Datagor Electronics Journal of Practical Electronics Versiunea site-ului complet
Eu nu plătesc doar o atenție faptului că jamboane sunt utilizate în schemele lor complicate în mod inutil (în mai multe OU) sau prea simpliste (rezistențe) semnale sumatoare, cum ar fi canalele stânga și dreapta pentru subwoofer.
În acest articol sugerez, așa cum mi se pare, mijlocul de aur. Un adder simplu, dar eficient pe o OU, lipsit de dezavantajele "fraților" săi menționați mai sus.
Construirea amplificatoarelor sumare bazate pe amperi op a fost considerată în detaliu în diferite surse dedicate designului de circuit al op amperorului. Prin urmare, scopul acestui articol este de a face un "eșantion", referindu-se doar la adder pe baza amplificatoarelor operaționale.
Pentru a înțelege procesele, luați în considerare schema prezentată în figura 1.
Figura 1.
Acesta este un amplificator obișnuit de inversare, acoperit de feedback-ul prin rezistența R2. Primul lucru care vă atrage atenția este conectarea intrării neinvertite la firul de împământare. Adică, potențialul de la punctul "B" este zero. În consecință, după cum se știe din teoria amplificatoarelor operaționale, potențialul de la punctul "A" va fi, de asemenea, zero (egal cu potențialul solului). Prin urmare, concluzia:
Dacă se ia în considerare faptul că impedanța de intrare a amplificatorului optic (între intrările amplificatorului) este infinit de mare (ținând cont de o valoare infinit de mare), atunci curenții de intrare și ieșire vor avea o valoare infinitezimală. Asta e la zero. Și dacă curentul de intrare și ieșire este egal (sau, în general, absența acestuia), formulele enumerate mai sus pot fi aliniate între ele:
Deoarece intrarea neinversivă este conectată la masă, tensiunea Udif va fi infinit de mică, astfel încât potențialul de intrare inversoare tinde și la zero. Prin urmare, avem:
Aceasta înseamnă că rezistența totală la intrare a dispozitivului va fi R1.
Prezența potențialului la sol în punctul "A" permite conectarea la circuit a unui număr diferit de rezistoare care funcționează în paralel R1, ceea ce transformă amplificatorul inversat într-un adaos excelent.
Având în vedere că punctul „A“, vă reamintesc, este potențialul la sol (și curenți tind la zero), atunci avem:
Rezistoarele nu trebuie să fie la fel. Dacă acestea sunt diferite, atunci la ieșire obținem o sumă ponderată. Acest fenomen este folosit, de exemplu, în amestecătoare, acolo unde este necesar pentru a rezuma semnale multiple din surse diferite și având niveluri diferite. Numărul de surse care pot fi amestecate poate fi, de asemenea, diferit.
Rezumând toate cele de mai sus, repet încă o dată despre principalele caracteristici ale amplificatorului sumator:
1. Având un potențial de sol la intrarea diferențială, curenții fiecărui canal continuă numai prin propriile rezistențe și nu au nici o influență reciprocă. Prin urmare, este asigurată o izolare excelentă între canale.
2. Câștigul fiecărui canal este determinat de raportul R2 la rezistența corespunzătoare fiecărui canal. În consecință, amplificarea K poate fi mai mult decât una (amplificarea semnalului) și mai puțin de una (slăbirea semnalului).
3. Deoarece, așa cum sa menționat mai sus, impedanța de intrare a amplificatorului de însumare este determinată în întregime de rezistențele R1, R3, aceasta impune unele restricții asupra alegerii Kus și condensatori de intrare (dacă este necesar).
Curentul de intrare al unui amperaj real nu este zero. Căderile de tensiune create pe rezistențele R1, R3 cauzează eroarea amplificatorului. Pentru a elimina acest neajuns, o intrare neinversoare este de obicei conectat la sol nu direct, ci printr-o rezistență, a cărui rezistență egală cu rezistența rezistoarelor paralele conectate R1, R2 (când R2 mult R1, pot fi luate ca R1).
Care este amplificatorul considerat mai bun decât, să zicem, cel mai simplu coeficient rezistiv?
Să ne uităm la Figura 3.
După cum puteți vedea, totul este simplu: curenții canalelor stânga și dreapta curg prin „lor“ rezistențe R1 și R2 și sunt însumate la rezistența de sarcină R3 (un punct generic de „A“). Din punctul de conectare al rezistoarelor, suma rezultată a tensiunilor este îndepărtată și alimentată în următoarea etapă de amplificare (cu rezistență la intrare Rin). Pentru ambele canale de curgere curenți în aceeași direcție (de la stânga la dreapta) trebuie să fie îndeplinite următoarele condiții: Uvh1 Uvh2 și ar trebui să fie cât mai mult posibil, și R3 cât mai mici posibil, pentru a aduce potențialul în punctul „A“ la potențialul pământului. Această condiție este aproape imposibil de îndeplinit. În condiții reale (pe un semnal real), apar următoarele: Când mare, spune Uvh1 Uvh2 subevaluat și curent la punctul „A“ va curge nu numai pe R3, dar, de asemenea, o parte din ea va curge prin rezistor R2. Aceasta este o condiție în care condițiile de sumare se agravează.
Metoda considerată de sumare a curenților este destul de comună, datorită simplității sale. Chiar și atunci când ieșirile etapelor anterioare (pe op amperi sau tranzistori) sunt combinate, R1 și R2 pot fi considerate impedanțe de ieșire ale etapelor corespunzătoare, și ca R3, rezistența de intrare a următorului.
Adică, orice încercare de "îmbunătățire" a unei astfel de construcții duce doar la o scădere a influenței reciproce, dar nu la eliminarea deficiențelor. Dar limitările și "inconvenientele" le aduce mult mai mult. Prin urmare, astfel de aditivi reprezintă un "buchet" de compromisuri: Creșterea lui R1 și R2 duce la o decuplare inter-canal îmbunătățită, dar slăbește semnalul de ieșire. Același lucru este valabil și cu o scădere a lui R3. Utilizarea rezistențelor de înaltă rezistență necesită o încrucișare ridicată a rezistenței de intrare. Aceeași cascadă ar trebui să aibă un Kus supraevaluat pentru a compensa atenuarea semnalelor în divizor.
Pentru toată simplitatea implementării, coeficientul rezistiv are dezavantaje "congenitale". Din acest motiv, poate fi utilizat în noduri non-responsive și cere proiectanților să acorde o atenție deosebită potrivirii în cascadă.
Figura 4 prezintă o diagramă practică a indicatorului de putere a semnalului. Indicatorul săgeată și vârf este utilizat singur, pentru canalele din stânga și din dreapta. Pentru a realiza acest lucru, un adder bazat pe op-amp (DA1) este utilizat la intrarea dispozitivului. Rezistoarele R1 și R2 sunt alese suficient de mare pentru a facilita potrivirea cu etapele anterioare de ieșire. Condensatorul C1 formează cu condensatoarele de intrare cel mai simplu filtru trece-jos în formă de L și limitează funcționarea primei etape a dispozitivului la un nivel de 15 kHz. Cu același scop, este instalat condensatorul C3. Condensatorul C2 elimină componenta constantă a semnalului.
La ieșirea DA1, folosind R5, nivelul de tensiune AC (la o frecvență de 400 Hz) este setat la aproximativ 0,5V. Apoi, semnalul trece la rapelul indicatorului indicatorului și la indicatorul de vârf.
Cipul DA2.2 este echipat cu un voltmetru de curent alternativ. Pentru a elimina influența componentei DC asupra citirilor contorului, se aplică un condensator de separare C6 la intrarea dispozitivului. Pentru a păstra capacitatea voltmetrului de a măsura în regiunea de joasă frecvență, op-amperul este pornit de un circuit amplificator neinversiv cu o rezistență de intrare mare (egală cu R11). Utilizarea unei punți diode permite măsurarea atât a jumătăților pozitive cât și a celor negative ale semnalului. Iar includerea capului în buclă de feedback linearizează scara dispozitivului. Sensibilitatea inițială totală a cascadei la DA2.2 poate fi ajustată prin selectarea rezistenței R12.
Detectorul de vârf este construit pe baza unui comparator și nu are caracteristici. Distribuitorul rezistiv R9 R10 stabilește pragul de funcționare al dispozitivului (aproximativ 0,25 v). Când semnalul de intrare coincide cu semnalul de prag, comparatorul comută și LED-ul clipește.
Dispozitivul utilizează amplificatoare operaționale sovietice: DA1 ca K140UD8, DA2 ca K 157UD2. Dar, deoarece nu există nici o cerință pentru un op-amp, aproape orice op-amp funcționează în dispozitiv. Singurul punct este acela că dacă utilizați un comutator de sensibilitate destul de mare (cu săgeți mici de curent de deviere și o scală de înaltă rezoluție), ca DA2.2 este recomandabil să utilizați un op-amper cu cât mai puțin curent de deplasare posibil.
Literatura utilizată:
1. Revista "Radio" № 4 1977г. "Aplicarea amplificatoarelor operaționale" p. 37-39
2. P. Horovitz, W. Hill "arta circuitelor". Ch. 4 "Amplificatoare de feedback și operaționale".
Ei bine, asta pare a fi tot.
Cu sinceritate, Zotov Yuri.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: