Preշգրիտ ուղղման փորձ. 11 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Վերջերս ես փորձ կատարեցի ճշգրիտ ուղղիչ սխեմայի վրա և որոշ կոպիտ եզրակացություններ ստացա: Հաշվի առնելով, որ ճշգրիտ ուղղիչ սխեման սովորական շրջան է, այս փորձի արդյունքները կարող են որոշակի տեղեկատու տեղեկատվություն տրամադրել:

Փորձարարական սխեման հետևյալն է. Գործող ուժեղացուցիչը AD8048 է, հիմնական պարամետրերն են ՝ 160 ՄՀց ազդանշանի մեծ թողունակություն, 1000 Վ / ԱՄՆ հարվածի արագություն: Դիոդը SD101, Schottky դիոդ է ՝ 1ns հակադարձ վերականգնման ժամանակով: Ռեզիստորի բոլոր արժեքները որոշվում են ՝ հղում կատարելով AD8048 տվյալների թերթին:

Քայլ 1:

Փորձի առաջին քայլը `անջատեք D2- ը վերը նշված միացումից, կարճ միացում D1- ից և հայտնաբերեք ինքնին գործառնական ուժեղացուցիչի մեծ ազդանշանային հաճախականության արձագանքը: Մուտքային ազդանշանի գագաթը պահվում է 1 Վ -ի սահմաններում, հաճախականությունը 1 ՄՀց -ից փոխվում է 100 ՄՀց -ի, մուտքի և ելքի ամպլիտուդը չափվում է օսկիլոսկոպով, և հաշվարկվում է լարման շահույթը: Արդյունքները հետեւյալն են.

1M- ից 100M հաճախականությունների տիրույթում ալիքի ձևը չունի նկատելի էական խեղաթյուրում:

Շահույթի փոփոխությունները հետևյալն են ՝ 1M-1.02, 10M-1.02, 35M-1.06, 50M-1.06, 70M-1.04, 100M-0.79:

Կարելի է տեսնել, որ այս ազդանշանի փակ ազդանշանի փակ օղակի 3 դԲ անջատման հաճախականությունը մոտ 100 ՄՀց-ից մի փոքր ավելի է: Այս արդյունքը հիմնականում համահունչ է AD8048 ձեռնարկում տրված մեծ ազդանշանային հաճախականության արձագանքման կորին:

Քայլ 2:

Փորձի երկրորդ քայլին ավելացվել է SD101A երկու դիոդ: Մուտքի և ելքի չափման ընթացքում մուտքային ազդանշանի ամպլիտուդը մնում է մոտ 1 Վ գագաթնակետին: Ելքային ալիքի ձևը դիտելուց հետո, տատանումների չափման գործառույթը օգտագործվում է նաև մուտքային ազդանշանի արդյունավետ արժեքը և ելքային ազդանշանի միջին ժամանակաշրջանը չափելու և դրանց հարաբերակցությունը հաշվարկելու համար: Արդյունքները հետևյալն են.

100 կՀց, 306, 673, 0.45

1 ՄՀց, 305, 686, 0.44

5 ՄՀց, 301, 679, 0.44

10 ՄՀց, 285, 682, 0.42

20 ՄՀց, 253, 694, 0.36

30 ՄՀց, 221, 692, 0.32

50 ՄՀց, 159, 690, 0.23

80 ՄՀց, 123, 702, 0.18

100 ՄՀց, 80, 710, 0.11

Կարելի է տեսնել, որ շղթան ցածր հաճախականությունների դեպքում կարող է հասնել լավ ուղղման, բայց քանի որ հաճախականությունը մեծանում է, ուղղման ճշգրտությունը աստիճանաբար նվազում է: Եթե ելքը հիմնված է 100 կՀց -ի վրա, ապա ելքը նվազել է 3 դԲ -ով `մոտավորապես 30 ՄՀց հաճախականությամբ:

AD8048 օպերատորի ուժեղացուցիչի մեծ ազդանշանային միասնության ձեռքբերման թողունակությունը 160 ՄՀց է: Այս շղթայի աղմուկի շահույթը 2 է, ուստի փակ օղակի թողունակությունը մոտ 80 ՄՀց է (ավելի վաղ նկարագրված, իրական փորձարարական արդյունքը մի փոքր ավելի մեծ է, քան 100 ՄՀց): Ուղղված ելքի միջին ելքը նվազում է 3 դԲ-ով, որը մոտավորապես 30 ՄՀց է ՝ փորձարկվող շղթայի փակ օղակի թողունակության մեկ երրորդից պակաս: Այլ կերպ ասած, եթե մենք ուզում ենք ճշգրիտ ուղղիչ միացում կատարել 3dB- ից պակաս հարթությամբ, ապա շրջանի փակ հանգույցի թողունակությունը պետք է լինի առնվազն երեք անգամ ավելի մեծ, քան ազդանշանի ամենաբարձր հաճախականությունը:

Ստորև բերված է փորձարկման ալիքի ձևը: Դեղին ալիքի ձևը մուտքային տերմինալի ալիքի ձևն է, իսկ կապույտ ալիքը ՝ ելքային տերմինալի ալիքի ձևը:

Քայլ 3:

Քանի որ հաճախականությունը մեծանում է, ազդանշանի ժամանակաշրջանը դառնում է ավելի փոքր ու փոքր, իսկ բացը կազմում է աճող մասնաբաժինը:

Քայլ 4:

Այս պահին դիտելով op amp- ի ելքը (նկատի ունեցեք, որ դա vo չէ) ալիքի ձև, կարելի է պարզել, որ op amp- ի ելքային ալիքի ձևն ունի խիստ աղավաղում ելքային զրոյական անցումից առաջ և հետո: Ստորև բերված են ալիքի ձևերը `1 ՄՀց և 10 ՄՀց հաճախականությամբ օպերատորի ելքի վրա:

Քայլ 5:

Նախորդ ալիքի ձևը կարելի է համեմատել խաչաձև աղավաղման հետ `հրում-քաշման ելքային շղթայում: Ստորև տրվում է ինտուիտիվ բացատրություն.

Երբ ելքային լարումը բարձր է, դիոդը լիովին միացված է, որի պահին այն ունի էապես ֆիքսված խողովակի լարման անկում, իսկ op amp- ի ելքը միշտ մեկ դիոդից բարձր է ելքային լարումից: Այս պահին op ուժեղացուցիչն աշխատում է գծային ուժեղացման վիճակում, այնպես որ ելքային ալիքի ձևը լավ վերնագրի ալիք է:

Այն պահին, երբ ելքային ազդանշանը անցնում է զրոյի, երկու դիոդներից մեկը սկսում է անցկացումից անցում կատարել դեպի անջատում, իսկ մյուսը անջատումից անցնում է միացման: Այս անցման ընթացքում դիոդի դիմադրողականությունը չափազանց մեծ է և կարող է մոտավորվել որպես բաց միացում, ուստի op amp- ն այս պահին չի աշխատում գծային վիճակում, այլ մոտ է բաց օղակին: Մուտքի լարման ներքո, op ուժեղացուցիչը կփոխի ելքային լարումը առավելագույն հնարավոր արագությամբ `դիոդի հաղորդունակություն բերելու համար: Այնուամենայնիվ, op amp- ի հարվածի արագությունը սահմանափակ է, և անհնար է բարձրացնել ելքային լարումը, որպեսզի դիոդը միանգամից միանա: Բացի այդ, դիոդն ունի անցման ժամանակ միացումից անջատում կամ անջատումից միացում: Այսպիսով, ելքային լարման բաց կա: Վերևի op amp- ի ելքի ալիքի ձևից երևում է, թե ինչպես է ելքի զրոյական հատման աշխատանքը «պայքարում» ՝ փորձելով փոխել ելքային լարումը: Որոշ նյութեր, ներառյալ դասագրքերը, ասում են, որ op amp- ի խորը բացասական արձագանքների պատճառով դիոդի ոչ գծայնությունը կրճատվում է մինչև սկզբնական 1/AF: Այնուամենայնիվ, իրականում, ելքային ազդանշանի զրոյական հատման մոտ, քանի որ op amp- ը մոտ է բաց օղակին, op amp- ի բացասական արձագանքի բոլոր բանաձևերն անվավեր են, և դիոդի ոչ գծայնությունը չի կարող վերլուծվել բացասական արձագանքի սկզբունքը:

Եթե ազդանշանի հաճախականությունը ավելի է մեծանում, ապա ոչ միայն հարվածի արագության խնդիրն է, այլև ինքնին op -amp հաճախականության արձագանքը նույնպես դեգրադացված է, ուստի ելքային ալիքի ձևը դառնում է բավականին վատ: Ստորև նկարը ցույց է տալիս ելքային ալիքի ձևը 50 ՄՀց ազդանշանային հաճախականությամբ:

Քայլ 6:

Նախորդ փորձը հիմնված էր op80 AD amp և SD101 դիոդի վրա: Համեմատության համար նշեմ, որ ես սարքը փոխարինելու փորձ արեցի:

Արդյունքները հետեւյալն են.

1. Փոխարինեք op ուժեղացուցիչը AD8047- ով: Օպերատորի մեծ ազդանշանի թողունակությունը (130 ՄՀց) մի փոքր ցածր է AD8048- ից (160 ՄՀց), հարվածի արագությունը նույնպես ավելի ցածր է (750 Վ/մեզ, 8048-ը `1000 Վ/մեզ), իսկ բաց օղակի շահույթը մոտ 1300 է, ինչը նույնպես 8048 -ի 2400 -ից ցածր:

Փորձարարական արդյունքները (հաճախականությունը, ելքային միջին ցուցանիշը, մուտքային ռամերը և երկուսի հարաբերակցությունը) հետևյալն են.

1 Մ, 320, 711, 0.45

10 Մ, 280, 722, 0.39

20 Մ, 210, 712, 0.29

30 Մ, 152, 715, 0.21

Կարելի է տեսնել, որ նրա 3dB թուլացումը փոքր է, քան 20 ՄՀց հաճախականությամբ: Այս շրջանի փակ օղակի թողունակությունը մոտ 65 ՄՀց է, ուստի 3dB ելքային միջին անկումը նույնպես փոքր է շրջանի փակ հանգույցի թողունակության մեկ երրորդից:

2. Փոխարինեք SD101- ը 2AP9, 1N4148 և այլն, սակայն վերջնական արդյունքները նման են, էական տարբերություն չկա, ուստի դրանք այստեղ չեմ կրկնի:

Կա նաև միացում, որը բացում է D2- ը միացումում, ինչպես ցույց է տրված ստորև:

Քայլ 7:

Երկու դիոդ օգտագործող սխեմայի և այսուհետ կարևոր տարբերությունն այն է, որ երկկողմանի միացումում գործառնական ուժեղացուցիչը գտնվում է միայն մոտավորապես բաց օղակի վիճակում `ազդանշանի զրոյական հատման մոտ:, և այս սխեման (այսուհետ `մեկ խողովակի միացում) Միջին գործողությունը ազդանշանային շրջանի կեսի համար գտնվում է ամբողջովին բաց օղակի վիճակում: Այսպիսով, դրա ոչ գծային լինելը միանշանակ շատ ավելի լուրջ է, քան կրկնակի խողովակի միացումը:

Ստորև բերված է այս սխեմայի ելքային ալիքի ձևը.

100kHz- ը, որը նման է երկակի խողովակի միացման, ունի նաև բաց, երբ դիոդը միացված է: Սկզբնական տեղում պետք է լինեն ինչ -որ բախումներ: Մուտքային ազդանշանն ուղղակիորեն փոխանցվում է երկու 200 օմ դիմադրիչի միջոցով: Այն կարելի է խուսափել ՝ միացումը մի փոքր բարելավելով: Այն ոչ մի կապ չունի այն խնդիրների հետ, որոնք մենք կքննարկենք ստորև: Այն 1 ՄՀց է:

Քայլ 8:

Այս ալիքի ձևը հստակորեն տարբերվում է երկակի խողովակի միացումից: Երկակի խողովակի միացումն այս հաճախականությամբ ունի մոտ 40 նս հետաձգում, և այս մեկ խողովակի միացման ձգձգումը 80 ն է, և կա զանգ: Պատճառն այն է, որ օդի ուժեղացուցիչը ամբողջովին բաց օղակ է, մինչ դիոդը միացնելը, և դրա ելքը մոտ է մատակարարման բացասական լարման, այնպես որ նրա ներքին տրանզիստորներից մի քանիսը պետք է լինեն խորը հագեցվածության կամ խորը վիճակում: Երբ մուտքը անցնում է զրոյից, «խոր քնի» վիճակում գտնվող տրանզիստորները նախ «արթնանում» են, այնուհետև ելքային լարումը բարձրանում է դիոդին հարվածի արագությամբ:

Ավելի ցածր հաճախականությունների դեպքում մուտքային ազդանշանի բարձրացման արագությունը բարձր չէ, ուստի այդ գործընթացների հետևանքները չեն երևում (ինչպես 100k- ի դեպքում է), իսկ հաճախականությունը բարձր լինելուց հետո մուտքի ազդանշանի արագությունը մեծ է, դրանով իսկ «արթնացնելով» տրանզիստորը: Գրգռման լարումը կամ հոսանքը կբարձրանա, ինչն առաջացնում է զանգի ձայն:

Քայլ 9:

5 ՄՀց: Հիմնականում այս հաճախականությամբ ուղղում չկա:

Քայլ 10: Եզրակացություն

Վերոհիշյալ փորձերի հիման վրա կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

1. Երբ հաճախականությունը շատ ցածր է, դիոդի ոչ գծայնությունը վերանում է op amp խորության բացասական արձագանքով, և ցանկացած միացում կարող է ստանալ լավ ուղղիչ ազդեցություն:

2. եթե ցանկանում եք հասնել ավելի բարձր հաճախականության ճշգրիտ ուղղման, մեկ խողովակի միացումն ընդունելի չէ:

3. նույնիսկ երկկողմանի սխեմաների դեպքում, ուժեղացուցիչի հարվածի արագությունը և թողունակությունը լրջորեն կազդի բարձր հաճախականությունների ուղղման ճշգրտության վրա: Այս փորձարկումը որոշակի պայմաններում տալիս է էմպիրիկ հարաբերություններ. հաճախականությունը: Քանի որ շրջանի փակ հանգույցի թողունակությունը միշտ փոքր է կամ հավասար է opW ուժեղացուցիչի GBW- ին, բարձր հաճախականության ազդանշանի ճշգրիտ ուղղումը պահանջում է շատ բարձր GBW op ուժեղացուցիչ:

Սա նաև պահանջ է 3 դԲ ելքային հարթության համար: Եթե մուտքային ազդանշանի տիրույթում պահանջվում է ավելի բարձր ելքային հարթություն, ապա օդի ուժեղացուցիչի հաճախականության արձագանքը կլինի ավելի բարձր:

Վերոնշյալ արդյունքները ստացվել են միայն այս փորձի հատուկ պայմաններում, և op amp- ի հարվածի արագությունը հաշվի չի առնվել, և անկման արագությունն այստեղ ակնհայտորեն շատ կարևոր գործոն է: Հետեւաբար, արդյոք այս հարաբերությունները կիրառելի են այլ պայմաններում, հեղինակը չի համարձակվում դատել: Հաջորդ հարցը, որը պետք է քննարկվի, ինչպես է հաշվի առնում մահացության մակարդակը:

Այնուամենայնիվ, ճշգրտման ուղղման սխեմայում op ուժեղացուցիչի թողունակությունը պետք է շատ ավելի մեծ լինի, քան ազդանշանի ամենաբարձր հաճախականությունը: