Precision Rectification Experiment: 11 Steps

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Мен жакында тактыкты оңдоо схемасында эксперимент жасап, кээ бир орой тыянактарды алдым. Тактыкты оңдогучтун схемасы жалпы схема экенин эске алып, бул эксперименттин жыйынтыктары кээ бир маалымдама маалыматтарды бере алат.

Эксперименталдык схема төмөнкүчө. Ыкчам күчөткүч AD8048, негизги параметрлери: 160МГц чоң сигнал өткөрүү жөндөмдүүлүгү, 1000В / бизди өлтүрүү ылдамдыгы. Диод - бул SD101, Schottky диодунун 1ns тескери калыбына келтирүү убактысы. Бардык резистордук маанилер AD8048 маалымат барагына таянуу менен аныкталат.

1 кадам:

Эксперименттин биринчи кадамы: жогоруда көрсөтүлгөн схемада D2ди, D1 кыска туташуусун ажыратып, иштөөчү күчөткүчтүн чоң сигнал жыштыгына жооп табыңыз. Киргизүү сигналынын чокусу 1В тегерегинде сакталат, жыштыгы 1МГцтен 100МГцке өзгөртүлөт, кирүү жана чыгуу амплитудасы осциллограф менен өлчөнөт жана чыңалуу өсүшү эсептелет. Жыйынтыктар төмөнкүчө:

1Мден 100Мге чейинки жыштык диапазонунда толкун формасы байкалуучу олуттуу бурмалоого ээ эмес.

Утуштун өзгөрүүлөрү төмөнкүчө: 1М-1.02, 10М-1.02, 35М-1.06, 50М-1.06, 70М-1.04, 100М-0.79.

Көрүнүп тургандай, бул оп-амптын чоң сигналы 3 дБ чектүү жыштыгы 100 МГцтен бир аз көбүрөөк. Бул жыйынтык негизинен AD8048 колдонмосунда берилген чоң сигнал жыштыгына жооп ийри сызыгына туура келет.

2-кадам:

Эксперименттин экинчи этабында эки SD101A диод кошулду. Кирүү жана чыгууну өлчөөдө, кирүү сигналынын амплитудасы 1В чокусунда калат. Чыгуу толкунунун формасын байкагандан кийин, осциллографтын өлчөө функциясы да кирүүчү сигналдын эффективдүү маанисин жана чыгуу сигналынын периоддук орточо өлчөө жана алардын катышын эсептөө үчүн колдонулат. Жыйынтыктар төмөндөгүдөй (маалыматтар жыштык, орточо чыгым mV, киргизүү rms mV жана алардын катышы: чыгаруу орточо / киргизүү rms):

100 кГц, 306, 673, 0.45

1МГц, 305, 686, 0.44

5MHz, 301, 679, 0.44

10МГц, 285, 682, 0.42

20 МГц, 253, 694, 0.36

30 МГц, 221, 692, 0.32

50 МГц, 159, 690, 0.23

80 МГц, 123, 702, 0.18

100 МГц, 80, 710, 0.11

Көрүнүп тургандай, схема төмөнкү жыштыктарда жакшы оңдоого жетише алат, бирок жыштык көбөйгөн сайын, түзөтүүнүн тактыгы акырындык менен төмөндөйт. Эгерде чыгаруу 100 кГцке негизделген болсо, анда чыгуу болжол менен 30 МГцде 3 дБ төмөндөгөн.

AD8048 оп-ампинин чоң сигналдык биримдиктин өткөрүү жөндөмдүүлүгү 160 МГц. Бул схеманын ызы-чуусу 2, ошондуктан жабык циклдин өткөрүү жөндөмү болжол менен 80МГц (мурда сүрөттөлгөн, чыныгы эксперименталдык жыйынтык 100МГцтен бир аз чоңураак). Түзөтүлгөн өндүрүштүн орточо чыгымы 3 дБга төмөндөйт, бул болжол менен 30 МГц, сыналган схеманын жабык циклинин үчтөн биринен азыраагы. Башкача айтканда, эгер биз тегиздиги 3ВВдан кем болбогон тактыкты оңдогучтун схемасын түзгүбүз келсе, чынжырдын жабык контуру сигналдын эң жогорку жыштыгынан кеминде үч эсе жогору болушу керек.

Төмөндө тесттин толкун формасы. Сары толкун формасы vi терминалынын толкун формасы, ал эми көк толкун формасы vo терминалынын толкун формасы.

3 -кадам:

Жыштык көбөйгөн сайын, сигналдын мезгили кичирейип, кичирейип, ажырым чоңоюп баратат.

4 -кадам:

Оп -амптын чыгышын ушул убакта байкоо (бул vo эмес экенин эске алыңыз) толкун формасы, оп -амптын чыгыш толкуну нөлдүк өтүүгө чейин жана андан кийин катуу бурмаланганын байкоого болот. Төмөндө оптикалык амптын 1МГц жана 10МГц чегиндеги толкун формалары келтирилген.

5 -кадам:

Мурунку толкун формасын push-pull чыгаруу схемасындагы кроссовердик бурмалоого салыштырса болот. Интуитивдүү түшүндүрмө төмөндө келтирилген:

Чыгуу чыңалуусу жогору болгондо, диод толугу менен күйгүзүлөт, бул учурда ал түтүктүн чыңалуусунун олуттуу түрдө төмөндөшүнө ээ жана оп -амптын чыгышы дайыма чыгуучу чыңалуудан бир диодго жогору болот. Бул учурда, оп -амп линиялык күчөтүү абалында иштейт, андыктан чыгаруу толкуну жакшы баш толкуну.

Учурда чыгуу сигналы нөлдөн өтөт, эки диоддун бири өткөрүүдөн үзүлүшкө өтө баштайт, ал эми экинчиси өчүрүүдөн күйгүзүүгө өтөт. Бул өткөөл мезгилде диоддун импедансы өтө чоң жана ачык схема катары болжолдоого болот, андыктан оп -амп учурда сызыктуу абалда иштебейт, бирок ачык циклге жакын. Кирүү чыңалуусунда, оп -амп диодду өткөрүү үчүн максималдуу ылдамдыкта чыгуу чыңалуусун өзгөртөт. Бирок, оп -амптын өлтүрүү ылдамдыгы чектелген жана диодду бир заматта күйгүзүү үчүн чыгуу чыңалуусун жогорулатуу мүмкүн эмес. Мындан тышкары, диоддун өчүрүү же өчүрүү убактысы бар. Ошентип, чыгуу чыңалуусунда боштук бар. Жогорудагы оп-амптын өндүрүшүнүн толкун түрүнөн, чыгуунун чыңалуусун өзгөртүү аракетинде нөлдүн кесилишинин иштеши кантип "күрөшүп" жатканын көрүүгө болот. Кээ бир материалдар, анын ичинде окуу китептери, оп -амптын терс пикирлеринен улам диоддун сызыктуу эместиги баштапкы 1/АФ чейин кыскарганын айтышат. Бирок, иш жүзүндө, чыгуу сигналынын нөлдүк кесилишинин жанында, оп -амп ачык циклге жакын болгондуктан, оп -ампердин терс пикиринин бардык формулалары жараксыз жана диоддун сызыктуу эместигин талдоо мүмкүн эмес. терс пикир принциби.

Эгерде сигналдын жыштыгы дагы көбөйтүлсө, анда ылдамдыктын ылдамдыгы көйгөйү гана эмес, ошондой эле оп -амптын жыштыгынын реакциясы да начарлайт, андыктан чыгуунун толкун формасы өтө начар болуп калат. Төмөндөгү сүрөттө 50 МГц сигнал жыштыгында чыгаруу толкуну көрсөтүлгөн.

6 -кадам:

Мурунку эксперимент AD8048 op amp жана SD101 диодуна негизделген. Салыштыруу үчүн мен аппаратты алмаштыруу үчүн эксперимент жасадым.

Жыйынтыктар төмөнкүчө:

1. Оп күчөткүчтү AD8047 менен алмаштырыңыз. Оп ампинин чоң сигнал өткөрүү жөндөмдүүлүгү (130МГц) AD8048ден (160МГц) бир аз төмөн, ылдамдыктын ылдамдыгы дагы төмөн (750V/us, 8048 is 1000V/us), жана ачык циклдин кирешеси болжол менен 1300, бул дагы 8048 -жылдардагыдан 2400. төмөн.

Эксперименталдык жыйынтыктар (жыштыгы, орточо чыгымы, киргизүү рмдери жана экөөнүн катышы) төмөнкүдөй:

1М, 320, 711, 0.45

10М, 280, 722, 0.39

20М, 210, 712, 0.29

30М, 152, 715, 0.21

Бул анын 3dB өчүрүү 20MHz бир аз азыраак экенин көрүүгө болот. Бул схеманын жабык циклинин өткөрүү жөндөмдүүлүгү болжол менен 65МГц, ошондуктан 3dBнын орточо чыгышы да схеманын жабык циклинин үчтөн биринен аз.

2. SD101ди 2AP9, 1N4148 ж.б. менен алмаштырыңыз, бирок акыркы жыйынтыктар окшош, олуттуу айырма жок, ошондуктан мен аларды бул жерде кайталабайм.

Төмөндө көрсөтүлгөндөй схемада D2ди ачкан схема дагы бар.

7 -кадам:

Аны менен эки диодду колдонгон чынжырдын ортосундагы маанилүү айырмачылык (мындан ары эки түтүктүү схема деп аталат), эки түтүктүү схемада иштөөчү күчөткүч сигналдын нөлдүк өтүшүнө жакын жерде болжол менен ачык цикл абалында гана болот., жана бул чынжыр (мындан ары бир түтүкчө схемасы деп аталат) Ортодогу операция сигнал мезгилинин жарымы үчүн толугу менен ачык цикл абалында болот. Демек, анын сызыктуу эместиги, албетте, эки түтүктүү схемага караганда алда канча олуттуу.

Төмөндө бул схеманын чыгаруу толкуну:

100 кГц, кош түтүктүү схемага окшош, диод күйгүзүлгөндө да боштук бар. Баштапкы жерде кээ бир бүдүрлөр болушу керек. Кирүү сигналы эки 200 омдук резистор аркылуу түз берилет. Муну схеманы бир аз жакшыртуу менен алдын алууга болот. Анын биз төмөндө талкуулай турган көйгөйлөргө эч кандай тиешеси жок. Бул 1 МГц.

8 -кадам:

Бул толкун формасы эки түтүк схемасынан так айырмаланат. Кош түтүктүү схемада бул жыштыкта болжол менен 40 нс кечигүү бар жана бул бир түтүкчөнүн схемасынын кечигүүсү 80 нс жана шыңгыроо бар. Себеби, диод күйгүзүлгөнгө чейин оп-амп толугу менен ачык-айкын болот жана анын чыгышы терс берүү чыңалуусуна жакын, андыктан анын кээ бир ички транзисторлору терең каныккан же терең абалда болушу керек. Киргизүү нөлдөн ашканда, "терең уйку" абалында турган транзисторлор алгач "ойгонот", андан кийин чыгаруу чыңалуусу диодго чейин көтөрүлөт.

Төмөн жыштыктарда, кирүүчү сигналдын өсүү ылдамдыгы жогору эмес, андыктан бул процесстердин эффекттери көрсөтүлбөйт (100к жогорудагыдай) жана жыштык жогору болгондон кийин, кириште сигналдын ылдамдыгы чоң болот, ошентип транзисторду "ойготот". Дүүлүгүү чыңалуусу же ток күчөйт, бул шыңгыроону пайда кылат.

9 -кадам:

5 МГц. Бул жыштыкта негизинен оңдоо жок.

10 -кадам: Жыйынтык

Жогорудагы эксперименттердин негизинде төмөнкү тыянактарды чыгарууга болот:

1. Жыштык өтө төмөн болгондо, диоддун сызыктуу эместиги оп -амптын тереңдигинин терс пикирлери менен жок кылынат жана ар бир схема жакшы оңдоо эффектине ээ болот.

2. Эгерде сиз жогорку жыштыктагы тактыкты оңдоого жеткиңиз келсе, бир түтүк схемасы алгылыктуу эмес.

3. эки түтүктүү микросхемаларда да, оп-амптин ылдамдыгы жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү жогорку жыштыкта оңдоонун тактыгына олуттуу таасирин тийгизет. Бул эксперимент белгилүү бир шарттарда эмпирикалык байланышты пайда кылат: эгерде өндүрүштүн тегиздиги 3 дБ болушу керек болсо, чынжырдын жабык айланма өткөрүү жөндөмү (оптикалык амптын GBW эмес) эң жогорку сигналдан кеминде үч эсе чоң жыштык Жабык контурдун өткөрүү жөндөмдүүлүгү ар дайым оптикалык GBWтен аз же ага барабар болгондуктан, жогорку жыштыктагы сигналды тактык менен оңдоо өтө жогорку GBW опперди талап кылат.

Бул дагы 3 дБ чыгуучу тегиздиктин талабы. Эгерде кирүү сигналынын тилкесинде жогорку өндүрүмдүүлүк талап кылынса, оп -амптын жыштык реакциясы жогору болот.

Жогорудагы жыйынтыктар бул эксперименттин конкреттүү шарттарында гана алынган, жана оп -амфинин өлтүрүү ылдамдыгы эске алынган эмес жана бул жерде абдан маанилүү фактор экени анык. Демек, бул байланыш башка шарттарда колдонулабы же жокпу, автор соттоого батынбайт. Согуштун ылдамдыгын кантип кароо керек, бул дагы талкуулана турган кийинки суроо.

Бирок, тактыкты оңдоо схемасында оп -амптин өткөрүү жөндөмдүүлүгү сигналдын эң жогорку жыштыгынан алда канча чоң болушу керек.