Test ve ölçüm için Signal Generation için Op Amps ile Aktif Oscillators oluşturmak

Aktif Oscillators

Aktif bir osilatör, orijinal sinyali güçlendiren bir elektronik devredir.Bir kez dış giriş sinyalini gerektiren bir zamanlayıcıdır.[Düzücüksüzlükler) Herhangi bir salınımın ardındaki temel ilke olumlu geri bildirimdir: çıktı sinyalinin bir kısmı, orijinal sinyalin bir şekilde geri kazanılır (örneğin, tam olarak bir birlik olarak)

Aktif osilatörler, düşük disleksiyon ile dalgalanan dalgalar tarafından sınıflandırılmaktadır, ses, radyo-fretler için ideal hale getirirler ve yüksek çözünürlük testi uygulamaları.[Dönderler arası köprüler, faz değişimi ve LC tank osilatörler) yüksek frekanslı dalgalar gibi, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte hızlanan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunurlar.

Oscillator Design'da Ops

Operasyonel yükselteçler birçok osilatör devrelerinde aktif kazanç sağlar çünkü mükemmel performans özelliklerine sahip. Tipik bir genel amaçlı a amp amp, yüksek giriş (megalifler to gigaohms) ve düşük çıktı direnci (örneğin, ohms) içerir.Bu özellikler, geliştiricinin yükleme etkilerini tamamen izole eden, yüksek çözünürlükte olan parametreleri içerir.

[FONT=0]Slew oranı[[Dönetici:0)) = Yüksek frekanslı (Dönder) için, af amplifiğe sahip olan yüksek frekanslılar, belirli bir limitli aparatlar elde etmek için yeterince yüksek olmalıdır.Osilatörler standart aparatlar kullanarak standart aparatlar ve ekstraktlar için yüksek çözünürlükte yüzer yüksek çözünürlükte yüksek frekanslılar ile sınırlı olacaktır.

Op amps ayrıca otomatik kazanç kontrolü (AGC) uygulamasını basitleştirir (AGC). Birçok osilatör tasarımları, doğrusal olmayan bir öğeyi içerir - JFET, incandescent lamba, thermistor, or diyot ağı gibi - bu da çıktı amplifikasyon ve sabit tutmak için döngü kazanır.

Wien Bridge Oscillator

Wien köprü osilatör en iyi bilinen sine- dalga jeneratörlerinden biridir.Bir kez daha amplifikasyon amplifüsü (ve reson frekans f) ve R) ile tam olarak elde edilen 3,5 $ 'lık bir şekilde bir dizi RC kolları ve iki paralel RC kolları içeren bir frekans seviyesidir.[Dörtücü frekans f|D)

Klasik Wien köprü osilatör, R) veya R) ile bir içe geçtiğinde, lamba ısısı yükselir, direncini arttırır ve kazanılır.Bu olumsuz geri bildirim mekanizması mükemmel amplifikasyon stabilitesi ve çok düşük bozulma sağlar (daha iyi tasarlanmış devreler için% 0.1% THD'den daha iyi tasarlanır.

Wien köprü osilatör için anahtar tasarım gözleri:

Pratik bir tasarım için, 10 khong çift güçlü birometre ile tipik bir Wien köprü osilatör ve daha düşük bir aralığı elde etmek için 10 nF'ye kadar ( ⁇ 159 Hz 1.59 kHz ile R = 10 khong.

Faz Shift Oscillator

Oscillator'un faz kayması, özellikle düşük frekanslarda (tipik olarak 10 kHz altında) üç veya dört kattan oluşan bir geri bildirim ağı ile, toplam fazın 360° olması gerekir.Her RC bölümü, RC ağlarının belirli bir frekansına geçiş aşamasına kadar üç aşamalı olarak geçiş yapar.

Üç aşamalı bir RC faz kayması için salınım frekansı (tüm direniciler R'ye eşit ve tüm kapasitörler C'ye eşit):

f)0) = 1 / (2:21RC √6) ⁇ 0.065 / RC

(Dönetici) gerekli olan kazanç -R[Dönetici:0)f[Dönetici:2)/R[DÜDÜyetim:2)[DÜye Olmayanlar[Dönemli: 2 )

Sahnenin avantajları osilatör onun basitliğini içerir (yalnızca bir af amp ve bir avuç pasif bileşen) ve yüksek kaliteli dirençler ve kapasitörler kullanarak iyi frekans istikrarı. Ancak, Wien köprü oscillator'dan daha kolay bir şekilde ayarlamak daha zordur, çünkü frekans ayarı, tüm R veya tüm C bileşenlerinin aynı anda eş zamanlı olarak, çıktı amplitüdülleri kullanarak, giriş mevcut olmayan ve son derece hassastır.

Rahatlama Oscillator (Square ve Triangular Waveforms)

Test ve ölçüm uygulamaları, non-sinusoidal sinyalleri gerektiren, a amp- bazlı sağlık osilatörler vazgeçilmezdir. Klasik astable multivibrator devresi olumlu geri bildirimle bir af kullanır (girişsiz giriş) ve bir RC zamanlama ağı ile olumsuz geri bildirim.(Peygamber) Olumlu ve negatif şarj gerilimleri arasındaki çıktı.

T = 2RC ln (1 + 2R[DÜT:0)2[DÜT:2)[DÜDÜ:2)[DÜye ait)

R)) ve R)[D[Döneticileri değiştir] Mevcut bir kaynakla devreyi değiştirerek (bir transistör veya başka bir af) şarj edilebilir, ancak bir pnömatik dalga yükseltilebilir.Bir kare dalga cihazı veya Schmitt tetikleyicisi oluşturur. Birçok işlevli ICs (e.g., ICL8038, MAX038) aslında optimize edilir.

Oscillators için pratik ipuçları:

Güvenilir Oscillation için tasarım göz önüne alınır

Güçlü bir aktif osilatör oluşturmak teorik devre topolojinin ötesinde birkaç pratik faktöre dikkat gerektirir.

Bitirme ve Hoşgörüler

Osilasyon frekansı doğrudan direnç ve kapasitörler değerlerine bağlıdır. Düşük sıcaklık katları ile bileşenleri kullanın (örneğin, ±50 ppm /°C veya daha iyi) ve sıkı toleranslar (1% veya 0.1%) için NPO (C0G) seramik veya polipropilen kapasitörler ve metal film direnişçilere karşı dirençliler kullanın.

Güç Supply and Decoupling

Op amp osilatörler güç tedarik gürültü ve dalgalama konusunda hassastır. Doğru tedarik gerilimlerini sağlamak için lineer düzenleyiciler kullanın. 10 μF elektrolitik kapasitör ve 0.1 μF seramik kapasitor, IC'nin gücü pins'e kadar mümkün olduğunca yakın. dual-eterli operasyon için, pozitif ve negatif rayların simetrik olmasını sağlar; aksi takdirde, dalgaformu asimetrik olarak bir şekilde klip haline gelebilir.In batarya-güçlü cihazlar, bir şarj cihazı veya DC-DC modülü tek bir bataryadan izole edilmiş bir bipolar tedarik oluşturabilir.

Amplitude Stabilization and Distortion Re

Otomatik kazanç kontrolü olmadan, osilatör çıkışı amplitüdün veya filtrelenen sürümler (eğer döngü kazanırsa) veya sıfıra (if loop kazanır < 1). En basit AGC, yükseltici olmayan bir geri dönüş yolu olarak JFET kullanır, bir redüktöre dönüş yolunda, 1N41 ile paralel olarak, kesin bir şekilde sabit bir şekilde sabitleme kazanır.

PCB Layout ve Parasitics

Daha yüksek frekanslarda (above 100 kHz), yüksek hacimli düğümler ve PCB izlerinin içine girmek istenmeyen faz geçişlerini veya çok sıkıcı salınımları ortaya çıkarabilir.Görüntüleri kısa ve doğrudan, geri bildirim alanından en aza indirmek için bir zemin uçağı kullanın ve yüksek frekanslarda yüksek devre dışı bırakmak için bir zemin kullanın. Yüzey destekli bileşenler, osilasyonları engellemeden daha düşük parasitik elementleri sağlar.

Test ve ölçüm uygulamaları

Op amp- bazlı aktif osilatörler geniş çeşitlilik test ve ölçüm aletlerinde yer almaktadır, hem özel sinyal kaynakları olarak hem de daha büyük sistemlerde alt-cirler olarak.

Test sistemi için bir osilatör seçerken, dikkate alınması gereken temel özellikler frekans aralığı (koru yöntemi ile), amplif stabilite (uzun vadeli sürüklenme ve sıcaklık kat), toplam harmonik bozulma (THD), çıktı sertleştirme ve çıktı amplifikasyon aralığı.

Devre tasarımı ve optimizasyonu hakkında daha fazla okuma için aşağıdaki kaynaklara bakınız:

Özetle, aktif osilatörler, geniş frekans ve dalgaformları arasında test sinyalleri oluşturmak için pratik, esnek ve maliyet etkin bir çözüm olarak kalır. Altta yatan ilkeleri anlamakla -Barkhausen kriterleri, frekans kararlılığı ve amplifikasyon -mühendisler modern test ve ölçüm uygulamaları talep eden gereksinimleri karşılamak için güvenilir osiyonlar oluşturabilir.