Elektronik üzerine mikro eğitim programı. 6. Bölüm

İşlemsel yükselteçler (op-amp’ler) ve bunların dahil edilmesi için devreler.

İşlemsel yükselteç (op-amp), iki girişi ve bir çıkışı olan bir cihazdır. Çıkış voltajı sadece girişlerdeki voltaj farkına bağlıdır.


Pirinç. 21.

Şek. 21 a) OU tarafından sunulur. Out çıkışındaki voltaj sadece In1 ve In2 (dU) noktalarındaki voltaj farkına bağlıdır ve U’ya bağlı değildir. Doğal olarak In1, In2 ve Out’taki voltajlar 0 ila Upit aralığında olmalıdır. In2’deki (pozitif giriş) voltaj, In1’deki (negatif giriş) voltajdan büyükse, Out’taki voltaj yükselir. Tersi ise (In1 > In2), o zaman düşecektir. Üstelik op-amp’in kazancı çok büyük, sonsuz sayılabilir. Şunlar. çok küçük bir dU= In2 – In1 değeriyle bile, Out’taki voltaj önemli olabilir. Bu formda, op-amp bir karşılaştırıcı (seviye karşılaştırma cihazı) olarak çalışır. In2’deki (pozitif giriş) voltajın In1’deki (ters giriş) voltajdan daha düşük olduğunu varsayalım, voltaj farkı sıfır değil, op-amp kazancı çok büyük, bu nedenle Out’taki voltaj küçük olacaktır ( mümkün olan minimum) ve 0V’a eşittir (negatif güce eşittir). In2’deki (pozitif giriş) voltaj In1’den (ters çevrilmiş giriş) daha büyük olduğunda, Out’taki voltaj keskin bir şekilde besleme voltajına (Upp) eşit bir maksimum değere yükselir, bakınız şekil 12 b).

Op-amp kazancını azaltmak için negatif geri besleme (NFB) kullanılır (Şekil 22 a) ve b)).

Geri besleme – çıkış voltajı veya akımı, giriş voltajını veya akımını etkilediğinde. Pozitif (çıkış sinyali giriş sinyalini daha da güçlendirdiğinde) ve negatif (çıkış sinyali giriş sinyalini zayıflattığında) olabilir. İşletim sistemi ayrıca voltaj ve akıma göre işletim sistemine ayrılmıştır.


Pirinç. 22.

Şekil 22 a)’da giriş sinyali, ters çevrilmiş girişe uygulanır. Voltaj In arttıkça, ters girişteki voltaj artar, yani çıkışta azalır, R2’den bir akım akar, bu da op-amp’nin ters girişindeki voltajı düşürür. Çünkü op-amp (A) girişindeki çok küçük bir voltaj bile çıkışta çok büyük bir değişikliğe neden olur, R2’den geçen akım giriş voltajını telafi edene ve A’daki voltaj yaklaşana kadar çıkış voltajının azalacağı görülmektedir. sıfır. Dirençler R1 ve R2 bir voltaj bölücü oluşturur. Çıkış voltajı, A noktasındaki voltaj 0 olacak şekilde olacaktır. Amplifikatörümüzün katsayısını hesaplayalım.

R1 ve R2’den geçen akım = (voltaj farkı) / (R1 + R2) = (Vout – Vin) / (R1 + R2). A noktasındaki voltajın 0 olması için, R1 üzerindeki düşüşün -Vin olması gerekir.

Yani -Vin= akım * R1 = R1*(Vout – Vin) / (R1 + R2). Dolayısıyla Vout = -Vin * (R2 / R1). Şunlar. bu amplifikatörün kazancı k=-R2 / R1’e eşittir (sinyal çıkışta tersine çevrilir).

Şekil 22’deki amplifikatörü düşünün. b). Burada sinyal pozitif girişe uygulanır. Giriş voltajı arttığında, op-amp girişlerindeki (In ve A noktası arasındaki) voltaj farkı artar, bu nedenle çıkış voltajı artar, akım R2’den akmaya başlar, voltaj A noktasında yükselir ve voltaj farkı op-amp girişleri azalır. Böylece op amp girişlerindeki voltaj farkı sıfıra yakındır (Vin = Va = Vr1). Dirençler R1 ve R2 bir bölücü oluşturur. Op-amp girişindeki voltaj farkının 0 olması için Vout’un ne olması gerektiğine bakalım. R1 = Vr1 = R1* (Vout/(R1+R2))= Vin’deki voltaj. Dolayısıyla Vout= Vin * ( 1 + R2/R1), k =1 + R2/R1. Bu amplifikatörün pozitif bir kazancı vardır.

Şek. 22 c) bir diferansiyel yükselticiyi gösterir. Çıkışındaki voltaj, yalnızca In1 ve In2 girişlerindeki voltaj farkına bağlıdır. Kazancını hesaplayalım. A ve B noktalarındaki gerilimler eşittir (Va = Vb). Va = Vin2 – Vr3= Vin2 – R3* Vin2 / (R3+R4) = Vb= Vin1 – Vr1 = Vin1 – R1* (Vin1 – Vout) / (R1 + R2). R3=R1 ve R4=R2 alırsak, Vout = (Vin2 – Vin1) * (R1/(R1+R2) * (R1/R2)) elde ederiz. Çıkış voltajının sadece giriş voltajları arasındaki farka bağlı olduğu ve mutlak değerlere bağlı olmadığı görülebilir.


Şekil 23.

Şekil 23 a) histerezis döngülü bir karşılaştırma devresini göstermektedir. Aslında, bu geleneksel bir pozitif geri besleme yükselticisidir (çıkış sinyali girişi daha da yükselttiğinde POS). Anahtarlaması, yalnızca giriş voltajı, ikinci girişteki voltajı belirli bir miktarda aştığında gerçekleşir. Şek. 23 b) karşılaştırıcı gerilimlerinin grafiği. Giriş B’nin sabit bir voltajı vardır (kırmızı grafik). A girişinde voltajı kademeli olarak artırın. t1 noktasında, ikinci girişten daha yüksek olacaktır, ancak karşılaştırıcı değişmeyecektir, çünkü C noktasında hala daha düşüktür (akım R2’den geçer ve C’deki voltajı düşürür). Giriş voltajını u2’ye yükseltmeye devam ediyoruz. Bu durumda, C noktasındaki voltaj B noktasından daha büyük olur, karşılaştırıcı anahtarlar. Aynı işlem, giriş voltajı düşürüldüğünde de gerçekleşir. Anahtarlama sadece u1 geriliminde t4 noktasında gerçekleşir. Şunlar. histerezis döngülü karşılaştırıcı önceki durumu ‘hatırlar’ ve onu tutmaya çalışır. Şek. 23 c) ​​Histerezis döngüsünün açıkça görülebildiği (bir yöndeki yol diğerindeki yoldan farklıdır) çıkış voltajının girişe bağımlılığını gösterir.

Döngünün boyutu, R1 ve R2 oranına ve besleme voltajına bağlıdır. Anahtarlamanın, C noktasındaki voltajın B noktasındaki voltaja eşit olduğu anlarda meydana geldiği gerçeğine dayanarak hesaplanır.

Devam.

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published.