Həssas Rektifikasiya Təcrübəsi: 11 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu yaxınlarda dəqiq bir düzəldici dövrə üzərində bir təcrübə etdim və bəzi kobud nəticələr aldım. Həssas düzəldici dövrənin ümumi bir dövrə olduğunu nəzərə alaraq, bu təcrübənin nəticələri bəzi istinad məlumatları verə bilər.

Təcrübə dövrəsi aşağıdakı kimidir. Əməliyyat gücləndiricisi AD8048 -dir, əsas parametrlər bunlardır: 160MHz böyük siqnal bant genişliyi, 1000V / us sürət. Diod, 1ns tərs bərpa müddəti olan SD101, Schottky diodudur. Bütün müqavimət dəyərləri AD8048 məlumat cədvəlinə əsaslanaraq təyin edilir.

Addım 1:

Təcrübənin ilk addımı: yuxarıdakı dövrədə D2 -ni, qısa dövrə D1 -i ayırın və əməliyyat gücləndiricisinin özünün böyük siqnal tezlik reaksiyasını aşkar edin. Giriş siqnalının zirvəsi 1V ətrafında saxlanılır, tezlik 1MHz -dən 100MHz -ə dəyişdirilir, giriş və çıxış amplitüdləri bir osiloskopla ölçülür və gərginlik artımı hesablanır. Nəticələr aşağıdakı kimidir:

1M -dən 100M -ə qədər olan tezlik aralığında dalğa formasında müşahidə edilə bilən əhəmiyyətli bir təhrif yoxdur.

Qazanc dəyişiklikləri aşağıdakı kimidir: 1M-1.02, 10M-1.02, 35M-1.06, 50M-1.06, 70M-1.04, 100M-0.79.

Görünür ki, bu op amp-in böyük siqnal qapalı döngəsi 3 dB kəsmə tezliyi təxminən 100 MHz-dən bir qədər çoxdur. Bu nəticə əsasən AD8048 təlimatında verilən böyük siqnal tezliyi cavab əyrisinə uyğundur.

Addım 2:

Təcrübənin ikinci mərhələsində iki SD101A diod əlavə edildi. Giriş və çıxış ölçərkən giriş siqnalının amplitudu təxminən 1V zirvədə qalır. Çıxış dalğa formasını müşahidə etdikdən sonra, osiloskopun ölçmə funksiyası giriş siqnalının effektiv dəyərini və çıxış siqnalının dövr ortalamasını ölçmək və onların nisbətini hesablamaq üçün də istifadə olunur. Nəticələr aşağıdakı kimidir (məlumatlar tezlik, orta çıxış mV, giriş rms mV və onların nisbəti: çıxış ortası / giriş rms):

100 kHz, 306, 673, 0.45

1MHz, 305, 686, 0.44

5 MHz, 301, 679, 0.44

10MHz, 285, 682, 0.42

20MHz, 253, 694, 0.36

30 MHz, 221, 692, 0.32

50 MHz, 159, 690, 0.23

80 MHz, 123, 702, 0.18

100 MHz, 80, 710, 0.11

Dövrənin aşağı tezliklərdə yaxşı bir düzəltmə əldə edə biləcəyini görmək olar, lakin tezlik artdıqca düzəltmə dəqiqliyi tədricən azalır. Çıxış 100 kHz -ə əsaslanırsa, çıxış təxminən 30 MHz -də 3 dB azalıb.

AD8048 op amp-in böyük siqnal birliyi qazanma bant genişliyi 160 MHz-dir. Bu dövrənin səs-küy qazancı 2-dir, buna görə də qapalı döngə bant genişliyi təxminən 80 MHz-dir (əvvəllər təsvir edilmiş, faktiki təcrübi nəticə 100 MHz-dən bir qədər böyükdür). Düzəldilmiş çıxışın orta çıxışı, sınaqda olan dövrənin qapalı dönmə bant genişliyinin üçdə birindən az olan təxminən 30 MHz olan 3 dB azalır. Başqa sözlə desək, düzlüyü 3dB-dən az olan dəqiq bir doğrultucu dövrə etmək istəsək, dövrənin qapalı dönmə bant genişliyi ən yüksək siqnal tezliyindən ən azı üç dəfə yüksək olmalıdır.

Aşağıda test dalğa forması verilmişdir. Sarı dalğa forması giriş terminalının vi dalğası, mavi dalğa isə çıxış terminalının vo dalğasıdır.

Addım 3:

Tezlik artdıqca siqnal dövrü getdikcə kiçilir və boşluq artan bir nisbət təşkil edir.

Addım 4:

Bu anda op amp -in çıxışını (vo olmadığını unutmayın) dalğa formasına nəzər saldıqda, op amp -in çıxış dalğa formasının çıxış sıfır keçidindən əvvəl və sonra ciddi təhriflərə malik olduğu aşkar edilə bilər. Aşağıda 1 MHz və 10 MHz -də op amp -in çıxışındakı dalğa formaları verilmişdir.

Addım 5:

Əvvəlki dalğa forması, push-pull çıxış dövrəsindəki krossover təhrifi ilə müqayisə edilə bilər. Aşağıda intuitiv bir izahat verilir:

Çıxış gərginliyi yüksək olduqda, diod tamamilə açılır, bu zaman əhəmiyyətli dərəcədə sabit bir boru gərginliyi düşməsinə malikdir və op ampin çıxışı həmişə çıxış gərginliyindən bir diod yüksəkdir. Bu nöqtədə, op amp xətti bir gücləndirmə vəziyyətində işləyir, buna görə çıxış dalğa forması yaxşı bir baş dalğasıdır.

Çıxış siqnalı sıfıra keçdiyi anda, iki dioddan biri keçiricilikdən kəsilməyə, digəri isə kəsilmədən açığa keçməyə başlayır. Bu keçid zamanı, diodun empedansı son dərəcə böyükdür və açıq dövrə kimi yaxınlaşdırıla bilər, buna görə də op amp bu anda xətti vəziyyətdə deyil, açıq döngəyə yaxındır. Giriş gərginliyi altında, op amp diodun keçiriciliyinə gətirmək üçün mümkün olan maksimum sürətdə çıxış gərginliyini dəyişəcək. Bununla birlikdə, op amp -in öldürmə sürəti məhduddur və diodun bir anda açılması üçün çıxış gərginliyini artırmaq mümkün deyil. Bundan əlavə, diodun açılışdan sönmə və ya söndürmə dövrü var. Beləliklə, çıxış gərginliyində bir boşluq var. Yuxarıdakı op amp-in çıxışının dalğa formasından çıxış gərginliyini dəyişdirmək üçün çıxışın sıfır kəsişmə əməliyyatının necə "mübarizə" etdiyini görmək olar. Dərsliklər də daxil olmaqla bəzi materiallarda deyilir ki, op amp -in dərin mənfi rəyinə görə diodun qeyri -xətti orijinal 1/AF -ə qədər azalır. Lakin, əslində, çıxış siqnalının sıfır kəsişməsinin yaxınlığında, op amp açıq döngəyə yaxın olduğu üçün, op ampin mənfi rəyi üçün bütün düsturlar etibarsızdır və diodun qeyri -xəttiliyi analiz edilə bilməz. mənfi rəy prinsipi.

Siqnal tezliyi daha da artırılarsa, nəinki sürət problemi, həm də op ampin özünün tezlik reaksiyası da pisləşir, buna görə çıxış dalğa forması olduqca pis olur. Aşağıdakı şəkil 50MHz siqnal tezliyində çıxış dalğa formasını göstərir.

Addım 6:

Əvvəlki təcrübə AD8048 op amp və SD101 dioduna əsaslanır. Müqayisə üçün cihazı dəyişdirmək üçün bir təcrübə etdim.

Nəticələr aşağıdakı kimidir:

1. Op ampu AD8047 ilə əvəz edin. Op ampin böyük siqnal bant genişliyi (130MHz) AD8048-dən (160MHz) bir qədər aşağıdır, dönmə sürəti də aşağıdır (750V/us, 8048 1000V/us) və açıq döngə qazancı təxminən 1300-dir, bu da 8048 -ci illərin 2400 -dən aşağıdır.

Təcrübə nəticələri (tezlik, çıxış ortalaması, giriş rms və ikisinin nisbəti) aşağıdakı kimidir:

1M, 320, 711, 0.45

10M, 280, 722, 0.39

20M, 210, 712, 0.29

30M, 152, 715, 0.21

Göründüyü kimi, onun 3dB zəifləməsi 20 MHz -də bir az daha azdır. Bu dövrənin qapalı döngə bant genişliyi təxminən 65 MHz-dir, buna görə də 3dB-nin orta çıxışı da dövrə bağlı qapalı bant genişliyinin üçdə birindən azdır.

2. SD101 -i 2AP9, 1N4148 və s. İlə əvəz edin, lakin son nəticələr oxşardır, əsaslı fərq yoxdur, ona görə də burada təkrarlamayacağam.

Aşağıda göstərildiyi kimi dövrədə D2 -ni açan bir dövrə də var.

Addım 7:

İki diod (bundan sonra ikiqat borulu dövrə) istifadə edən dövrə arasındakı əhəmiyyətli fərq, ikiqat borulu dövrədə əməliyyat gücləndiricisinin yalnız siqnalın sıfır kəsişməsinə yaxın olan təxminən açıq dövrə vəziyyətində olmasıdır. və bu dövrə (bundan sonra tək borulu dövrə olaraq adlandırılacaq) Ortadakı əməliyyat, siqnal dövrünün yarısı üçün tamamilə açıq döngə vəziyyətindədir. Beləliklə, onun qeyri-xətti olması, ikiqat borulu sxemdən daha ciddidir.

Aşağıda bu dövrənin çıxış dalğa forması verilmişdir:

100kHz, iki borulu bir dövrə bənzər, diod açıldıqda da bir boşluq var. Orijinal yerdə bəzi zərbələr olmalıdır. Giriş siqnalı iki 200 ohm rezistor vasitəsilə birbaşa ötürülür. Dövrəni bir qədər yaxşılaşdırmaqla bunun qarşısını almaq olar. Aşağıda müzakirə edəcəyimiz problemlərlə heç bir əlaqəsi yoxdur. 1 MHz -dir.

Addım 8:

Bu dalğa forması ikili borulu dövrədən açıq şəkildə fərqlənir. İkili borulu dövrə bu tezlikdə təxminən 40 ns gecikməyə malikdir və bu tək borulu dövrənin gecikməsi 80 ns-dir və zəng çalır. Bunun səbəbi, diod açılmadan əvvəl op amp-in tamamilə açıq döngə olması və çıxışının mənfi təchizat gərginliyinə yaxın olmasıdır, buna görə də onun bəzi daxili tranzistorları dərin doyma və ya dərin vəziyyətdə olmalıdır. Giriş sıfırdan keçəndə "dərin yuxu" vəziyyətində olan tranzistorlar əvvəlcə "oyanır", sonra çıxış gərginliyi öldürmə sürətində dioda qaldırılır.

Daha aşağı tezliklərdə giriş siqnalının artım sürəti yüksək deyil, buna görə də bu proseslərin təsirləri göstərilmir (yuxarıdakı 100k -də olduğu kimi) və tezlik yüksək olduqdan sonra girişdəki siqnal sürəti böyük olur., beləliklə tranzistoru "oyadır". Zəngə səbəb olan həyəcan gərginliyi və ya cərəyanı artacaq.

Addım 9:

5 MHz. Bu tezlikdə heç bir düzəliş yoxdur.

Addım 10: Nəticə

Yuxarıdakı təcrübələrə əsaslanaraq aşağıdakı nəticələr çıxarmaq olar:

1. Tezlik çox aşağı olduqda, diodun qeyri -xəttiliyi, op amp dərinliyinin mənfi rəyi ilə aradan qaldırılır və hər hansı bir dövrə yaxşı bir düzəldici təsir əldə edə bilər.

2. daha yüksək tezlikli dəqiqlikdə düzəliş əldə etmək istəyirsinizsə, tək borulu dövrə qəbuledilməzdir.

3. hətta ikiqat borulu sxemlərdə belə, op amp-in dönmə sürəti və bant genişliyi daha yüksək tezliklərdə düzəltmə dəqiqliyinə ciddi təsir edəcək. Bu təcrübə müəyyən şərtlərdə empirik bir əlaqə yaradır: əgər çıxışın düzlüyünün 3 dB olması tələb olunarsa, dövrənin qapalı dönmə bant genişliyi (op-nin GBW-si deyil) ən yüksək siqnaldan ən azı üç dəfə böyükdür. tezlik. Dövrənin qapalı dönmə bant genişliyi həmişə op amilinin GBW-dən az və ya bərabər olduğundan, yüksək tezlikli siqnalın dəqiq düzəldilməsi çox yüksək GBW op amp tələb edir.

Bu da 3 dB çıxış düzlüyü üçün bir tələbdir. Giriş siqnal bandında daha yüksək çıxış düzlüyü tələb olunarsa, op ampin tezlik reaksiyası daha yüksək olacaq.

Yuxarıdakı nəticələr yalnız bu təcrübənin spesifik şərtləri altında əldə edildi və op ampin kəsmə sürəti nəzərə alınmadı və burulma sürəti burada çox vacib bir faktordur. Buna görə də, bu əlaqənin başqa şərtlər daxilində tətbiq edilib -edilməyəcəyinə görə müəllif mühakimə etməyə cürət etmir. Öldürmə nisbətini necə hesablamaq da müzakirə ediləcək növbəti sualdır.

Bununla birlikdə, həssas düzəldici dövrədə, op ampin bant genişliyi siqnalın ən yüksək tezliyindən xeyli böyük olmalıdır.