ile olumlu yarı-yoğun bir şekilde gerileme için çıktı.
  4. [FONT=0)Output direnor ve filtreleme: 10 kULL yük bir geri bildirimden zemine kadar direnir. R[DDDD) ile paralel olarak 1 μF kapasitelidir.).
  5. [FONT:0)Power tedarik:[Dönetici:[Dönetici) ±5 V ile ±15 V (dual tedarik) veya +5 V ile +15 V sanal bir zeminle (single tedarik) kullanın.

1 kHz ile devreyi test edin, 1 V)pp) sine dalga. Çıktı, 0,5 V'e çok yakın olan yüksek gerilim ile pozitif yarı döngüsü göstermelidir (yarı-peak girişi) ve negatif yarı döngüsü sırasında düz bir sıfır.

İki Op Ampirasyonunu kullanarak Full-Wave Rectifier

Güçlü bir full-yoaktif retifier, aşağıdaki gibi iki af ample inşa edilebilir:

  1. [Dönetici:0) İlk aşama (yarı dalga): [Dönder: 1) U1, yukarıda olduğu kadar hassas yarı dalga gerilemesi olarak yapılandırılır.
  2. [FONT=0]İkinci aşama (Yazma Yaz): [Dönderlik: 2) [Dönderlikler)[Dönderlikler)[Dönderler)[Dönderler)[Dönderler)[Dönderler)[Dönderler)

Dikkatli dirençle eşleşen (% 1 tolerans veya daha iyi), bu topoloji mükemmel bir simetri ve düşük dalga sunar.

Gelişmiş Tasarım

Band Wide and Slew Rate Limitations

Yüksek frekanslarda, af amp'in sınırlı bant genişliği faz geçişini sağlar, bu da sinyal sıfırdan geçerken aktif bir düzeltmeye neden olabilir; hem yarı döngüsü için lineer bir amplifikatör olarak hareket etmek için bir amplitüdücü seçin, rehinselikasyon verimliliğini azaltır.QW ile amp kullanın >10 kez maksimum sinyal frekansı.

Giriş Offset Ger ve Drift

Sıfır-atıcılık hataları giriş dengeleme geriliminden doğar. Örneğin, V)[Dönetici:0) 1 mV, yarı-parçaklama sırasında 1 mV'de kalma işlemine neden olacaktır.

Gürültü Tahminleri

Yüksek geri bildirim yapılandırmaları, artırılmış a amp gürültüyü genişletiyor.Rezersiz bir kapasiteye sahip (10-100 pF) geri bildirim aralığının üzerindeki bant genişliğini sınırlamak için geri bildirimde bulunuyor.GPA1612 gibi düşük para amplerini kritik uygulamalar için kullanın.

Tek-Supply Operasyon

Pil-güçlü veya tek kullanımlık sistemler için, giriş sinyalini orta derecede (örneğin, V)) bir dirençle kullanarak aktif bir gerileme ve bir tampon ile çalışır.

Simülasyon ve Test

Devre inşa etmeden önce, SPICE tabanlı araçları (LTSpice, TINA-TI) kullanarak performans doğrulamak için simülasyon yapın. Anahtar simülasyon noktaları:

  • Çeşitli amplitüdlerde (MV'ye 10 V'ye kadar) ve frekanslara (Maç 100 kHz'ye kadar) bir sine dalga uygulayın.
  • Grafik girişi ve çıkış dalgaformları; lineerlik, dengeleme hataları ve dalgalama kontrol edin.
  • Parametrik süpürücü değerler ve diyot modelleri filtreleme ve doğruluk optimize etmek için.

Donanım testi için, yüksek hacimli bir prob ile bir oscilloskop kullanın. çıktı DC seviyesini çok metre ile ölçüp reslenmiş sinyalin teorik ortalama değeri ile karşılaştırın. [...]D:0)Dış bağlantı:).

Aktif Rectifier Devrelerinin Pratik Uygulamaları

Aktif retifiers are used in:

  • [FONT=0) ISSo seviyesi metre:[Dönetici:[Dönetici:0) AC ses sinyalleri VU metre veya LED bar grafikleri için amplifikasyon için doğru orantılı olarak DC gerilimine dönüştürür.
  • [FONT:0)RMS-to-DC dönüştürücüler: Düşük uçlu bir filtre ile bir araya getirilen, tam dalga retifier, çokmeters ve güç kalitesi analizörlerinin çekirdeğini oluşturur.
  • [FONT=0)Instrumentation yükselteçleri:[Dönetici: 1) Köprüde veya susuz devrelerde, aktif retifiers demodulate AC-excited sensör sinyalleri.
  • [FONT:0)Power ölçüm:[Dönetici:0) Enerji ölçümlerinde, aktif retifiers, gerilim ve mevcut dalgaformları entegrasyondan önce çoğaltın.
  • [FONT:0) AM sinyalleri için geliştirme algılama: Düşük geçiş filtresi, radyo alıcılarında modülasyonu geri alır.

Ortak Pitfalls ve Sorun Gidering

  • [FONT:0)Output doğru bir şekilde yeniden tanımlamaz:) Kontrol diyot yönlendirme ve amp güç tedarik gerilimleri.Aksi amplifikasyonun yeniden tanımlanmasını sağlamak - bazı düşük güç ampleri, hassas devrelerde doğru şekilde oturamayan raylı çıkış aşamalara sahiptir.
  • [FONT:0) Düşük frekanslarda aşırı dalgalanan dalgalar: Filtre kapasitesi veya değeri artırmak veya retifier sonrası ikinci sıralı düşük frekanslı filtre kullanın.
  • [FONT=0)Zero-crossing deme:[Dönetici:[Dönetici:) Küçük bir negatif önyargı gerilimi (bir direnişçi bölmeli) giriş dışı girişin geri adımını alternatif olarak, daha düşük V).
  • [FONT=0)Oscillation: [Dönetici:0] Parasitic kapasitance in inverting input, dengesizliğe neden olabilir. geri bildirimde küçük bir kapasitör (10 pF) ekleyiniz, yüksek frekanslı oscillations.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Operasyonel yükselteçlerle aktif bir yenidenlayıcı devre tasarlamak, yüksek çözünürlükte, doğrusallık ve dinamik aralıklarda kullanılan işletim ilkeleri anlamak için güçlü bir tekniktir.Görünen yükselteçmişleme, uygun bileşenleri seçmek ve dikkatli tasarım ve test uygulamaları ile ilgili olarak mühendisler, farklı afyonlar ve belirli uygulama gereksinimlerinize göre devreleri tertemiz.