Полуталасни и таласни прецизни исправљачки круг помоћу оп

Исправљач је коло које претвара наизменичну (АЦ) у једносмерну (ДЦ). Наизменична струја увек мења свој смер током времена, али једносмерна струја непрекидно тече у једном смеру. У типичном исправљачком колу користимо диоде за исправљање наизменичне и једносмерне струје. Али овај метод исправљања може се користити само ако је улазни напон у колу већи од предњег напона диоде који је обично 0,7 В. Претходно смо објаснили диодни полуталасни исправљач и пуноталасни исправљачки круг.

Да би се превазишао овај проблем, представљен је круг прецизног исправљача. Прецизни исправљач је још један исправљач који претвара наизменичну у једносмерну струју, али у прецизном исправљачу користимо оптичко појачало за компензацију пада напона на диоди, због чега не губимо пад напона од 0,6 В или 0,7 В на диода, такође се склоп може конструисати да има и неки добитак на излазу појачала.

Дакле, у овом упутству ћу вам показати како можете да направите, тестирате, примените и отклоните грешке у прецизном исправљачком колу користећи оп-појачало. Поред тога, разговараћу и о неким предностима и недостацима овог кола. Дакле, без даљег одлагања, кренимо.

Шта је круг прецизног исправљача?

Пре него што сазнамо за прецизни исправљачки круг, појаснимо основе исправљачког кола.

Горња слика приказује карактеристике идеалног исправљачког кола са његовим преносним карактеристикама. То подразумева када је улазни сигнал негативан, излаз ће бити нула волти, а када је улазни сигнал позитиван, излаз ће следити улазни сигнал.

Горња слика приказује практично исправљачко коло са карактеристикама преноса. У практичном колу исправљача, излазни таласни облик ће бити 0,7 волта мањи од примењеног улазног напона, а преносна карактеристика ће изгледати као слика приказана на дијаграму. У овом тренутку, диода ће се проводити само ако је примењени улазни сигнал нешто већи од предњег напона диоде.

Сада основе не ваљају, вратимо фокус поново на круг прецизног исправљача.

Рад прецизног исправљача

Горње коло приказује основно полуталасно прецизно исправљачко коло са ЛМ358 Оп-појачалом и 1н4148 диодом. Да бисте сазнали како функционише оп-појачало, можете пратити ово коло оп-ампера.

Горњи круг такође вам показује улазни и излазни таласни облик круга прецизног исправљача, који је тачно једнак улазном. То је зато што узимамо повратне информације са излаза диоде и оп-појачало надокнађује сваки пад напона на диоди. Дакле, диода се понаша као идеална диода.

Сада на горњој слици можете јасно видети шта се дешава када се позитивни и негативни полуциклус улазног сигнала примени на улазном терминалу Оп-појачала. Коло такође показује преносне карактеристике кола.

Али у практичном кругу нећете добити излаз као што је приказано на горњој слици, рећи ћу вам зашто?

У мом осцилоскопу, жути сигнал на улазу, а зелени сигнал је излаз. Уместо да добијемо полуталасно исправљање, ми добијамо неку врсту таласног исправљања.

Горња слика приказује вам када је диода искључена, негативни полуциклус сигнала тече кроз отпорник према излазу, и зато добијамо исправљање пуних таласа попут излаза, али ово није стварна случај.

Погледајмо шта се дешава када повежемо 1К оптерећење.

Коло изгледа као на горњој слици.

Излаз изгледа као горња слика.

Излаз изгледа овако јер смо практично формирали коло делитеља напона са два 9,1К и 1К отпорником, због чега је улазна позитивна половина сигнала управо пригушена.

Опет, ова горња слика показује вам шта се дешава када променим вредност отпорника оптерећења на 220Р са 1К.

Ово није ни најмањи проблем који овај склоп има.

Горња слика приказује вам стање подпуцања када излаз кола пада испод нула волти и расте након одређеног скока.

Горња слика приказује вам стање подпуцавања за оба горе поменута кола, са оптерећењем и без оптерећења. То је зато што, кад год улазни сигнал падне испод нуле, оптичко појачало пређе у подручје негативног засићења и резултат је приказана слика.

Још један разлог због којег можемо рећи да ће, кад год се улазни напон пребаци са позитивног на негативни, проћи неко време док повратне информације оп-појачала не уђу у игру и стабилизују излаз, и то је разлог зашто добијамо скокове испод нула волти на оутпут.

То се дешава јер користим оптичко појачало ЛМ358 са желеом са ниском стопом пораста. Можете се извући са овим проблемом само ако ставите оптичко појачало са већом стопом пораста. Али имајте на уму да ће се то десити и у вишем фреквенцијском опсегу кола.

Модификовани круг прецизног исправљача

Горња слика приказује модификовани круг прецизног исправљача помоћу којег можемо смањити све горе поменуте недостатке и недостатке. Проучимо струјни круг и схватимо како то функционише.

Сада у горњем колу можете видети да ће се диода Д2 проводити ако се позитивна половина синусног сигнала примени као улаз. Сада је горе приказана путања (са жутом линијом) завршена и Оп-појачало делује као инвертујући појачавач, ако погледамо тачку П1, напон је 0В јер се у том тренутку формира виртуелно тло, тако да струја не може проток кроз отпорник Р19, а у излазној тачки П2 напон је негативан 0,7 В јер оп-појачало надокнађује пад диоде, тако да нема шансе да струја може ићи у тачку П3. Дакле, тако смо постигли 0В излаз кад год се позитивни полуциклус сигнала примени на улаз Оп-појачала.

Сада претпоставимо да смо негативну половину синусоидног АЦ сигнала применили на улаз оп-амп-а. То значи да је примењени улазни сигнал мањи од 0В.

У овом тренутку, Диода Д2 је у обрнуто пристрасном стању, што значи да је отворени круг. Горња слика вам тачно говори.

Како је Диода Д2 у обрнуто пристрасном стању, струја ће тећи кроз отпорник Р22 формирајући виртуелно тло у тачки П1. Сада када се примени негативна половина улазног сигнала, добићемо позитиван сигнал на излазу као његово инвертујуће појачало. И диода ће водити и добићемо компензовани излаз у тачки П3.

Сада ће излазни напон бити -Вин / Р2 = Воут / Р1

Дакле, излазни напон постаје Воут = -Р2 / Р1 * Вин

Сада посматрајмо излаз кола у осцилоскопу.

Практични излаз кола без икаквог оптерећења приказан је на горњој слици.

Што се тиче анализе кола, полуталасни исправљачки круг је довољно добар, али када је реч о практичном колу, полуталасни исправљач једноставно нема практичног смисла.

Из тог разлога уведено је пуњење таласа у пуном таласу, да бих постигао прецизни исправљач у пуном таласу, само треба да направим сабирно појачало и то је у основи то.

Прецизни исправљач са пуним таласом помоћу оптичког појачала

Да бих направио пун-таласни прецизни исправљачки круг, управо сам додао сумирајуће појачало на излаз претходно поменутог полуталасног исправљачког кола. Од тачке, П1 до тачке П2 је основни круг прецизног исправљача, а диода је тако конфигурисана да на излазу добијамо негативни напон.

Од тачке, П2 до тачке П3 је сумирајуће појачало, излаз из прецизног исправљача доводи се на сумирајуће појачало кроз отпорник Р3. Вредност отпорника Р3 је половина од Р5 или можете рећи да је Р5 / 2, то је начин на који подешавамо 2Кс добитак из оптичког појачала.

Улаз из тачке П1 се такође доводи на сабирајуће појачало уз помоћ отпорника Р4, отпорници Р4 и Р5 су одговорни за подешавање појачања оп-појачала на 1Кс.

Будући да се излаз из тачке П2 доводи директно на сумирајуће појачало са појачањем 2Кс, то значи да ће излазни напон бити двоструко већи од улазног напона. Претпоставимо да је улазни напон 2В максимум, па ћемо на излазу добити врх 4В. У исто време улаз директно напајамо сабирним појачалом са појачањем од 1Кс.

Сада, када се догоди операција збрајања, на излазу добијамо збројени напон који је (-4В) + (+ 2В) = -2В и као оп-појачало на излазу. Како је оп-појачало конфигурисано као инвертујуће појачало, добићемо + 2В на излазу који је тачка П3.

Иста ствар се дешава када се примени негативни врх улазног сигнала.

Горња слика приказује коначни излаз кола, таласни облик у плавој боји је улаз, а таласни облик у жутој боји је излаз из полуталасног исправљачког кола, а таласни облик у зеленој боји је излаз пуног таласа исправљачког кола.

Компоненте потребне

• ЛМ358 оп-појачало ИЦ - 2
• 6.8К, 1% отпорник - 8
• 1К отпорник - 2
• 1Н4148 Диода - 4
• Даска за хлеб - 1
• Јумпер жице - 10
• Напајање (± 10В) - 1

Шематски приказ

Дијаграм кола за полуталасни и пуноталасни прецизни исправљач помоћу оптичког појачала дат је у наставку:

За ову демонстрацију, коло је конструисано у безлемљеној плочи уз помоћ шеме; Да бих смањио паразитску индуктивност и капацитивност, спојио сам компоненте што је могуће ближе.

Даље побољшање

Коло се може даље модификовати како би се побољшале његове перформансе, као што можемо додати додатни филтер како би се одбациле високофреквентне буке.

Ово коло је направљено само у демонстрацијске сврхе. Ако размишљате о употреби овог кола у практичној примени, морате да користите оптички појачавач типа хеликоптер и отпорник високе прецизности од 0,1 ома да бисте постигли апсолутну стабилност.

Надам се да вам се свидео овај чланак и да сте из њега научили нешто ново. Ако сумњате, можете питати у коментарима испод или можете користити наше форуме за детаљну дискусију.