ข้อเสนอแนะวงจรเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน

comparators

หากคุณใช้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่ไม่มีผลตอบรับเชิงลบ (OOS) เราสามารถบอกได้ว่าเกิดอะไรขึ้น เปรียบเทียบ. เพื่อที่จะเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไรคุณสามารถทำการทดลองง่ายๆ แต่เป็นภาพ คุณจะต้องมีสิ่งนี้เล็กน้อย: แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเอง, แหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า 9 ... 25V, ตัวต้านทานหลายตัว, คู่ของ LEDs และโวลต์มิเตอร์ (มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล).

โพรบลอจิกที่ง่ายที่สุดนั้นประกอบขึ้นจาก LED และตัวต้านทานดังที่แสดงในรูปที่ 1

เมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกถูกนำไปใช้กับอินพุตโพรบ (คุณสามารถใช้ + U ได้) ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้นและหากอินพุตนั้นเชื่อมต่อกับสายสามัญไฟสีเขียวจะสว่างขึ้น ด้วยความช่วยเหลือของโพรบสถานะเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ในการทดสอบนั้นชัดเจนและเข้าใจได้

ในฐานะที่เป็น“ กระต่าย” ผู้ใดก็ตามที่ไม่ได้คุณภาพสูงและมีราคาแพง เครื่องขยายเสียงในการปฏิบัติงานตัวอย่างเช่น KR140UD608 (708) ในกล่องพลาสติกหรือ K140UD6 (7) ในโลหะกลม

รูปที่ 1 Scheme ของโพรบลอจิกแบบง่าย

ควรสังเกตว่าแม้จะมีหลายกรณี แต่ pinout ของ microcircuits เหล่านี้จะเหมือนกันและสอดคล้องกับที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง มันมักจะเกิดขึ้นที่ pinout ของกล่องพลาสติกและโลหะไม่ตรงกันแม้ว่าในความเป็นจริงพวกมันจะเป็นวงจรขนาดเล็ก ตอนนี้แอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานส่วนใหญ่โดยเฉพาะที่นำเข้ามีอยู่ในกล่องพลาสติกและทุกอย่างทำงานได้ดีและสมบูรณ์แบบและไม่มีความสับสนกับพิน และก่อนหน้านี้จุลภาค“ พลาสติก” ดังกล่าวถูกเรียกว่า“ สินค้าอุปโภคบริโภค” อย่างเหยียดหยามโดยผู้เชี่ยวชาญ

รูปที่ 2 โครงการในเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน

สำหรับการทดลองครั้งแรกเรารวบรวมวงจรที่แสดงในรูปที่ 2 ยังไม่ได้ทำอะไรมาก: แอมพลิไฟเออร์ในการดำเนินงานและโพรบลอจิกที่แสดงในรูปที่ 1 เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน unipolar จ่ายแรงดัน + U unipolar 9 ... 30V ขนาดของความเครียดในการทดลองของเราไม่ได้มีความสำคัญเป็นพิเศษ

นี่เป็นคำถามที่ถูกกฎหมายอย่างสมบูรณ์อาจเกิดขึ้น:“ ทำไมโพรบลอจิกเพราะแอมป์ปฏิบัติการเป็นองค์ประกอบอะนาล็อก” ใช่ แต่ในกรณีนี้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานไม่ทำงานในโหมดรับ แต่อยู่ในโหมดเปรียบเทียบและมีเอาต์พุตเพียงสองระดับ แรงดันไฟฟ้าใกล้กับ 0V เรียกว่าศูนย์โลจิคัลและแรงดันไฟฟ้าใกล้กับ + U เป็นหน่วยโลจิคัล ในกรณีของกำลังสองขั้ว, แรงดันไฟฟ้าที่ใกล้กับ –U สอดคล้องกับศูนย์ตรรกะ

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าซัพพลายไฟ LED ดวงใดดวงหนึ่งจะต้องติดสว่าง เป็นไปไม่ได้ที่จะตอบคำถามที่สีแดงหรือเขียวเนื่องจากทุกอย่างขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานเฉพาะและตามสภาพภายนอกเช่นการรบกวนของเครือข่าย หากคุณใช้ op-amp หลายชนิดเดียวกันผลลัพธ์จะแตกต่างกันมาก

แรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุทของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นถูกควบคุมโดยโวลต์มิเตอร์: ถ้า LED สีแดงติดอยู่โวลต์มิเตอร์จะแสดงแรงดันไฟฟ้าใกล้กับ + U และถ้าไฟ LED สีเขียวติดอยู่

ตอนนี้คุณสามารถลองใช้แรงดันไฟฟ้ากับอินพุตและดูตัวบ่งชี้และโวลต์มิเตอร์ว่าแอมป์การทำงานจะทำงานอย่างไร วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้แรงดันไฟฟ้าโดยการแตะหนึ่งนิ้วในแต่ละอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานและอีกหนึ่งของหมุดไฟ ในกรณีนี้การเรืองแสงของโพรบและการอ่านโวลต์มิเตอร์ควรเปลี่ยน แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจไม่เกิดขึ้น

สิ่งสำคัญคือแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานบางอย่างได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตอยู่ภายในขีด จำกัด : สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว 4 เล็กน้อยและต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว 7 เล็กน้อยนี่คือ "ต่ำลงเล็กน้อยสูงขึ้น" คือ 1 ... 2B ในการดำเนินการทดลองต่อไปหากได้ปฏิบัติตามเงื่อนไขที่ระบุไว้แล้วจำเป็นต้องประกอบโครงร่างที่ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 ข้อเสนอแนะวงจรการดำเนินงานเครื่องขยายเสียง

ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าถูกส่งไปยังอินพุตโดยใช้ตัวต้านทานผันแปร R1, R2 มอเตอร์ที่ควรติดตั้งใกล้กับตำแหน่งตรงกลางก่อนเริ่มการวัด โวลต์มิเตอร์ได้ย้ายไปที่อื่นแล้ว: มันจะแสดงความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างอินพุตโดยตรงกับอินเวอร์ส

จะดีกว่าถ้าโวลต์มิเตอร์นี้เป็นแบบดิจิทัล: ขั้วของแรงดันไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้เครื่องหมายลบจะปรากฏขึ้นบนตัวบ่งชี้ของอุปกรณ์ดิจิตอลและอุปกรณ์ตัวชี้จะ“ หมุนออก” ในทิศทางตรงกันข้าม (คุณสามารถใช้โวลต์มิเตอร์ตัวชี้ที่มีจุดกึ่งกลางของสเกล) นอกจากนี้ความต้านทานอินพุตของโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลนั้นสูงกว่าตัวชี้ดังนั้นค่าการวัดจะแม่นยำมากขึ้น สถานะเอาต์พุตจะถูกกำหนดโดยไฟ LED

มันเหมาะสมที่จะให้คำแนะนำดังกล่าว: มันเป็นการดีกว่าที่จะทำการทดลองง่ายๆเหล่านี้ด้วยมือของคุณเองและไม่เพียงแค่อ่านและตัดสินใจว่าทุกอย่างเรียบง่ายและชัดเจน นี่คือวิธีการอ่านบทช่วยสอนกีตาร์ในขณะที่ไม่เคยหยิบกีตาร์ขึ้นมา เริ่มกันเลย

สิ่งแรกที่ต้องทำคือการตั้งค่ามอเตอร์ตัวต้านทานแบบแปรผันไปที่ตำแหน่งกึ่งกลางในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของแอมป์การดำเนินงานใกล้เคียงกับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า ความไวของโวลต์มิเตอร์ควรขยายให้มากที่สุด แต่อาจจะไม่ทันที แต่ค่อยๆเพื่อไม่ให้อุปกรณ์เผาไหม้

สมมติว่าเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ด้านการดำเนินงานอยู่ในระดับต่ำไฟ LED สีเขียวติดสว่าง หากไม่เป็นเช่นนั้นสถานะนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยการหมุนตัวต้านทานตัวแปร R1 ในลักษณะที่เครื่องยนต์เคลื่อนที่ไปตามวงจร - สามารถทำได้ถึง 0V

ทีนี้เมื่อใช้ตัวต้านทานตัวแปร R1 เราเริ่มเพิ่มแรงดันให้กับอินพุตโดยตรงของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน (ขา 3) โดยสังเกตการอ่านโวลต์มิเตอร์ ทันทีที่โวลต์มิเตอร์แสดงให้เห็นถึงแรงดันไฟฟ้าบวก (แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรง (เทอร์มินัล 3) มีค่ามากกว่าที่ตรงกันข้าม (ขั้ว 2)) ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้น ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจึงสูงหรือตามที่ตกลงกันไว้ก่อนหน้านี้คือหน่วยโลจิคัล

ช่วยหน่อย

แม่นยำยิ่งกว่านั้นไม่ได้เป็นหน่วยทางลอจิคัล แต่อยู่ในระดับสูง: หน่วยทางลอจิกบ่งบอกถึงความจริงของสัญญาณพวกเขากล่าวว่าเหตุการณ์เกิดขึ้น แต่ความจริงข้อนี้หน่วยทางลอจิกสามารถแสดงและระดับต่ำได้ ตัวอย่างเช่นเราสามารถเรียกคืนอินเตอร์เฟส RS-232 ซึ่งแรงดันลบนั้นสอดคล้องกับหน่วยโลจิคัลในขณะที่ศูนย์ตรรกะมีแรงดันไฟฟ้าเป็นบวก แม้ว่าจะอยู่ในรูปแบบอื่น ๆ หน่วยทางลอจิคัลมักจะแสดงออกในระดับสูง

เรายังคงประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์ของเรา เราเริ่มหมุนตัวต้านทาน R1 อย่างระมัดระวังและช้าในทิศทางตรงกันข้ามตามโวลต์มิเตอร์ เมื่อถึงจุดหนึ่งก็จะแสดงเป็นศูนย์ แต่ LED สีแดงจะยังคงสว่าง ไม่น่าจะจับตำแหน่งที่ LED ทั้งสองดับ

ด้วยการหมุนตัวต้านทานต่อไปขั้วของการอ่านโวลต์มิเตอร์จะเปลี่ยนเป็นค่าลบ นี่แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินเวอร์สอินพุท (2) ในค่าสัมบูรณ์สูงกว่าที่อินพุทโดยตรง (3) ไฟ LED สีเขียวสว่างขึ้นแสดงระดับต่ำที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน หลังจากนั้นคุณสามารถหมุนตัวต้านทาน R1 ไปในทิศทางเดียวกันได้ แต่จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น: ไฟ LED สีเขียวไม่ดับและไม่เปลี่ยนความสว่างเลย

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแอมป์ในการทำงานอยู่ในโหมดเปรียบเทียบนั่นคือ ไม่มีข้อเสนอแนะเชิงลบ (บางครั้งถึงกับ PIC)หาก op-amp ทำงานในโหมดแบบเส้นตรงจะมีการตอบรับเชิงลบ (OOS) จากนั้นเมื่อตัวต้านทาน R1 หมุนเครื่องยนต์แรงดันเอาต์พุตจะเปลี่ยนไปตามสัดส่วนของมุมการหมุนอ่านความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตและไม่ดำเนินการเลย ในกรณีนี้ความสว่างของไฟ LED สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่น

จากทั้งหมดข้างต้นเราสามารถสรุปได้: แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แอมป์นั้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่อินพุต ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงสูงกว่าที่อินเวอร์สแรงดันไฟขาออกจะสูง มิฉะนั้น (แรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์สจะสูงกว่าค่าโดยตรง), ระดับเอาต์พุตเป็นศูนย์โลจิคัล

ในช่วงเริ่มต้นของการทดลองนี้ขอแนะนำให้ติดตั้งมอเตอร์ตัวต้านทาน R1, R2 โดยประมาณในตำแหน่งกลาง และจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณตั้งให้เป็นหนึ่งในสามของการหมุนเวียนหรือสองในสาม ใช่จริง ๆ แล้วจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงทุกอย่างจะทำงานในลักษณะเดียวกับที่อธิบายไว้ข้างต้น จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าสัญญาณที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แอมป์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าสัมบูรณ์ของแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงและอินเวอร์ส และขึ้นอยู่กับความต่างศักย์

จากสิ่งที่กล่าวมาสามารถสรุปได้อีกหนึ่งข้อสรุปที่สำคัญ: แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่มีข้อเสนอแนะคือตัวเปรียบเทียบ - ตัวเปรียบเทียบ ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าอ้างอิงหรือแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงจะถูกนำไปใช้กับอินพุตหนึ่งและแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นค่าที่ต้องควบคุมให้กับอินพุตอื่น อินพุตใดที่จะจ่ายแรงดันอ้างอิงจะถูกตัดสินระหว่างการพัฒนาของวงจร

เป็นตัวอย่างรูปที่ 4 แสดงแผนภาพ แบบบูรณาการจับเวลา NE555ที่อินพุตซึ่งมีตัวเปรียบเทียบภายใน 2 ตัวทันที DA1 และ DA2

รูปที่ 4วงจรจับเวลาในตัว NE555

วัตถุประสงค์ของพวกเขาคือการจัดการภายใน ทริกเกอร์ RS. ตรรกะการควบคุมค่อนข้างง่าย: หน่วยโลจิคัลจากเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ DA2 ตั้งค่าทริกเกอร์เป็นหนึ่งและหน่วยโลจิคัลจากผลลัพธ์ของตัวเปรียบเทียบ DA1 รีเซ็ตทริกเกอร์

ตัวแบ่งจะประกอบบนตัวต้านทาน R1 ... R3 ซึ่งจ่ายแรงดันอ้างอิงให้กับอินพุตของตัวเปรียบเทียบ ตัวต้านทานทั้งสามมีความต้านทานเท่ากัน (5K) ซึ่งประกอบด้วย 2/3 และ 1/3 ของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายตามลำดับสำหรับอินเวอร์เตอร์อินเวอร์เตอร์ DA1 และอินเวอร์เตอร์อินพุต DA2

ในแง่ของสิ่งที่เขียนข้างต้นปรากฎว่าหน่วยตรรกะที่เอาท์พุทของตัวเปรียบเทียบ DA1 จะได้รับถ้าแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่อินพุตโดยตรงเกินแรงดันอ้างอิงที่อินเวอร์ส (2 / 3Upit) ทริกเกอร์จะรีเซ็ตเป็นศูนย์

ในการตั้งค่าทริกเกอร์เป็น 1 คุณจะต้องได้รับระดับสูงที่เอาต์พุตของ DA2 ตัวเปรียบเทียบภายใน เงื่อนไขนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อระดับแรงดันที่อินพุทกลับ DA2 น้อยกว่า 1 / 3Upit มันเป็นแรงดันอ้างอิงที่ใช้กับอินพุตโดยตรงของ DA2 เปรียบเทียบ

นี่คือเป้าหมายของคำอธิบายของตัวจับเวลาแบบบูรณาการ NE555 ไม่ได้ตั้งค่าเช่นเดียวกับตัวอย่างของการใช้ op-amp ตัวเปรียบเทียบอินพุตจะแสดงซ่อนอยู่ภายในไมโครเซอร์กิต สำหรับผู้ที่มีความสนใจในการใช้ตัวจับเวลา 555 คุณสามารถแนะนำให้อ่านบทความ "Integrated timer NE555".

ดูเพิ่มเติมที่: ข้อเสนอแนะวงจรเครื่องขยายการดำเนินงาน

Boris Aladyshkin