Atsauksmes darbības pastiprinātāja shēma

Komparatori

Ja jūs izmantojat operatīvo pastiprinātāju bez negatīvām atsauksmēm (OOS), tad mēs noteikti varam pateikt, kas notiek salīdzinātājs. Lai saprastu, kā tas darbojas, varat veikt dažus vienkāršus, bet vizuālus eksperimentus. Jums tas būs vajadzīgs nedaudz: pats darbības pastiprinātājs, barošanas avots ar spriegumu 9 ... 25V, vairāki rezistori, gaismas diožu pāris un voltmetrs (digitālais multimetrs).

Vienkāršākā loģikas zonde ir salikta no gaismas diodēm un rezistoriem, kā parādīts 1. attēlā.

Kad zondes ieejai tiek piemērots pozitīvs spriegums (jūs pat varat pielietot + U), iedegas sarkana gaismas diode, un, ja ieeja ir savienota ar kopēju vadu, iedegas zaļais. Ar šādas zondes palīdzību pārbaudītā darbības pastiprinātāja izejas stāvoklis kļūst skaidrs un saprotams.

Kā eksperimentāls “trusis” ir piemērots jebkurš, kas nav ļoti kvalitatīvs un dārgs darbības pastiprinātājspiemēram, KR140UD608 (708) plastmasas futrāļos vai K140UD6 (7) apaļā metāla.

1. attēls. Vienkāršas loģiskās zondes shēma

Jāatzīmē, ka, neraugoties uz dažādajiem gadījumiem, šo mikroshēmu shēma ir vienāda un atbilst tai, kas parādīta turpmākajās diagrammās. Bieži gadās, ka plastmasas un metāla korpusu pākste nesakrīt, lai gan patiesībā tās ir vienas un tās pašas mikroshēmas. Tagad lielākā daļa operatīvo pastiprinātāju, it īpaši importētie, ir pieejami plastmasas apvalkos, un viss darbojas labi un perfekti, un nav sajaukšanas ar pīnēm. Un agrāk šādas “plastmasas” mikroshēmas speciālisti nicinoši sauca par “patēriņa precēm”.

2. attēls. Darbības pastiprinātāja shēma

Pirmajiem eksperimentiem mēs saliekam shēmu, kas parādīta 2. attēlā. Šeit nav daudz izdarīts: pats operētājsistēmas pastiprinātājs un 1. attēlā parādītā loģiskā zonde ir savienoti ar vienpolāru enerģijas avotu. Barošanas spriegums + U unipolāri 9 ... 30V. Stresa lielumam mūsu eksperimentos nav īpašas nozīmes.

Šeit var rasties pilnīgi pamatots jautājums: “Kāpēc zonde ir loģiska, jo darbības pastiprinātājs ir analogs elements?” Jā, bet šajā gadījumā operatīvais pastiprinātājs nedarbojas pastiprināšanas režīmā, bet salīdzināšanas režīmā, un tam ir tikai divi izvades līmeņi. Spriegumu, kas tuvu 0V, sauc par loģisko nulli, un spriegumu, kas tuvu + U, ir loģiska vienība. Bipolāras enerģijas gadījumā spriegums, kas tuvs –U, atbilst loģiskai nullei.

Pielietojot barošanas spriegumu, ir jādeg vienai no gaismas diodēm. Nav iespējams atbildēt uz jautājumu par to, kurš - sarkans vai zaļš -, jo viss ir atkarīgs no konkrētā darbības pastiprinātāja parametriem un no ārējiem apstākļiem, piemēram, tīkla traucējumiem. Ja lietojat vairākus viena veida op-amp, tad rezultāti būs ļoti atšķirīgi.

Spriegumu pie operatora pastiprinātāja izejas kontrolē voltmetrs: ja deg sarkanā gaismas diode, voltmetrs parādīs spriegumu tuvu + U, un zaļas gaismas diodes gadījumā spriegums būs gandrīz nulle.

Tagad jūs varat mēģināt pielietot spriegumu ieejām un apskatīt indikatorus un voltmetru, kā izturēsies operatīvais pastiprinātājs. Vienkāršākais veids ir pielietot spriegumu, pieskaroties vienam pirkstam pēc kārtas katram operētājsistēmas pastiprinātāja ievadam, bet otram - strāvas tapām. Šajā gadījumā zondes mirdzumam un voltmetra rādījumam vajadzētu mainīties. Bet šīs izmaiņas var nenotikt.

Lieta ir tāda, ka daži darbības pastiprinātāji ir izstrādāti tā, lai ieejas spriegums nepārsniegtu noteiktas robežas: nedaudz augstāks par spriegumu 4. spailē un nedaudz zemāks par barošanas spriegumu 7. spailē. Tas ir “nedaudz zemāks, lielāks” ir 1 ... 2B. Lai turpinātu eksperimentus, izpildot norādīto nosacījumu, būs jāsamontē nedaudz sarežģītāka shēma, kā parādīts 3. attēlā.

3. attēls Atsauksmju pastiprinātāja darbības shēma

Tagad spriegums tiek piegādāts ieejām, izmantojot mainīgos rezistorus R1, R2, kuru motori pirms mērījumu uzsākšanas jāuzstāda vidējā stāvoklī. Tagad voltmetrs ir pārvietots uz citu vietu: tas parādīs sprieguma starpību starp tiešajām un apgrieztajām ieejām.

Labāk, ja šis voltmetrs ir digitālais: sprieguma polaritāte var mainīties, uz digitālās ierīces indikatora parādīsies mīnus zīme, un rādītāja ierīce vienkārši “apgāzīsies” pretējā virzienā. (Jūs varat izmantot rādītāja voltmetru ar skalas viduspunktu.) Turklāt digitālā voltmetra ieejas pretestība ir daudz augstāka nekā rādītāja, tāpēc mērījumu rezultāti būs precīzāki. Izejas statusu nosaka LED indikators.

Ir lietderīgi dot šādu padomu: labāk ir veikt šos vienkāršos eksperimentus ar savām rokām, nevis tikai izlasīt un izlemt, ka viss ir vienkāršs un skaidrs. Tas ir veids, kā lasīt ģitāras apmācību, vienlaikus nepaņemot ģitāru. Tātad, sāksim darbu.

Pirmais, kas jādara, ir iestatīt mainīgā pretestības motorus apmēram vidējā stāvoklī, savukārt spriegums pie operētājsistēmas pastiprinātāja ieejām ir tuvu pusei no barošanas sprieguma. Voltmetra jutība ir jāpalielina, bet varbūt ne uzreiz, bet pakāpeniski, lai ierīce nedegtu.

Pieņemsim, ka operatīvā pastiprinātāja izeja ir zema, deg zaļā gaismas diode. Ja tas tā nav, tad šo stāvokli var sasniegt, pagriežot mainīgo rezistoru R1 tādā veidā, ka motors pārvietojas pa ķēdi - tas praktiski var būt līdz 0V.

Tagad, izmantojot mainīgo rezistoru R1, mēs sākam pievienot spriegumu operatīvā pastiprinātāja tiešajai ieejai (3. tapa), novērojot voltmetra rādījumus. Tiklīdz voltmetrs parāda pozitīvu spriegumu (spriegums pie tiešās ieejas (3. spaile) ir lielāks nekā apgrieztā stāvoklī (2. spaile)), iedegsies sarkana gaismas diode. Tāpēc spriegums pie operatīvā pastiprinātāja izejas ir augsts vai, kā iepriekš norunāts, loģiska vienība.

Neliela palīdzība

Precīzāk, pat nav loģiska vienība, bet gan augsts līmenis: loģiska vienība norāda signāla patiesumu, viņi saka, ir noticis kāds notikums. Bet šī patiesība, šī loģiskā vienība var tikt izteikta un zema. Kā piemēru mēs varam atsaukties uz RS-232 saskarni, kurā negatīvs spriegums atbilst loģiskai vienībai, bet loģiskajai nullei ir pozitīvs spriegums. Lai arī citās shēmās loģiskā vienība visbiežāk tiek izteikta augstā līmenī.

Mēs turpinām savu zinātnisko pieredzi. Mēs sākam uzmanīgi un lēnām pagriezt rezistoru R1 pretējā virzienā, sekojot voltmetram. Noteiktā brīdī tas parādīs nulli, bet sarkanā gaismas diode joprojām iedegsies. Maz ticams, ka tiks uztverts stāvoklis, kurā abi LED indikatori nedeg.

Turpinot rezistora rotāciju, voltmetra rādījumu polaritāte mainīsies arī uz negatīvu. Tas liek domāt, ka spriegums pie apgrieztā ieejas (2) absolūtā vērtībā ir lielāks nekā pie tiešās ieejas (3). Zaļā gaismas diode iedegas, norādot uz zemu līmeni pie operatora pastiprinātāja izejas. Pēc tam jūs varat turpināt pagriezt rezistoru R1 tajā pašā virzienā, bet nekādas izmaiņas nenotiks: zaļā gaismas diode neizdziest un nemaz nemaina spilgtumu.

Šī parādība rodas, ja darbības pastiprinātājs atrodas salīdzināšanas režīmā, t.i. bez negatīvām atsauksmēm (dažreiz pat ar PIC).Ja op-amp darbojas lineārā režīmā, uz to attiecas negatīva atgriezeniskā saite (OOS), tad, kad rezistors R1 motoram griežas, izejas spriegums mainās proporcionāli griešanās leņķim, nolasa sprieguma starpību pie ieejām un nepavisam nav solis. Šajā gadījumā gaismas diodes spilgtumu var vienmērīgi mainīt.

No visa iepriekšminētā mēs varam secināt: spriegums pie operatora pastiprinātāja izejas ir atkarīgs no sprieguma atšķirības pie ieejām. Gadījumā, ja spriegums tiešajā ieejā ir lielāks nekā apgrieztā stāvoklī, izejas spriegums ir augsts. Pretējā gadījumā (spriegums apgrieztā stāvoklī ir lielāks nekā tiešajā), izejas līmenis ir loģiska nulle.

Šī eksperimenta pašā sākumā tika ieteikts aptuveni vidējā stāvoklī uzstādīt rezistoru motorus R1, R2. Un kas notiks, ja jūs sākotnēji tos iestatīsit uz trešdaļu no apgrozījuma vai divām trešdaļām? Jā, faktiski nekas nemainīsies, viss darbosies tāpat, kā aprakstīts iepriekš. No tā mēs varam secināt, ka signāls pie operatīvā pastiprinātāja izejas nav atkarīgs no spriegumu absolūtās vērtības pie tiešās un apgrieztas ieejas. Un tas ir atkarīgs tikai no sprieguma starpības.

No visa teiktā var izdarīt vēl vienu svarīgu secinājumu: darbības pastiprinātājs bez atgriezeniskās saites ir salīdzināšanas līdzeklis - salīdzināšanas līdzeklis. Šajā gadījumā atskaites vai atsauces spriegums tiek pielietots vienai ieejai, un spriegums, kura vērtība ir jākontrolē, otrai ieejai. Kuru ieeju atskaites sprieguma padevei izlemj shēmas izstrādes laikā.

Piemēram, 4. attēlā parādīta diagramma. integrēts taimeris NE555kuru ieejā uzreiz ir 2 iekšējie salīdzinātāji DA1 un DA2.

4. attēlsIntegrēta taimera shēma NE555

Viņu mērķis ir pārvaldīt iekšējo RS sprūda. Vadības loģika ir diezgan vienkārša: loģiskā vienība no salīdzinātāja DA2 izejas iestata sprūdu uz vienu, un loģiskā vienība no salīdzinātāja DA1 izejas atiestata sprūdu.

Rezistoriem R1 ... R3 ir samontēts dalītājs, kas piegādā salīdzināšanas spriegumu salīdzināšanas ierīču ieejām. Visiem trim rezistoriem ir vienādas pretestības (5K), kas veido 2/3 un 1/3 no barošanas sprieguma, kas attiecīgi tiek piegādāti apgrieztā ieejai DA1 un neinvertējošajai ieejai DA2.

Runājot par iepriekš rakstīto, izrādās, ka loģiskā vienība pie salīdzinātāja DA1 izejas tiks iegūta, ja ieejas spriegums pie tiešās ieejas pārsniedz atsauces spriegumu apgrieztā stāvoklī (2 / 3Upit), sprūda tiks atiestatīta uz nulli.

Lai iestatītu sprūdu uz 1, jums jāiegūst augsts līmenis iekšējā salīdzinājuma DA2 izejā. Šis nosacījums tiks sasniegts, ja sprieguma līmenis apgrieztā ieejā DA2 ir mazāks par 1 / 3Upit. Tas ir šāds atskaites spriegums, kas tiek piemērots salīdzinājuma DA2 tiešajai ieejai.

Šeit nav uzstādīts NE555 integrētā taimera apraksta mērķis, tāpat kā op-amp izmantošanas piemērs, ievades salīdzinātāji tiek parādīti paslēpti mikroshēmas iekšpusē. Tiem, kurus interesē taimera 555 lietošana, varat ieteikt izlasīt rakstu "Integrēts taimeris NE555".

Skatīt arī: Atsauksmes par darbības pastiprinātāja shēmām

Boriss Aladyshkin