- Kas ir precīzijas taisngriežu ķēde?
- Precīzijas taisngrieža darbība
- Modificētā precizitātes taisngriežu shēma
- Precīzais pilna viļņa taisngriezis, izmantojot Op-Amp
- Nepieciešamās sastāvdaļas
- Shematiska diagramma
- Papildu uzlabošana
Taisngriezis ir ķēde, kas pārveido maiņstrāvu (AC) par līdzstrāvu (DC). Maiņstrāva laika gaitā vienmēr maina virzienu, bet līdzstrāva nepārtraukti plūst vienā virzienā. Tipiskā taisngrieža ķēdē mēs izmantojam diodes, lai izlīdzinātu maiņstrāvu līdz līdzstrāvai. Bet šo labošanas metodi var izmantot tikai tad, ja ķēdes ieejas spriegums ir lielāks par diodes priekšējo spriegumu, kas parasti ir 0,7 V. Iepriekš mēs izskaidrojām uz diodes balstītu pusviļņu taisngriezi un pilna viļņa taisngrieža ķēdi.
Lai pārvarētu šo problēmu, tika ieviesta precizitātes taisngriežu shēma. Precīzais taisngriezis ir vēl viens taisngriezis, kas pārveido maiņstrāvu par līdzstrāvu, bet precīzā taisngriezī mēs izmantojam op-amp, lai kompensētu sprieguma kritumu visā diodē, tāpēc mēs nezaudējam 0,6 V vai 0,7 V sprieguma kritumu visā diode, arī ķēdi var konstruēt tā, lai arī pastiprinātāja izejā būtu zināms pieaugums.
Tātad, šajā apmācībā es jums parādīšu, kā jūs varat izveidot, pārbaudīt, pielietot un atkļūdot precīzas taisngrieža shēmu, izmantojot op-amp. Paralēli tam es apspriedīšu arī dažus šīs ķēdes plusus un mīnusus. Tātad, bez turpmākas pārdomām, sāksim darbu.
Kas ir precīzijas taisngriežu ķēde?
Pirms mēs uzzinām par Precīzijas taisngriežu shēmu, paskaidrosim taisngrieža ķēdes pamatus.
Iepriekš redzamais attēls parāda ideālas taisngrieža ķēdes raksturlielumus ar tā pārneses īpašībām. Tas nozīmē, ka tad, ja ieejas signāls ir negatīvs, izeja būs nulle voltu un, ja pozitīvs - izeja sekos ieejas signālam.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīta praktiska taisngrieža shēma ar tās pārneses īpašībām. Praktiskā taisngrieža ķēdē izejas viļņa forma būs par 0,7 voltiem mazāka nekā pielietotais ieejas spriegums, un pārraides raksturlielums izskatīsies kā attēlā parādītais attēls. Šajā brīdī diode darbosies tikai tad, ja pielietotais ieejas signāls ir nedaudz lielāks par diodes priekšējo spriegumu.
Tagad pamati no ceļa, atkal pievērsīsimies precizitātes taisngriežu ķēdei.
Precīzijas taisngrieža darbība
Iepriekš minētā shēma parāda pamata viļņu precizitātes taisngriežu shēmu ar LM358 Op-Amp un 1n4148 diode. Lai uzzinātu, kā darbojas op-amp, varat sekot šai op-amp ķēdei.
Iepriekš minētā shēma parāda arī precizitātes taisngrieža ķēdes ieejas un izejas viļņu formu, kas ir tieši vienāda ar ieeju. Tas ir tāpēc, ka mēs ņemam atgriezenisko saiti no diodes izejas, un op-amp kompensē jebkuru sprieguma kritumu visā diodē. Tātad, diode darbojas kā ideāls diode.
Tagad augšējā attēlā jūs varat skaidri redzēt, kas notiek, ja Op-Amp ieejas spailē tiek izmantots pozitīvs un negatīvs ievades signāla puse cikls. Ķēde parāda arī ķēdes pārsūtīšanas īpašības.
Bet praktiskā shēmā jūs nesaņemsit izvadi, kā parādīts iepriekšējā attēlā, ļaujiet man pateikt, kāpēc?
Manā osciloskopā dzeltenais signāls ieejā un zaļais signāls ir izeja. Tā vietā, lai iegūtu pusviļņa labošanu, mēs iegūstam sava veida pilnviļņu labošanu.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīts, kad diode ir izslēgta, negatīvais puscikls ir signāls, kas caur rezistoru plūst uz izeju, un tāpēc mēs iegūstam pilnu viļņu labojumu, piemēram, izeju, bet tas nav faktiskais gadījumā.
Apskatīsim, kas notiek, kad mēs savienojam 1K slodzi.
Ķēde izskatās kā iepriekš redzamais attēls.
Izeja izskatās kā iepriekš redzamais attēls.
Izeja izskatās šādi, jo mēs praktiski esam izveidojuši sprieguma dalītāja ķēdi ar diviem 9.1K un 1K rezistoru, tāpēc signāla pozitīvā puse signāla tikko tika vājināta.
Atkal šis iepriekšējais attēls parāda, kas notiek, kad es nomainu slodzes rezistora vērtību uz 220R no 1K.
Šī nav mazākā problēma, kas šai ķēdei ir.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīts nepietiekams stāvoklis, kad ķēdes izeja iet zem nulles voltiem un palielinās pēc noteikta smaile.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīts nepietiekams stāvoklis abām iepriekšminētajām shēmām ar slodzi un bez slodzes. Tas ir tāpēc, ka ikreiz, kad ieejas signāls iet zem nulles, op-amp nonāk negatīvā piesātinājuma reģionā, un rezultāts ir parādītais attēls.
Vēl viens iemesls, kāpēc mēs varam teikt, ka ikreiz, kad ieejas spriegums mainās no pozitīva uz negatīvu, paies zināms laiks, līdz op-ampēru atgriezeniskā saite sāk darboties un stabilizē izeju, un tāpēc mēs saņemam tapas zem 0 voltu izeja.
Tas notiek tāpēc, ka es izmantoju želejas pupiņu LM358 op-amp ar zemu apgriezienu līmeni. Jūs varat atbrīvoties no šīs problēmas, vienkārši ievietojot op-amp ar lielāku griešanas ātrumu. Bet paturiet prātā, ka tas notiks arī ķēdes augstākas frekvences diapazonā.
Modificētā precizitātes taisngriežu shēma
Iepriekš redzamajā attēlā parādīta modificēta precizitātes taisngriežu ķēde, caur kuru mēs varam samazināt visus iepriekš minētos trūkumus un trūkumus. Pētīsim ķēdi un izdomāsim, kā tā darbojas.
Tagad iepriekšminētajā ķēdē jūs varat redzēt, ka diode D2 vadīs, ja sinusoidālā signāla pozitīvā puse tiks izmantota kā ieeja. Tagad iepriekš parādītais ceļš (ar dzelteno līniju) ir pabeigts, un Op-amp darbojas kā apgriezts pastiprinātājs, ja mēs skatāmies uz punktu P1, spriegums ir 0 V, jo tajā brīdī veidojas virtuāla zeme, tāpēc strāva nevar plūst caur rezistoru R19, un izejas punktā P2 spriegums ir negatīvs 0,7 V, jo op-amp kompensē diodes kritumu, tāpēc nav tā, ka strāva var pāriet uz punktu P3. Tātad, tā mēs esam panākuši 0V izeju ikreiz, kad Op-amp ieejai tiek piemērots pozitīvs signāla puscikls.
Tagad pieņemsim, ka op-amp ieejai esam pielikuši sinusoidālā maiņstrāvas signāla negatīvo pusi. Tas nozīmē, ka lietotais ieejas signāls ir mazāks par 0 V.
Šajā brīdī diode D2 atrodas apgrieztā stāvoklī, kas nozīmē, ka tā ir atvērta ķēde. Augšējais attēls jums to precīzi saka.
Tā kā diode D2 atrodas apgrieztā stāvoklī, strāva plūst caur rezistoru R22, veidojot virtuālo zemējumu punktā P1. Tagad, kad tiek lietota negatīvā ievades signāla puse, mēs iegūsim pozitīvu signālu izejā kā tā apgriezto pastiprinātāju. Un diode vadīs, un mēs iegūsim kompensēto izeju punktā P3.
Tagad izejas spriegums būs -Vin / R2 = Vout / R1
Tātad izejas spriegums kļūst Vout = -R2 / R1 * Vin
Tagad novērosim ķēdes izvadi osciloskopā.
Kontūras praktiskā izeja bez pievienotas slodzes ir parādīta iepriekš redzamajā attēlā.
Tagad, kad runa ir par ķēdes analīzi, pusviļņu taisngrieža ķēde ir pietiekami laba, bet, runājot par praktisku shēmu, pusviļņu taisngriezim vienkārši nav praktiskas jēgas.
Šī iemesla dēļ tika ieviesta pilna viļņa taisngrieža ķēde, lai sasniegtu pilna viļņa precizitātes taisngriezi, man vienkārši jāizveido summējošais pastiprinātājs, un būtībā tas arī viss.
Precīzais pilna viļņa taisngriezis, izmantojot Op-Amp
Lai izveidotu pilna viļņa precizitātes taisngrieža ķēdi, es tikko pievienoju summējošo pastiprinātāju iepriekš minētās pusviļņu taisngrieža ķēdes izejai. No punkta P1 līdz punktam P2 ir pamata precizitātes taisngriežu ķēde, un diode ir tik konfigurēta, ka izejā mēs iegūstam negatīvu spriegumu.
No punkta P2 līdz punktam P3 ir summēšanas pastiprinātājs, precizitātes taisngrieža izeja tiek ievadīta summēšanas pastiprinātājā caur rezistoru R3. Rezistora R3 vērtība ir puse no R5 vai jūs varat teikt, ka tas ir R5 / 2, tas ir tas, kā mēs iestatām 2X pieaugumu no op-amp.
Ieeja no punkta P1 tiek ievadīta arī summēšanas pastiprinātājā ar rezistora R4 palīdzību, rezistori R4 un R5 ir atbildīgi par op-amp pastiprinājuma iestatīšanu uz 1X.
Tā kā izeja no punkta P2 tiek ievadīta tieši summēšanas pastiprinātājā ar pastiprinājumu 2X, tas nozīmē, ka izejas spriegums būs 2 reizes lielāks par ieejas spriegumu. Pieņemsim, ka ieejas spriegums ir 2V maksimums, tāpēc izejā mēs iegūsim 4V maksimumu. Tajā pašā laikā mēs tieši padodam ievadi summēšanas pastiprinātājam ar pastiprinājumu 1X.
Tagad, kad notiek summēšanas darbība, mēs iegūstam summētu spriegumu izejā, kas ir (-4V) + (+ 2V) = -2V, un kā op-amp pie izejas. Tā kā op-amp ir konfigurēts kā invertējošs pastiprinātājs, pie izejas, kas ir punkts P3, mēs iegūsim + 2 V.
Tas pats notiek, ja tiek piemērots negatīvais ieejas signāla maksimums.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīta ķēdes galīgā izeja, viļņa forma zilā krāsā ir ieeja, bet viļņa forma dzeltenā krāsā ir izeja no pusviļņa taisngrieža ķēdes, un zaļā krāsā viļņu forma ir pilna viļņa taisngrieža ķēdes izeja.
Nepieciešamās sastāvdaļas
- LM358 op-amp IC - 2
- 6.8K, 1% rezistors - 8
- 1K rezistors - 2
- 1N4148 Diode - 4
- Maizes dēlis - 1
- Džemperu vadi - 10
- Barošanas avots (± 10V) - 1
Shematiska diagramma
Tālāk ir norādīta pusviļņa un pilna viļņa precizitātes taisngrieža shēma, izmantojot op-amp.
Šai demonstrācijai shēma tiek konstruēta bez lodēšanas maizes dēlī ar shēmas palīdzību; Lai samazinātu parazītisko induktivitāti un kapacitāti, komponentus esmu savienojis pēc iespējas tuvāk.
Papildu uzlabošana
Kontūru var turpināt modificēt, lai uzlabotu tās veiktspēju, piemēram, mēs varam pievienot papildu filtru, lai noraidītu augstfrekvences trokšņus.
Šī shēma ir paredzēta tikai demonstrēšanas nolūkiem. Ja jūs domājat par šīs shēmas izmantošanu praktiskā pielietojumā, jums ir jāizmanto smalcinātāja tipa op-amp un augstas precizitātes 0,1 omu rezistors, lai sasniegtu absolūtu stabilitāti.
Es ceru, ka jums patika šis raksts un uzzinājāt no tā kaut ko jaunu. Ja jums ir kādas šaubas, varat jautāt zemāk esošajos komentāros vai arī izmantot mūsu forumus detalizētai diskusijai.