- Hassas Doğrultucu Devresi nedir?
- Hassas Doğrultucunun Çalışması
- Değiştirilmiş Hassas Doğrultucu Devresi
- Op-Amp kullanarak Hassas Tam Dalga Doğrultucu
- Gerekli Bileşenler
- Şematik diyagram
- Daha Fazla Geliştirme
Doğrultucu, alternatif akımı (AC) Doğru akıma (DC) dönüştüren bir devredir. Alternatif bir akım her zaman zaman içinde yönünü değiştirir, ancak doğru akım sürekli olarak tek yönde akar. Tipik bir doğrultucu devresinde, AC'yi DC'ye doğrultmak için diyotlar kullanırız. Ancak bu düzeltme yöntemi yalnızca, devreye giriş voltajı, diyotun tipik olarak 0,7 V olan ileri voltajından daha büyükse kullanılabilir. Daha önce diyot tabanlı yarım dalga doğrultucu ve tam dalga doğrultucu devresini açıkladık.
Bu sorunun üstesinden gelmek için Hassas Doğrultucu Devresi tanıtıldı. Hassas redresör, AC'yi DC'ye dönüştüren başka bir redresördür, ancak hassas bir redresörde diyot boyunca voltaj düşüşünü telafi etmek için bir op-amp kullanıyoruz, bu yüzden 0.6V veya 0.7V voltaj düşüşünü kaybetmiyoruz. diyot, ayrıca devre, amplifikatörün çıkışında bir miktar kazanca sahip olacak şekilde yapılandırılabilir.
Bu nedenle, bu eğitimde size op-amp kullanarak hassas bir redresör devresini nasıl oluşturacağınızı , test edeceğinizi , uygulayabileceğinizi ve hata ayıklayabileceğinizi göstereceğim. Bunun yanı sıra, bu devrenin bazı artılarını ve eksilerini de tartışacağım. Yani, daha fazla uzatmadan başlayalım.
Hassas Doğrultucu Devresi nedir?
Hassas Doğrultucu Devresini bilmeden önce, doğrultucu devresinin temellerini açıklayalım.
Yukarıdaki şekil, transfer özellikleriyle ideal bir redresör devresinin özelliklerini göstermektedir. Bu, giriş sinyali negatif olduğunda çıkışın sıfır volt olacağı ve giriş sinyali pozitif olduğunda çıkışın giriş sinyalini izleyeceği anlamına gelir.
Yukarıdaki şekil, transfer karakteristikleri ile pratik bir redresör devresini göstermektedir. Pratik bir doğrultucu devresinde, çıkış dalga formu, uygulanan giriş voltajından 0,7 volt daha az olacaktır ve transfer karakteristiği, diyagramda gösterilen şekle benzeyecektir. Bu noktada, diyot yalnızca uygulanan giriş sinyali diyotun ileri voltajından biraz daha büyükse iletecektir.
Şimdi temel unsurları ortadan kaldıralım, odağımızı tekrar hassas redresör devresine çevirelim.
Hassas Doğrultucunun Çalışması
Yukarıdaki devre, bir LM358 Op-Amp ve bir 1n4148 diyotlu temel, yarım dalga hassas bir doğrultucu devresini göstermektedir. Bir op-amp'in nasıl çalıştığını öğrenmek için bu op-amp devresini takip edebilirsiniz.
Yukarıdaki devre, hassas redresör devresinin giriş ve çıkış dalga biçimini de gösterir, bu da girişe tam olarak eşittir. Bunun nedeni, diyotun çıkışından geri bildirimi almamız ve op-amp'in diyot boyunca herhangi bir voltaj düşüşünü telafi etmesidir. Yani diyot ideal bir diyot gibi davranır.
Şimdi yukarıdaki görüntüde, Op-Amp'ın giriş terminaline giriş sinyalinin pozitif ve negatif yarı döngüsü uygulandığında ne olduğunu açıkça görebilirsiniz. Devre ayrıca devrenin transfer özelliklerini de gösterir.
Fakat pratik bir devrede, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi çıktı alamayacaksınız, nedenini söyleyeyim?
Osiloskobumda, girişteki sarı sinyal ve çıkış yeşil sinyaldir. Yarım dalga düzeltme elde etmek yerine, bir tür tam dalga düzeltmesi elde ediyoruz.
Yukarıdaki görüntü, diyot kapalıyken, negatif yarı döngü, direnç üzerinden çıkışa giden sinyalin olduğunu gösterir ve bu nedenle çıktı gibi tam dalga düzeltmesini elde ediyoruz, ancak bu gerçek değil durum.
Bakalım 1K yük bağladığımızda ne olacak .
Devre yukarıdaki resme benziyor.
Çıktı yukarıdaki resme benziyor.
Çıkış böyle görünüyor çünkü pratik olarak iki 9.1K ve 1K dirençli bir voltaj bölücü devresi oluşturduk, bu nedenle sinyalin giriş pozitif yarısı az önce zayıfladı.
Yine yukarıdaki resim, yük direnci değerini 1K'dan 220R'ye değiştirdiğimde ne olduğunu gösteriyor.
Bu, bu devrenin sahip olduğu en küçük problem değil.
Yukarıdaki görüntü size devrenin çıkışının sıfır voltun altına düştüğü ve belirli bir ani yükselmeden sonra yükseldiği bir yetersizlik durumunu gösterir.
Yukarıdaki görüntü, yukarıda bahsedilen devrelerin her ikisi için de yüklü ve yüksüz bir hedef altında kalma durumunu gösterir. Bunun nedeni, giriş sinyali sıfırın altına düştüğünde, op-amp negatif doygunluk bölgesine girer ve sonuç gösterilen görüntüdür.
Giriş voltajı pozitiften negatife her sallandığında, op-amp geri bildirimlerinin devreye girip çıkışı dengelemesinin biraz zaman alacağını ve bu nedenle sıfır voltun altındaki artışları alacağımızı söyleyebiliriz. çıktı.
Bu, düşük bir dönüş oranına sahip bir jöle fasulyesi LM358 op-amp kullandığım için oluyor . Sadece daha yüksek dönüş oranına sahip bir op-amp koyarak bu sorundan kurtulabilirsiniz. Ancak bunun devrenin daha yüksek frekans aralığında da olacağını unutmayın.
Değiştirilmiş Hassas Doğrultucu Devresi
Yukarıdaki şekil, yukarıda belirtilen tüm kusurları ve dezavantajları azaltabileceğimiz, değiştirilmiş bir hassas redresör devresini göstermektedir. Devreyi inceleyelim ve nasıl çalıştığını bulalım.
Şimdi yukarıdaki devrede, sinüzoidal sinyalin pozitif yarısı bir giriş olarak uygulandığında diyot D2'nin ileteceğini görebilirsiniz. Şimdi yukarıda gösterilen yol (sarı çizgi ile) tamamlandı ve Op-amp bir ters çevirici amplifikatör gibi davranıyor, P1 noktasına bakarsak, bu noktada sanal bir toprak oluştuğu için voltaj 0V'dur, bu nedenle akım olamaz Direnç R19 içinden akış ve P2 çıkış noktasında, op-amp diyot düşüşünü telafi ettiği için voltaj negatif 0.7V'dir, bu nedenle akımın P3 noktasına gitmesinin bir yolu yoktur. Böylece, Op-amp girişine sinyalin pozitif bir yarı döngüsü uygulandığında 0V çıkış elde ettik.
Şimdi sinüzoidal AC sinyalinin negatif yarısını op-amp girişine uyguladığımızı varsayalım. Bu, uygulanan giriş sinyalinin 0V'den düşük olduğu anlamına gelir.
Bu noktada, Diyot D2 ters taraflı durumda, yani açık devre. Yukarıdaki resim size tam olarak bunu söylüyor.
Diyot D2 ters taraflı durumda olduğundan, akım P1 noktasında sanal bir zemin oluşturan direnç R22'den akacaktır. Şimdi, giriş sinyalinin negatif yarısı uygulandığında, çıkışta ters çeviren bir amplifikatör olarak pozitif bir sinyal alacağız. Ve diyot hareket edecek ve kompanze edilmiş çıktıyı P3 noktasında alacağız.
Şimdi çıkış voltajı -Vin / R2 = Vout / R1 olacaktır.
Böylece çıkış voltajı Vout = -R2 / R1 * Vin olur
Şimdi osiloskoptaki devrenin çıkışını gözlemleyelim.
Devrenin herhangi bir yük takılmadan pratik çıkışı yukarıdaki resimde gösterilmektedir.
Şimdi, devrenin analizi söz konusu olduğunda, bir yarım dalga doğrultucu devre yeterince iyidir, ancak pratik bir devre söz konusu olduğunda, yarım dalga doğrultucu pratik bir anlam ifade etmiyor.
Bu nedenle, tam dalgalı bir hassas doğrultucu elde etmek için tam dalgalı bir doğrultucu devresi tanıtıldı, sadece bir toplama kuvvetlendiricisi yapmam gerekiyor ve bu temelde bu.
Op-Amp kullanarak Hassas Tam Dalga Doğrultucu
Bir yapmak için tam dalga rektifayer devresi hassas, sadece daha önce bahsedilen yarım dalga rektifayer devresinin çıkışına bir toplama yükselticisi ekledik. P1 noktasından P2 noktasına temel hassas redresör devresidir ve diyot, çıkışta negatif bir voltaj alacak şekilde yapılandırılmıştır.
P2 noktasından P3 noktasına kadar olan nokta toplama kuvvetlendiricidir, hassas redresörden gelen çıktı direnç R3 üzerinden toplama kuvvetlendiricisine beslenir. R3 direncinin değeri R5'in yarısıdır veya R5 / 2 olduğunu söyleyebiliriz, bu, op-amp'den 2X kazancı nasıl ayarlıyoruz.
P1 noktasından gelen giriş, direnç R4 yardımıyla toplama kuvvetlendiricisine de beslenir, dirençler R4 ve R5 op-amp kazancını 1X'e ayarlamaktan sorumludur.
P2 noktasından gelen çıkış, 2X kazanç ile doğrudan toplama kuvvetlendiricisine beslendiğinden, bu, çıkış voltajının giriş voltajının 2 katı olacağı anlamına gelir. Giriş voltajının 2V tepe olduğunu varsayalım, bu nedenle çıkışta 4V tepe alacağız. Aynı zamanda, girişi doğrudan 1X kazançla toplama kuvvetlendiricisine besliyoruz.
Şimdi toplama işlemi gerçekleştiğinde, çıkışta (-4V) + (+ 2V) = -2V ve çıkışta op-amp olarak toplanmış bir voltaj elde ederiz. Op-amp bir ters çevirici amplifikatör olarak yapılandırıldığından, çıkışta P3 noktası olan + 2V alacağız.
Giriş sinyalinin negatif zirvesi uygulandığında da aynı şey olur.
Devrenin son çıkış yukarıdaki görüntü dosyası, mavi dalga giriş olduğu ve sarı 'deki dalga biçimi yarım dalga rektifayer devresinden çıkışı ve yeşil dalga rektifayer devresi tam dalga çıkışıdır.
Gerekli Bileşenler
- LM358 op-amp IC - 2
- 6.8K,% 1 Direnç - 8
- 1K Direnç - 2
- 1N4148 Diyot - 4
- Ekmek Tahtası - 1
- Atlama Telleri - 10
- Güç Kaynağı (± 10V) - 1
Şematik diyagram
Op-amp kullanan yarım dalga ve tam dalga hassas doğrultucu için devre şeması aşağıda verilmiştir:
Bu gösterim için devre, şematik yardımıyla lehimsiz bir devre tahtasında inşa edilmiştir; Parazitik endüktansı ve kapasitansı azaltmak için bileşenleri olabildiğince yakın bağladım.
Daha Fazla Geliştirme
Yüksek frekanslı sesleri reddetmek için ek bir filtre ekleyebileceğimiz gibi, performansını artırmak için devre daha da değiştirilebilir.
Bu devre yalnızca gösteri amaçlı yapılmıştır. Bu devreyi pratik bir uygulamada kullanmayı düşünüyorsanız, mutlak kararlılık elde etmek için kıyıcı tipi bir op-amp ve yüksek hassasiyetli 0.1 ohm direnç kullanmanız gerekir.
Umarım bu makaleyi beğenmiş ve ondan yeni bir şeyler öğrenmişsindir. Herhangi bir şüpheniz varsa, aşağıdaki yorumlarda sorabilir veya detaylı tartışma için forumlarımızı kullanabilirsiniz.