Giriş Giriş Giriş

Operasyonel yükselteçler (op-amps) hassas analog devre tasarımının temel taşıdır, daha basit bir amplifikasyonun ötesinde genişletilir. Daha basit bir uygulama, sinyal jeneratörleri için aktif frekans multipliers kullanımıdır.Bu devreler iletişimde vazgeçilmezdir, tezgahta test ekipmanları ve faz kilitleri, mühendisler sabit bir şekilde performans gösteren, yüksek performanslı bir tasarıma sahip olmak için çok sayıda yüksek frekanslı temel donanım sağlar.

Frekans Multiplikasyon Operasyonel Amplifiers

Frekans multiplikasyon temel olarak doğrusal olmayan bir süreçtir. Saf sinusoidal frekansın girişi:0)f[Dönemli: 1) Enerjiyi sadece bu tek frekansta oluşturmak için, bu tür bir sinyal oluşturmak için, bir çoklu [DüzDÜye ait) <2.[DÜye ait bir alt bölge dışında faaliyet gösteren, kenar kanallarını veya daha yüksek, orijinal dalgalamalar, diğer doğrusal olmayanları içeren diğer elementleri içeren bir uyarı haline gelir.

Neden doğrusallık Temeldir

Linear devreler küçük amplimaller için bir giriş sinyalinin şeklini korur; frekans içeriğindeki herhangi bir değişiklik doğrusallıktan bir kalkış gerektirir.Aktif olmayan bir geçiş işlevi oluşturmak için çok basit, öngörülebilir olmayan transfer fonksiyonlarını mümkün kılar, örneğin, çok basit bir diyot klipler için geri bildirimde bulunan düzeltme faktörünün saflaştırmasına ve harmoniklerin servetini sağlamasını sağlar.

Op-Amp, doğrusal olmayan Elementler Olarak Kontrol Edildi

Açık-loop veya hafif bir şekilde geri dönüş aracı yapılandırmaları, diğerlerinden gelen bir harmonikler ile hareket eden hassas düzeltmeler ve dalgalamalar ile hareket eder. Çünkü tedarik rayları arasındaki geçiş, çok basitleştirmeli devreleri yalnızca filtreden sonra gezinerek daha basit bir şekilde kullanır. ancak, daha zarif bir yaklaşım, diğerlerinden gelen hassas geri yüklemeler ve dalgalar ve daha yüksek frekanslı yük devreleri otomatik hale getirir.

Common Active Multiplier Topologys

Birkaç op-amp tabanlı devreler güvenilir bir şekilde frekans multiplikasyonu üretir. Üstoloji seçimi gerekli olan çok sayıda faktöre bağlıdır, kabul edilebilir düzeyde titiz harmonikler ve işlem frekansı aralığı. Aşağıda her birini seçmek için rehberlik ile birlikte.

Full-Wave Precision Rectifier Doubler

Bir frekans çiftliği için en basit yollardan biri, iki veya tek bir af-amp ile tam bir amplifikasyon uygulamaktır ( AD8 veya TL072 daha düşük frekanslar için) diyotlu yüksek basınçlar için son derece basit bir şekilde tekrarlanır ve doğrudan doğrulanmış bir çıkış noktası oluşturmak için, temiz bir geri yükleme işlemi yapmak için bir düzelme işlemi yapılır.

Yumuşak-Clipping Harmonic Jeneratör

Bir sine dalgası, iki parasal diyot ile düşük redüksiyonlar için uygun bir şekilde ayarlandığında, sinyal diyotları ile bir kez daha doğrultucun ( ⁇ 0.6 V for silikon) ayarlanması ve harmoniklerin belirlenmesi, bu tekniğin takip ettiği zaman, düşük siparişlerin düşmesi için uygun olması gerekir.

Faz-Shift Sine Tripler

Frekans yolculuğu için daha sofistike bir yöntem, 120° tarafından ayrılmış üç tane dalga oluşturan bir ağ kullanıyor, sonra her biri doğrusal olmayan dalgalar ile bir araya geldiğinde, güçlü bir üçüncü aşama filtrelerinden ayrılıyor ve diyot klipler veya bir transistör çift yüksek çözünürlükte bulunabilir.Üçüncü harmonikler birleştirildiğinde, en az üçüncü rotalar birleştirilmelidir, güçlü bir üçüncü aşamayı iptal eder ve diğer istenmeyen harmonik çıktı.Bu teknik, daha karmaşık, yüksek çözünürlükte bulunabilir ve genellikle hassas test ekipmanlarında bulunabilir.

Bitirme Seçimi ve Op-Amp Gereksinimler

Aktif frekans multiplier performansı, dinamik özellikleri maç veya en yüksek faiz frekansına sahip bir af-amp seçmeye bağlıdır. Anahtar parametreler kazanç bant genişliği ürünü (GBW), toplam harmonik bozulma (THD), giriş gerilim gürültü ve giriş önyargısı mevcut.

  • [FONT:0)Gain-band genişliği ürünü:[DNTT:1] 10 MHz'de çalışan çift kişilik bir hata için, a GBW'nin 20 MHz'den daha rahat olması gerekir, genellikle harmoniklerde iyi döngü kazanç sağlamak ve hassas bir şekilde yeniden yapılandırmak için 100 MHz aralığında.
  • [FONT=0]Slew oranı: [Dönetici] [Dönderin bir dalga, geçici kenarlar, klipler veya yeniden birleşme talebi sırasında hızlı bir şekilde bir yükseltilme oranına sahip bir yükselteç seçmektir.[Dönetici için 1 ), 2 V|D)))
  • [FONT=0)Toplantılı distiyon:[Dönetici:0)Toplantılılık, yüksek kaliteli çoklu-ampliers için,% 0,01'in altındaki THD rakamlarına bakın. Low-THD yükselteçleri aşağıdaki klipler ilerleyebilir.
  • Input gerilim gürültü: Gürültü, özellikle de dar bant filtreleme uygulamaları üzerinde faz gürültülerini çevirebilir. düşük gürültü (örneğin, gerilim gürültü yoğunluğu ile < 5 nV/POSHz) hassas sinyal jeneratörlerinde kullanılan çok basit aşamalar için önerilir.
  • Input denge ve önyargı akım: Offset gerilimi, DC hatalarının arka planda tekrarlayıcı aşamasında, asimmetriye yol açan ve temel yemlemeler artırılabilir.Mevcut sıcaklık ile ilgili değişiklikler düşük dengeleme ile de sıralanabilir (örneğin, < 1 mV) ve kutuplu girişler için mevcut iptallere neden olabilir.

Birkaç MHz'in üzerindeki frekanslar için, OPA847, THS3001 veya LM6172 gibi geleneksel bipolar-input af-ampsiyonları mücadele edebilir; modern mevcut besleme yükselteçleri (CFAs) ve yüksek orandaki geri besleme cihazları, OPA847, THS3001 veya LM6172 gibi, çok yüksek frekanslılar için gerekli hale gelir.

Frekans Çiftliği Tasarımı: Step-by-Step

Pratik bir tasarım örneği, teorinin donanıma nasıl çevirdiğini gösterir. Hedef, 1 MHz, 1 V)pk) sine dalga ve minimum amplif varyasyonu ile temiz 2 MHz çıktısını ölçmek için tasarıma uygun bir şekilde sunmaktır.

Devre Açıklama ve Operasyon

Ön uç, ilk aşamayı yarım dalga düzeltmesi gerçekleştiriyor; ilk aşamadaki orijinal girişin tam dalgalı bir dalga geri dönüş sinyalini tam olarak geri yüklemesi için geri yüklemesi gerekiyor (GBW 250 MHz, slew rate 400 V /μs). ilk aşama DC dengeleme ağının yüksek çözünürlükte sabitlenmeli ve DC dengelemek için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunuyor.

Çıktıyı filtreleyin

Çiğ retorik dalgaformu, bir DC terimi ve 4 MHz'de rekondasyonal harmonikler, 6 MHz, vs. sperform filtre ayarlı 2 MHz'nin istenen sinyalini alır.OPA2830'un ikinci yarısını kullanarak aktif bir Sallen-Key bandpass filtresi yeterlidir.

Performans ölçümleri

0 dBm (1 V) 0 dBm (V) ile 1 MHz girişi, prototip çiftleyici, filtrelemeden sonra 2 MHz çıktı sunar. ikinci harmonik temel olarak 40 dB'nin üzerinde sabitlenmiş durumda, aşağıdaki bir besleme göstergesini tekrarlayarak, otomatik olarak test edilen 6 dB bozulmasına olanak sağlar.

Meydanlar ve Optimizasyon

Konsept basit görünüyor olsa da, gerçek dünya uygulamaları doğrudan af-amp tedarik pimlerine dikkat eder. Parasitic kapasitances ve yönetim kurulu düzeni sık sık sık yanıt verebilir ve istikrarsızlığı tanıtabilir. Ground uçaklar, kısa sinyal izleri, ve doğrudan osilasyonlara yerleştirilen kapasitörler.Sesli yüksek frekanslı maddelerdeki önemli miktardaki maddeler bile - 10 milyondan fazladan fazladan fazla sayıdaki sineklik artışına sahiptir.

Sıcaklık varyasyonları diyotları doğru gerilimleri değiştirir, klipler eşiği etkiler. Schottky diyots (örneğin BAT54S) daha düşük ve daha istikrarlı bir şekilde gerilim sıcaklık duyarlılığı azaltır, ancak ters bir sızıntı yüksek frekanslarda hassas bir şekilde kullanılabilir.Son stabilite için, bir sıcaklık-kompanzelik yanlı ağ kullanabilir veya ayrı diyotları entegre bir hassas regülatörü IC8307 gibi, bu da saf bir afiğe kadar hassastır.

Bir başka ince zorluk sinyal jeneratörünün işletim aralığında amplitüd düzlüğü sürdürmektir. Multiplier'in dönüşüm kazancı, sürecin doğrusal olmayan doğası nedeniyle giriş amplitüdasyonu ile değişebilir. Otomatik kazanç kontrolü (AGC) geniş bant işlemine dayanarak, sinyal jeneratöründe depolanan bir kalibrasyon masasını optimize edebilir.

Signal Jeneratörleri ve Test Ekipmanları Uygulamaları

Aktif frekans multipliers, af-amps etrafında inşa edilmiş doğal bir ev, rastgele dalgalama jeneratörleri, RF sentezleyicileri ve işlev jeneratörleri. Doğrudan dijital sentez (DDS) çipleri genellikle birkaç on bir karşılaştırma frekansına kadar yüksek kaliteli sinyalleri artırır; basit bir af-amp çift veya geziler daha pahalı bir PLL / VCO kombinasyonuna başvurmak olmadan kullanılabilir frekans aralığı genişletebilir.

Kalibrasyon laboratuvarlarında, aktif multipliers, sürüş kaynağının sınırlı çıktı gücü olduğunda hassas harmonik frekanslar üretmek için kullanılır. Çünkü harmonik ilişki kristal-derived girişine kilitlenir, çıkış frekansı doğruluk son derece yüksek. Op-amp tabanlı tasarımlar, sürüş kaynağının sınırlı çıktı gücü olduğunda, çünkü aktif devreler PLLDFL'nin kaybından daha iyi bir şekilde faydalanmasını sağlar.For albert access to moreplier Theory and applications outside-amp-amp-amp-turma testinin ötesindeki uygulamaları hakkında daha iyi bir yaklaşım sağlar.

Test ekipmanlarının ötesinde, aktif multipliers yerel osilatör sinyalleri oluşturmak için iletişim sistemlerinde kullanılır, frekans çeşitliliği için radarda ve istikrarlı yüksek frekanslı taşıyıcının düşük frekanslı kristalden elde edilmesi gerekir.

Pasif Multiplier Devreleri ile Karşılaştırma

Artırılmış gerçeklikler, yüksek çözünürlükte veya çok daha uygun olabilir. Pasif diyotlar, yüksek frekanslarda (örneğin, yüksek frekanslarda) çok daha iyi performans sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Operasyonel yükselteçler, frekans çoklu çoğaltmanın zorluğunu yönetilebilir, tekrarlanabilir analog tasarım görevine dönüştürür.Aktif olmayan bir geri dönüş döngüsü içinde, mühendisler, pasif yaklaşımların tipik olarak yerleştirilmesi veya düşük bir akışta sabitlenme noktası olarak sabitlenebilir ve yüksek performanslı bir şekilde sabitlenebilir.