Penyepadu

AM General 105mm Hawkeye and 155mm Brutus howtizer (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Penyepadu

Bab 6 - Litar Bersepadu Analog


BAHAGIAN DAN BAHAN

  • Empat 6 volt bateri
  • Penguat operasi, model 1458 disyorkan (Radio Shack catalog # 276-038)
  • Satu potometerometer 10 kΩ, tayar linier (Radio Shack catalog # 271-1715)
  • Dua kapasitor, 0.1 μF setiap satu, tidak terpolarisasi (Radio Shack catalog # 272-135)
  • Dua 100 kΩ perintang
  • Tiga 1 MΩ perintang

Hanya tentang model penguat operasi yang akan berfungsi dengan baik untuk percubaan integrator ini, tetapi saya menyatakan model 1458 ke atas 353 kerana 1458 mempunyai arus bias masukan yang jauh lebih tinggi. Biasanya, arus bias input yang tinggi adalah ciri buruk untuk op-amp untuk mempunyai litar penguat DC tepat (dan terutama litar penyepadu!). Bagaimanapun, saya mahu arus bias menjadi tinggi supaya kesan buruknya boleh dibesar-besarkan, dan supaya anda akan mempelajari satu kaedah untuk mengatasi kesannya.

RUJUKAN CROSS

Pelajaran Dalam Litar Elektrik, Jilid 3, bab 8: "Penguatkuasaan Operasi"

OBJEKTIF PEMBELAJARAN

  • Kaedah untuk mengehadkan rentang potensiometer
  • Tujuan litar penyepadu
  • Bagaimana untuk mengimbangi arus bias op-amp

GAMBARAJAH SKEMATIK

ILUSTRASI

ARAHAN

Seperti yang anda dapat lihat dari gambarajah skematik, potensiometer disambungkan kepada "rel" sumber kuasa melalui perintang 100 kΩ, satu pada setiap hujungnya. Ini adalah untuk menghadkan rentang potensiometer supaya pergerakan penuh menghasilkan pelbagai voltan input yang agak kecil untuk operasi op-amp. Pada satu tahap pergerakan potensiometer, voltan kira-kira 0.5 volt (sehubungan dengan titik tanah di tengah-tengah rentetan bateri siri) akan dihasilkan pada pengelap potensiometer. Pada pergerakan melampau yang lain, voltan sekitar -0.5 volt akan dihasilkan. Apabila potensiometer berada di pusat mati, voltan wiper harus mengukur sifar sifar.

Sambungkan voltmeter antara terminal output op-amp dan titik tanah litar. Perlahan menggerakkan kawalan potensiometer semasa mengawasi voltan keluaran. Voltan output harus berubah pada kadar yang ditentukan oleh penyelewengan potensiometer dari posisi sifar (tengah). Untuk menggunakan istilah kalkulus, kita akan mengatakan bahawa voltan keluaran mewakili integral (sehubungan dengan masa) fungsi voltan masukan. Iaitu, paras voltan masukan menetapkan kadar perubahan voltan keluaran dari masa ke masa . Ini adalah kebalikan dari pembezaan, di mana terbitan isyarat atau fungsi adalah kadar pertukaran serta-merta.

Sekiranya anda mempunyai dua voltmeter, anda mungkin dapat melihat hubungan antara voltan masukan dan output voltan perubahan voltan dengan mengukur voltan penyapu (di antara penghala potensiometer dan tanah) dengan satu meter dan voltan keluaran (di antara terminal keluaran op-amp dan tanah) dengan yang lain. Melaraskan potensiometer untuk memberi sifar sifar akan menghasilkan kadar perubahan voltan keluaran terendah. Sebaliknya, semakin banyak input voltan ke litar ini, semakin cepat voltan keluarannya akan berubah, atau "jalan."

Cuba sambungkan kapasitor 0.1 μF kedua selari dengan yang pertama. Ini akan menggandakan jumlah kapasitans dalam gelung maklum balas op-amp. Apakah kesannya terhadap kadar integrasi litar untuk sebarang kedudukan potensiometer yang diberikan "// // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/05214.png">

Menggunakan voltan sifar yang tepat kepada input litar integrator harus, secara idealnya, menyebabkan voltan keluaran output berubah menjadi sifar. Apabila anda membuat perubahan ini ke litar, anda perlu melihat voltan keluaran yang tinggal pada tahap yang tetap atau berubah dengan perlahan.

Dengan input penyepadu yang masih dipendekkan ke tanah, melampaui perintang 1 MΩ yang menghubungkan input noninverting (+) op-amp ke tanah. Tidak ada keperluan bagi perintang ini dalam litar op-amp yang ideal, jadi dengan melonggarkan masa lalu, kita akan melihat apa fungsi yang disediakan dalam litar op-amp yang sangat nyata ini :

Sebaik sahaja penghalang "grounding" dipendekkan dengan dawai pelompat, voltan keluaran op-amp akan mula berubah, atau hanyut. Idealnya, ini tidak sepatutnya berlaku, kerana litar integrator masih mempunyai isyarat masukan volt sifar. Walau bagaimanapun, penguat operasi sebenar mempunyai jumlah yang sangat kecil semasa memasuki setiap terminal input yang disebut arus bias . Arus bias ini akan menjatuhkan voltan merentasi sebarang rintangan dalam laluan mereka. Oleh kerana perintang input 1 MΩ mengendalikan sejumlah arus bias tanpa mengira magnitud isyarat input, ia akan menjatuhkan voltan merentasi terminal kerana arus bias, dengan itu "mengimbangi" jumlah voltan isyarat yang dilihat pada terminal pembalik op-amp. Jika input yang lain (tidak mengalihkan) disambungkan langsung ke tanah seperti yang telah kita lakukan di sini, voltan "mengimbangi" yang ditanggung oleh kejatuhan voltan yang dihasilkan oleh arus bias akan menyebabkan litar penyepadu perlahan-lahan "mengintegrasikan" seolah-olah ia menerima input yang sangat kecil isyarat.

Perintang "asas" lebih dikenali sebagai perintang yang mengimbangi kerana ia bertindak untuk mengimbangi kesilapan voltan yang dicipta oleh arus bias. Oleh kerana arus bias melalui setiap terminal input op amp adalah hampir sama dengan satu sama lain, jumlah rintangan yang sama yang diletakkan di laluan setiap arus bias akan menghasilkan kira-kira penurunan voltan yang sama. Titik voltan yang sama dilihat pada input pelengkap op-amp membatalkan satu sama lain, dengan itu membatalkan kesilapan yang disebabkan oleh bias semasa.

Buang kawat pelompat yang berkurang melewati perintang yang mengimbangi dan perhatikan bagaimana output op-amp kembali ke keadaan yang agak stabil. Ia mungkin masih hanyut beberapa, kemungkinan besar disebabkan oleh ralat voltan bias dalam op-amp itu sendiri, tetapi itu adalah subjek lain sama sekali!

SIMULASI KOMPUTER

 Vin integrator DC 1 0 dc 0.05 r1 1 2 1meg c1 2 3 0.1u ic = 0 e1 3 0 0 2 999k .tran 1 30 uic .plot tran v (1, 0) v (3, 0) .end