Các ứng dụng Op-amp khác – Tài nguyên TINA và TINACloud

Mạch được hiển thị trong Hình ( 17 ) tạo ra điện trở đầu vào âm ( trở kháng trong trường hợp chung ) .Mạch này hoàn toàn có thể được sử dụng để hủy bỏ một điện trở dương không mong ước. Nhiều ứng dụng xê dịch nhờ vào vào mạch op-amp điện trở âm. Điện trở đầu vào, Rin, là tỷ suất của điện áp nguồn vào với hiện tại .


(43)

Một mối quan hệ chia điện áp được sử dụng để rút ra biểu thức cho v- XNUMX – vì dòng điện vào op-amp bằng không.


(44)

Bây giờ tất cả chúng ta để v + = v – XNUMX – và xử lý cho vra về vin, mà mang lại ,


(45)

Kể từ khi trở kháng đầu vào v + thiết bị đầu cuối là vô hạn, hiện tại trong R bằng iin và hoàn toàn có thể được tìm thấy như sau :


(46)

Điện trở đầu vào, Rin, sau đó được đưa ra bởi


(47)

Phương trình ( 47 ) cho thấy mạch của Hình ( 17 ) tăng trưởng điện trở âm. Nếu R được sửa chữa thay thế bằng một trở kháng, Z, mạch tăng trưởng trở kháng âm .

ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

1- Mô phỏng mạch trở kháng âm

Máy phát điện nhờ vào 7.2

Một máy phát dòng điện phụ thuộc vào tạo ra dòng tải tỷ suất với điện áp đặt vào vinvà không phụ thuộc vào vào điện trở tải. Nó hoàn toàn có thể được phong cách thiết kế bằng cách sử dụng một sửa đổi nhỏ của mạch trở kháng âm. Mạch được hiển thị trong Hình 18 ( a ) .Giả sử tất cả chúng ta để RF = RA. Phương trình ( 47 ) sau đó chỉ ra rằng điện trở đầu vào của mạch op-amp ( được đặt trong hộp nét đứt ) là – R. Sau đó, mạch nguồn vào hoàn toàn có thể được đơn giản hóa như trong hình 18 ( b ). Chúng tôi muốn thống kê giám sát itải, hiện tại trong Rtải. Mặc dù điện trở là âm, các định luật Kirchhoff thông thường vẫn được vận dụng vì không có gì trong các suy ra của chúng giả định điện trở dương. Dòng điện nguồn vào, iin, sau đó được tìm thấy bằng cách phối hợp các điện trở thành một điện trở duy nhất, Rin .


(48)

Sau đó, chúng tôi vận dụng tỷ suất chia hiện tại cho phân loại hiện tại giữa Rtải và – R để được


(49)

Do đó, tính năng của việc bổ trợ mạch op-amp là làm cho dòng điện trong tải tỷ suất với điện áp nguồn vào. Nó không nhờ vào vào giá trị của điện trở tải, Rtải. Do đó, hiện tại là độc lập với những biến hóa trong điện trở tải. Mạch op-amp có hiệu suất cao hủy bỏ điện trở tải. Vì dòng điện không nhờ vào vào tải nhưng chỉ nhờ vào vào điện áp nguồn vào, chúng tôi gọi đây là máy phát điện hiện tại ( hoặc bộ chuyển đổi điện áp-hiện tại ) .Trong số nhiều ứng dụng của mạch này là một dc pháp luật nguồn điện áp. Nếu tất cả chúng ta để vin = E ( một hằng số ), dòng điện qua Rtải là hằng số độc lập với các biến thể của Rtải .

ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

2- Mô phỏng mạch tạo dòng phụ thuộc

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp 7.3

các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchMạch hình ( 19 ) tạo ra điện áp đầu ra tỷ suất với dòng điện nguồn vào ( đây cũng hoàn toàn có thể được xem như bộ khuếch đại đảo ngược đạt được ). Chúng tôi nghiên cứu và phân tích mạch này bằng cách sử dụng các đặc tính của op-amps lý tưởng. Chúng tôi xử lý các điện áp ở các thiết bị đầu cuối nguồn vào để tìm


(50)

Do đó, điện áp đầu ra, vra = – iinR, tỷ suất thuận với dòng điện nguồn vào, iin .

ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

3- Mô phỏng mạch chuyển đổi dòng điện sang điện áp

Bộ chuyển đổi điện áp-hiện tại 7.4

các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchMạch của hình ( 20 ), là một bộ chuyển đổi điện áp thành dòng. Chúng tôi nghiên cứu và phân tích mạch này như sau :


(51)

Từ phương trình ( 51 ), chúng tôi tìm thấy ,


(52)

Do đó, dòng tải độc lập với điện trở tải, Rtảivà tỷ suất thuận với điện áp đặt vào vin. Mạch này tăng trưởng một nguồn hiện tại trấn áp điện áp. Tuy nhiên, một thiếu sót thực tiễn của mạch này là không có đầu nối nào của điện trở tải hoàn toàn có thể được nối đất .Thay vào đó, mạch được hiển thị trong Hình ( 21 ) cung ứng bộ quy đổi điện áp thành dòng với một đầu của điện trở tải được nối đất .các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchChúng tôi nghiên cứu và phân tích mạch này bằng cách viết phương trình nút như sau :


(53)

Bình đẳng ở đầu cuối sử dụng thực tiễn là v + = v – XNUMX -. Có năm ẩn số trong các phương trình này ( v +, vin, vra, vvà itải ). Chúng tôi vô hiệu v + và vra để có được ,


(54)

Dòng tải, itải, không phụ thuộc vào vào tải Rtảivà chỉ là một hàm của chênh lệch điện áp, ( vin – v ) .

ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

4-Điện áp mô phỏng mạch chuyển đổi hiện tại

Bộ khuếch đại đảo ngược 7.5 với các trở kháng tổng quát

các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchMối quan hệ của phương trình ( 17 ) thuận tiện được lan rộng ra để gồm có các thành phần không điện trở nếu Rj được thay thế sửa chữa bằng một trở kháng, Zjvà RF được sửa chữa thay thế bởi ZF. Đối với một nguồn vào, như trong Hình 22 ( a ), đầu ra giảm xuống còn


(55)

Vì tất cả chúng ta đang kinh doanh thương mại trong miền tần số, tất cả chúng ta sử dụng các vần âm viết hoa cho các điện áp và dòng điện, do đó đại diện thay mặt cho biên độ phức tạp .Một mạch có ích dựa trên phương trình ( 55 ) là Nhà tích hợp Miller, như trong hình 22 ( b ). Trong ứng dụng này, thành phần phản hồi là một tụ điện, Cvà thành phần nguồn vào là một điện trở, R, Vì vậy


(56)

Trong phương trình (56), s  là toán tử biến đổi Laplace. Đối với tín hiệu hình sin, . Khi chúng ta thay thế các trở kháng này thành phương trình (55), chúng ta có được


(57)

Trong miền tần số phức tạp, 1 / s tương ứng với tích hợp trong miền thời hạn. Đây là tích hợp đảo ngược chính do biểu thức chứa một dấu âm. Do đó điện áp đầu ra là


(58)

Ở đâu vra ( 0 ) là điều kiện kèm theo bắt đầu. Giá trị của vra được tăng trưởng như điện áp trên tụ điện, C, tại thời gian t = KHAI THÁC. Công tắc được đóng để sạc tụ điện với điện áp vra ( 0 ) và sau đó tại t = 0 công tắc nguồn đang mở. Chúng tôi sử dụng các công tắc nguồn điện tử, mà chúng tôi đàm đạo khá đầy đủ hơn trong Chương 16. Trong trường hợp điều kiện kèm theo bắt đầu bằng 0, công tắc nguồn vẫn được sử dụng để đặt lại bộ tích phân về điện áp đầu ra bằng 0 tại thời gian t = 0 .các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchNếu thành phần phản hồi là một điện trở và thành phần nguồn vào là một tụ điện, như trong Hình ( 23 ), mối quan hệ đầu vào-đầu ra trở thành


(59)

Trong miền thời hạn, điều này trở thành


(60)
ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

5- Ví dụ về mô phỏng mạch phân biệt ngược

Mạch đang hoạt động giải trí như một đảo ngược sự độc lạ. Lưu ý rằng các tụ điện nguồn vào, Za = 1 / sC, không phân phối một đường dẫn cho dc. Điều này không tác động ảnh hưởng đến hiệu quả vì đạo hàm của hằng số bằng không. Để đơn thuần, hãy sử dụng tín hiệu đầu vào hình sin. Sắp xếp lại phương trình ( 59 ) và sửa chữa thay thế các giá trị số cho mạch này, chúng tôi thu được


(61)

Điện áp đầu vào được đảo ngược (180 ° shift) bởi mạch này và sau đó được thu nhỏ lại và dịch chuyển lại (90 ° bởi j-operator) theo giá trị của RC Ở đâu .

Kết quả mô phỏng được hiển thị trong Hình ( 24 ) .Các đỉnh dạng sóng nguồn vào ở mức 0.5. Điện áp đầu ra có độ di dời ròng ( độ trễ ) là 90 độ và đỉnh điện áp đầu ra ở mức xê dịch 0.314. Điều này tương thích với tác dụng của phương trình ( 61 ) .Chúng tôi cũng hoàn toàn có thể sử dụng các dạng sóng để chỉ ra rằng mạch này thực thi trách nhiệm của một bộ phân biệt đảo ngược. Chúng tôi sẽ xác nhận rằng dạng sóng đầu ra biểu thị độ dốc của tín hiệu đầu vào nhân với hằng số. Hằng số là mức tăng điện áp của mạch. Tốc độ đổi khác lớn nhất của dạng sóng điện áp nguồn vào xảy ra ở giao thoa 0 của nó. Điều này tương ứng với thời hạn mà dạng sóng đầu ra đạt đến mức tối đa ( hoặc tối thiểu ). Chọn một điểm đại diện thay mặt, giả sử tại time0. 5 ms và sử dụng các kỹ thuật đồ họa, chúng tôi tính độ dốc của dạng sóng điện áp nguồn vào là


(62)

Mở rộng tỷ lệ thay đổi này (nghĩa là ) bằng cách tăng điện áp mạch theo phương trình (60), chúng tôi hy vọng điện áp đầu ra cực đại sẽ là


(63)

Ứng dụng máy tính tựa như 7.6

Trong phần này chúng tôi trình diễn việc sử dụng các mạch op-amp được liên kết với nhau, ví dụ điển hình như bộ tổng hợp và bộ tích hợp, để tạo thành một máy tính tựa như được sử dụng để giải các phương trình vi phân. Nhiều mạng lưới hệ thống vật lý được miêu tả bằng các phương trình vi phân tuyến tính và do đó mạng lưới hệ thống hoàn toàn có thể được nghiên cứu và phân tích với sự trợ giúp của một máy tính tựa như .các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchHãy để chúng tôi xử lý cho hiện tại, i ( t ), trong mạch của Hình 25. Điện áp nguồn vào là tính năng lái xe và các điều kiện kèm theo khởi đầu bằng không. Chúng ta viết phương trình vi phân cho mạch như sau :


(64)

Bây giờ giải quyết cho di / dt, chúng tôi có được

(65)

Chúng tôi biết rằng với t> 0,

(66)

Từ phương trình ( 65 ), tất cả chúng ta thấy rằng – di / dt được hình thành bằng cách tính tổng ba thuật ngữ, được tìm thấy trên Hình 26 ở đầu vào cho bộ khuếch đại tích hợp tiên phong .các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạchBa thuật ngữ được tìm thấy như sau :

KHAI THÁC. Hàm lái xe, -v (t) / L, được hình thành bằng cách chuyển v (t) qua một mùa hè đảo ngược (Mùa hè) với mức tăng, 1 / L.
KHAI THÁC. Ri / L được hình thành bằng cách lấy đầu ra của bộ khuếch đại tích hợp đầu tiên (Integrator 2) và thêm nó ở đầu vào bộ khuếch đại vào đầu ra của bộ khuếch đại tổng hợp (Mùa hè).
KHAI THÁC. Thuật ngữ

(67)
là đầu ra của bộ tích phân thứ hai (Integrator 2). Vì dấu hiệu phải được thay đổi, chúng tôi tổng hợp nó với lợi ích thống nhất đảo ngược mùa hè (Mùa hè).
Đầu ra của bộ tích phân đầu tiên là + i, như được thấy từ phương trình (66). Các hằng số trong phương trình vi phân được thiết lập bằng cách lựa chọn đúng các điện trở và tụ điện của máy tính tương tự. Không có điều kiện ban đầu nào được thực hiện bằng các công tắc trên các tụ điện, như trong hình 22 (b).

Công cụ tích hợp Miller không đảo ngược

các ứng dụng op-amp khác, mô phỏng mạch, mô phỏng mạch, thiết kế mạch

Chúng tôi sử dụng một sửa đổi của trình tạo hiện tại phụ thuộc của phần trước để phát triển một bộ tích hợp không đảo. Mạch được cấu hình như trong hình 27.
Điều này tương tự như mạch của Hình 21, nhưng điện trở tải đã được thay thế bằng điện dung. Bây giờ chúng ta tìm thấy hiện tại, Iload. Điện áp nghịch đảo, V-, được tìm thấy từ sự phân chia điện áp giữa Vo và V- như sau:

(68)

Vì V + = V-, chúng tôi giải quyết và tìm
IL = Vin / R. Lưu ý rằng

(69)

Trong đó s là toán tử biến đổi Laplace. Chức năng Vout / Vin là sau đó

(70)

Như vậy, trong miền thời gian chúng ta có

(71)

Do đó, mạch là một tích hợp không hòn đảo .

ỨNG DỤNG

Phân tích mạch trực tuyến sau với trình mô phỏng mạch TINACloud bằng cách nhấp vào link bên dưới .

6 – Mô phỏng mạch tích hợp không đảo

TÓM TẮT

Bộ khuếch đại hoạt động là một khối xây dựng rất hữu ích cho các hệ thống điện tử. Bộ khuếch đại thực sự hoạt động gần như một bộ khuếch đại lý tưởng với mức tăng rất cao và trở kháng đầu vào gần như vô hạn. Vì lý do này, chúng ta có thể xử lý nó giống như cách chúng ta xử lý các thành phần mạch. Đó là, chúng tôi có thể kết hợp bộ khuếch đại vào các cấu hình hữu ích trước khi nghiên cứu hoạt động bên trong và các đặc tính điện tử. Bằng cách nhận ra các đặc điểm của thiết bị đầu cuối, chúng tôi có thể định cấu hình bộ khuếch đại và các mạch hữu ích khác.
Chương này bắt đầu với một phân tích về bộ khuếch đại hoạt động lý tưởng và với sự phát triển của các mô hình mạch tương đương sử dụng các nguồn phụ thuộc. Các nguồn phụ thuộc mà chúng tôi đã nghiên cứu sớm trong chương này tạo thành các khối xây dựng của các mạch tương đương cho nhiều thiết bị điện tử mà chúng tôi nghiên cứu trong văn bản này.
Sau đó, chúng tôi đã khám phá các kết nối bên ngoài cần thiết để biến op-amp thành bộ khuếch đại đảo ngược, bộ khuếch đại không đảo và bộ khuếch đại nhiều đầu vào. Chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật thiết kế thuận tiện loại bỏ nhu cầu giải các hệ phương trình lớn đồng thời.
Cuối cùng, chúng ta đã thấy cách op-amp có thể được sử dụng để xây dựng nhiều loại mạch phức tạp hơn, bao gồm cả các mạch tương đương với trở kháng âm (có thể được sử dụng để loại bỏ các tác động của trở kháng dương), bộ tích hợp và bộ phân biệt.

5/5 - (1 vote)
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments