Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Obliczanie obwodów transimpedancyjnych wzmacniaczy operacyjnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Obliczenia radioamatorskie W artykule przedstawiono obliczenia analityczne układów ze wzmacniaczami operacyjnymi TOC. W tym przypadku zastosowano najnowocześniejsze metody z wykorzystaniem OrCAD i Maple. Wprowadzenie Główną zaletą wzmacniaczy prądowego sprzężenia zwrotnego jest ich szerokie pasmo działania. Wszystkie inne wzmacniacze wykorzystują napięciowe sprzężenie zwrotne. wzmocnienie ze sprzężeniem zwrotnym, dla którego zaczyna spadać już przy bardzo niskich częstotliwościach (często od 10 Hz) z szybkością zaniku 20 dB na dekadę. Takie zachowanie prowadzi do dużych błędów przy wysokich częstotliwościach. Wzmacniacze z napięciowym sprzężeniem zwrotnym są zmuszone do działania w domenie częstotliwości, gdzie ich wzmocnienie spada jako zysk systemu operacyjnego z systemem operacyjnym z otwartą pętlą; zaczyna spadać przy niskich częstotliwościach. Wzmacniacze z prądowym sprzężeniem zwrotnym nie mają tego ograniczenia, więc zapewniają najmniejsze zniekształcenia. Szybkość zaniku wzmocnienia jest w przybliżeniu taka sama dla obu typów wzmacniaczy. Model pokazany na rys. 2 pokazuje fakt, że wzmacniacze z prądowym sprzężeniem zwrotnym wykorzystują transimpedancję zamiast wzmocnienia. Prąd wejściowy jest „odwzorowywany” na stopień wyjściowy i przez niego buforowany. Ta konfiguracja zapewnia maksymalną przepustowość między układami scalonymi wykorzystującymi tę samą technologię procesową. Zwykle wzmacniacze z OS ale prądem budowane są w oparciu o tranzystory bipolarne, bo. ich typowy zakres - szybka komunikacja, wideo itp. z reguły nie wymaga wysokich impedancji wejściowych i zakresu napięcia wyjściowego równego napięciu zasilania (szyna do szyny). Należy zauważyć, że wejście odwracające jest sprzężone ze stopniem wyjściowym bufora, więc ma bardzo NISKĄ impedancję, rzędu wielkości równą impedancji wtórnika emitera. Wejście nieodwracające jest wejściem buforowym, więc ma wysoką impedancję. We wzmacniaczu z napięciowym sprzężeniem zwrotnym wejścia są doprowadzane do złączy baza-emiter inwertera fazowego (stopień różnicowy zasilany ze źródła prądu). Precyzyjne dopasowanie tranzystorów w stopniu różnicowym minimalizuje prądy wejściowe i napięcia polaryzacji, a pod tym względem wzmacniacz napięciowy ze sprzężeniem zwrotnym ma wielką zaletę. Dopasowanie obwodów buforowych INPUT i OUTPUT jest trudnym zadaniem, więc wzmacniacze z prądowym sprzężeniem zwrotnym nie są precyzyjne. Ich głównym celem są obwody o dużej prędkości, jeśli dla wzmacniaczy ze sprzężeniem zwrotnym napięciowym limit wynosi około 400 MHz, wówczas wzmacniacze sprzężone prądowo mają szerokość pasma roboczego do kilku gigaherców. Typowy zakres roboczy TOC wzmacniacza operacyjnego wynosi od około 25 MHz do kilku GHz. Jednak stosując takie wzmacniacze należy pamiętać o jednej z ich ważnych cech. Podczas projektowania obwodów o wysokiej częstotliwości wielu projektantów polega na redukcji wzmocnienia wraz ze wzrostem częstotliwości jako czynnika stabilności, słusznie wierząc, że obwód z domyślnym wzmocnieniem mniejszym niż jedność jest stabilny. Ale dotyczy to tylko wzmacniaczy z napięciowym sprzężeniem zwrotnym. Wzmacniacze operacyjne ze sprzężeniem zwrotnym zachowują swoje wzmocnienie wraz ze wzrostem częstotliwości. Dlatego obwody opracowane w oparciu o wzmacniacze z napięciowym sprzężeniem zwrotnym i pracujące z nimi stabilnie często stają się niestabilne po przejściu na wzmacniacze z prądowym sprzężeniem zwrotnym. Co więcej, rezystor wejściowy i rezystor sprzężenia zwrotnego wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym są podatne na zarysowania i pojemność, dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na układ płytki. 1. Transimpedancja TOS OU Znajdźmy transimpedancję wzmacniacza operacyjnego TOS z otwartym sprzężeniem zwrotnym na wejściu odwracającym. Aby to zrobić, korzystamy ze schematu pomiaru (ryc. 1). Użyjemy najprostszego jednobiegunowego wyidealizowanego obwodu zastępczego (rys. 2) jako modelu OS TOS.
restart: with(MSpice): Urządzenia:=[O,[TOP,AC1,2]]: Cyfry:=3: ERozwiąż (Q,`01-1_OP_TOC_Z/op-PSpiceFiles/SCHEMATIC1/SCHEMATIC1.net`);
MSpice v8.35: pspicelib.narod.ru
Zto:=Limit('Zt',s=0)=limit(Zt,s=0), print(`Na prąd stały,`); Dla nominałów wskazanych na schemacie otrzymujemy. Wartości(DC,RLCVI,[]): Zt:=elf(Zt); `Zt[f=0]`:=elf(rhs(Zto)); #VOUT:=elf(VOUT); HSF([Zt],f=1..1e10,"3) semi[Zt] transimpedancyjnego wzmacniacza operacyjnego TOC); Wprowadzanie ocen komponentów:
2. Współczynnik przenoszenia wzmacniacza nieodwracającego przy TOC OU Wzmacniacz nieodwracający pozwala mieć dużą impedancję wejściową, co pozwala na dobre dopasowanie do źródła sygnału.
restart: with(MSpice): Urządzenia:=[E,[TOP,AC2,5]]: ERozwiąż (Q,`OP-1_TOC_NoInvAmp/op-PSpiceFiles/SCHEMATIC1/SCHEMATIC1.net`);
MSpice v8.35: pspicelib.narod.ru
Tak wygląda wzmocnienie zależne od częstotliwości. H:=zbierz((VOUT/Vinp),s); Tak wygląda wzmocnienie niezależne od częstotliwości. K:=granica(H,Ct=0); Próbują zredukować Ri w każdy możliwy sposób, przyrównując je do n i otrzymujemy K:=granica(K,Ri=0); Próbują zwiększyć Rz w każdy możliwy sposób, chodźmy w nieskończoność i dostańmy K:=limit(K,Rt=nieskończoność); Wartości(DC,PRN,[]): HSF([H],f=1..1e10,"6) semiAFC nieodwracającego wzmacniacza opartego na TOC OU"); 3. Ustawienie przepustowości za pomocą kondensatora w obwodzie OS Korzystając z TOS OU, należy wziąć pod uwagę jego funkcje. Jeśli w konwencjonalnym wzmacniaczu operacyjnym z NOS OS, gdy kondensator jest podłączony, pojawia się dodatkowy biegun charakterystyki, to we wzmacniaczu z TOC (ryc. 7) pojawia się dodatkowe zero i biegun (ryc. 8).
restart: with(MSpice): Fixtures:=[O,[TOP,AC2,8]]: ERozwiąż(Q,`OP-1_TOC_NoInvAmp_СF/op-PSpiceFiles/SCHEMATIC1/SCHEMATIC1.net`);
MSpice v8.35: pspicelib.narod.ru
Tak wygląda wzmocnienie zależne od częstotliwości. H:=zbierz((VOUT/Vinp),s); Zera i bieguny tej funkcji są określone przez następujące wyrażenia: PoleZerowe(H,f); Próbują zredukować Ct do zera i próbują zwiększyć Rt w każdy możliwy sposób. Niech Ct zejdzie do zera, a Rt do nieskończoności i otrzymamy H_ideal:=limit(subs(Ct=0,H),Rt=nieskończoność); Tak wygląda wzmocnienie niezależne od częstotliwości. K:=granica(H,s=0); Rt próbuje się w każdy możliwy sposób zmniejszyć, zrównać z nieskończonością i uzyskać K_ideal:=limit(K,Rt=nieskończoność); Wartości(DC;RLVCI;[]): Wprowadzanie ocen komponentów:
4. Filtr pasmowy 1 MHz ze wzmacniaczem operacyjnym TOC; Wcześniej uważano za nieopłacalne wdrażanie filtrów aktywnych na częstotliwościach powyżej 1 MHz. Obecnie problem jest rozwiązywany bezpośrednio za pomocą TOS OU. Zastosowanie modelu (rys. 11) umożliwia uzyskanie górnego oszacowania wskaźników nieidealności CO, pod którym możliwe jest zaimplementowanie wymaganego filtra.
restart: with(MSpice): Urządzenia:=[O,[TOP,AC4,11]]: ERozwiąż(Q,`04-1_TOC_Filter/op-PSpiceFiles/SCHEMATIC1/SCHEMATIC1.net`);
MSpice v8.35: pspicelib.narod.ru
Jeśli warunki dla filtra są spełnione R1:=Rg: R2:=Rg: R3:=Rg: C1:=C2: Wtedy wzmocnienie zależne od częstotliwości będzie wyglądało tak. H:=uprość(VOUT/Vinp,'rozmiar'); Środkowy wykres częstotliwości i odpowiedzi częstotliwościowej (rys. 12). Wartości(AC,RLCVI,[]): H:=elf(H,2); HSF([H],f=1e5..1e7,"12) semiAFC$200 wzmacniacza nieodwracającego opartego na wzmacniaczu operacyjnym TOS"); Wprowadzanie ocen komponentów:
literatura
Publikacja: cxem.net Zobacz inne artykuły Sekcja Obliczenia radioamatorskie. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Główna zagadka Plutona rozwiązana ▪ Rewolucyjny silnik rakietowy ▪ Dyski twarde WD My Passport Ultra Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ część serwisu Car. Wybór artykułu ▪ artykuł Zjadłem, spróbowałem trochę miodu i teraz umieram. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Co to jest neon? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Ewakuacja ludzi w przypadku pożaru ▪ artykuł Metoda zmiękczania żeliwa ciągliwego. Proste przepisy i porady ▪ artykuł 4 karty i 4 monety. Sekret ostrości
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |