Poluvalni i punvalni precizni ispravljački krug pomoću op

Ispravljač je sklop koji pretvara izmjeničnu struju (izmjeničnu) u istosmjernu (istosmjernu). Izmjenična struja uvijek mijenja svoj smjer tijekom vremena, ali istosmjerna struja kontinuirano teče u jednom smjeru. U tipičnom ispravljačkom krugu koristimo diode za ispravljanje izmjeničnog na istosmjerni tok. Ali ova metoda ispravljanja može se koristiti samo ako je ulazni napon u krugu veći od napona diode koji je obično 0,7 V. Prethodno smo objasnili diodni poluvalni ispravljač i punovalni ispravljački krug.

Da bi se prevladao ovaj problem, predstavljen je krug preciznog ispravljača. Precizni ispravljač je još jedan ispravljač koji pretvara izmjenični u istosmjerni, ali u preciznom ispravljaču koristimo opcijsko pojačalo za kompenzaciju pada napona na diodi, zbog čega ne gubimo pad od 0,6 V ili 0,7 V na dioda, također krug može biti konstruiran da ima i neki dobitak na izlazu pojačala.

Dakle, u ovom uputstvu pokazat ću vam kako možete izgraditi, testirati, primijeniti i ispraviti pogreške u preciznom ispravljačkom krugu pomoću op-amp-a. Uz to, razgovarat ću i o nekim prednostima i nedostacima ovog sklopa. Dakle, bez daljnjega, krenimo.

Što je krug preciznog ispravljača?

Prije nego što saznamo za precizni ispravljački krug, pojasnimo osnove ispravljačkog kruga.

Gornja slika prikazuje karakteristike idealnog ispravljačkog kruga s njegovim prijenosnim karakteristikama. To implicira kada je ulazni signal negativan, izlaz će biti nula volti, a kada je ulazni signal pozitivan, izlaz će slijediti ulazni signal.

Gornja slika prikazuje praktični ispravljački krug s prijenosnim karakteristikama. U praktičnom ispravljačkom krugu, izlazni valni oblik bit će 0,7 volta manji od primijenjenog ulaznog napona, a prijenosna karakteristika izgledat će poput slike prikazane na dijagramu. U ovom trenutku dioda će se provoditi samo ako je primijenjeni ulazni signal malo veći od naprijed naprijed diode.

Sada osnovne osnove, vratimo svoj fokus natrag na krug preciznog ispravljača.

Rad preciznog ispravljača

Gornji sklop prikazuje osnovni poluvalni precizni ispravljački krug s LM358 Op-pojačalom i 1n4148 diodom. Da biste saznali kako funkcionira op-pojačalo, možete slijediti ovaj sklop op-pojačala.

Gornji krug također vam pokazuje ulazni i izlazni val valnog kruga preciznog ispravljača, koji je točno jednak ulaznom. To je zato što uzimamo povratne informacije s izlaza diode, a op-pojačalo kompenzira pad napona na diodi. Dakle, dioda se ponaša kao idealna dioda.

Sada na gornjoj slici možete jasno vidjeti što se događa kada se pozitivni i negativni poluciklus ulaznog signala primijeni na ulazni terminal Op-pojačala. Sklop također pokazuje karakteristike prijenosa kruga.

Ali u praktičnom krugu nećete dobiti izlaz kao što je prikazano na gornjoj slici, dopustite mi da vam kažem zašto?

U mom osciloskopu, žuti signal na ulazu, a zeleni signal je izlaz. Umjesto poluvalnog ispravljanja, mi dobivamo svojevrsno punovalno ispravljanje.

Gornja slika prikazuje vam kad je dioda isključena, negativni poluciklus signala teče kroz otpornik na izlaz, i zato dobivamo ispravljanje poput cijelog vala, ali to nije stvarno slučaj.

Pogledajmo što se događa kada spojimo 1K opterećenje.

Sklop izgleda poput gornje slike.

Izlaz izgleda poput gornje slike.

Izlaz izgleda ovako, jer smo praktički oblikovali krug djelitelja napona s dva 9,1K i 1K otpornikom, zbog čega je ulazna pozitivna polovica signala upravo prigušena.

Opet, ova gornja slika pokazuje vam što se događa kada promijenim vrijednost otpornika opterećenja na 220R iz 1K.

To nije ni najmanji problem koji ovaj sklop ima.

Gornja slika prikazuje vam stanje podputanja u kojem izlaz kruga ide ispod nula volti i raste nakon određenog skoka.

Gornja slika prikazuje vam stanje podpucavanja za oba gore spomenuta kruga, s opterećenjem i bez opterećenja. To je zato što, kad god ulazni signal padne ispod nule, opcijsko pojačalo pređe u područje negativnog zasićenja i rezultat je prikazana slika.

Još jedan razlog zbog kojeg možemo reći da će, kad god se ulazni napon promijeni s pozitivnog na negativni, proći neko vrijeme prije nego što se pojave povratne informacije op-pojačala i stabilizira izlaz, i to je razlog zašto dobivamo skokove ispod nule volta na izlaz.

To se događa jer koristim optičko pojačalo žele LM358 s niskom stopom ubijanja. Možete se izvući s ovim problemom samo stavljanjem opcijskog pojačala s većom stopom ubijanja. Ali imajte na umu da će se to dogoditi i u višem frekvencijskom području kruga.

Modificirani krug preciznog ispravljača

Gornja slika prikazuje modificirani krug preciznog ispravljača pomoću kojeg možemo smanjiti sve gore spomenute nedostatke i nedostatke. Proučimo sklop i shvatimo kako to radi.

Sada u gornjem krugu možete vidjeti da će se dioda D2 provoditi ako se pozitivna polovina sinusnog signala primijeni kao ulaz. Sada je gore prikazani put (sa žutom linijom) završen i Op-pojačalo djeluje kao invertirajuće pojačalo, ako pogledamo točku P1, napon je 0V jer se u tom trenutku formira virtualno tlo, tako da struja ne može protok kroz otpor R19, a u izlaznoj točki P2 napon je negativan 0,7 V jer op-pojačalo kompenzira pad diode, tako da nema šanse da struja može ići u točku P3. Dakle, tako smo postigli 0V izlaz kad god se pozitivni poluciklus signala primijeni na ulaz Op-pojačala.

Pretpostavimo sada da smo primijenili negativnu polovicu sinusoidnog izmjeničnog signala na ulaz oppojačala. To znači da je primijenjeni ulazni signal manji od 0V.

U ovom je trenutku Dioda D2 u obrnuto pristranom stanju, što znači da je prekinut krug. Gornja slika vam to točno govori.

Kako je Dioda D2 u obrnuto pristranom stanju, struja će teći kroz otpor R22 tvoreći virtualno tlo u točki P1. Sada kada se primijeni negativna polovica ulaznog signala, dobit ćemo pozitivan signal na izlazu kao njegovo invertirajuće pojačalo. I dioda će voditi i dobit ćemo kompenzirani izlaz u točki P3.

Sada će izlazni napon biti -Vin / R2 = Vout / R1

Dakle, izlazni napon postaje Vout = -R2 / R1 * Vin

Promotrimo sada izlaz kruga u osciloskopu.

Praktični izlaz kruga bez ikakvog opterećenja prikazan je na gornjoj slici.

Što se tiče analize kruga, poluvalni ispravljački krug je dovoljno dobar, ali kad je riječ o praktičnom krugu, poluvalni ispravljač jednostavno nema praktičnog smisla.

Iz tog razloga uveden je punvalni krug ispravljača, da bih postigao precizni ispravljač punog vala, samo moram napraviti zbrajno pojačalo i to je u osnovi to.

Precizni ispravljač s punim valom pomoću optičkog pojačala

Da bih napravio punovodni precizni ispravljački krug, upravo sam dodao zbrojno pojačalo na izlaz prethodno spomenutog poluvalnog ispravljačkog kruga. Od točke, P1 do točke P2 osnovni je precizni ispravljački krug, a dioda je tako konfigurirana da na izlazu dobivamo negativni napon.

Od točke, P2 do točke P3 je zbrajno pojačalo, izlaz preciznog ispravljača dovodi se na zbrajno pojačalo kroz otpornik R3. Vrijednost otpora R3 je polovica od R5 ili možete reći da je R5 / 2, to je način na koji postavljamo 2X pojačanje iz op-pojačala.

Ulaz iz točke P1 također se dovodi na sabirajuće pojačalo uz pomoć otpora R4, otpornici R4 i R5 odgovorni su za podešavanje pojačanja op-pojačala na 1X.

Budući da se izlaz iz točke P2 dovodi izravno na zbrajajuće pojačalo s pojačanjem 2X, to znači da će izlazni napon biti dvostruko veći od ulaznog napona. Pretpostavimo da je ulazni napon 2V maksimum, pa ćemo na izlazu dobiti vrh 4V. Istodobno, ulaz izravno napajamo zbrajajućim pojačalom s pojačanjem od 1X.

Sada, kada se dogodi operacija zbrajanja, na izlazu dobivamo zbrojeni napon koji je (-4V) + (+ 2V) = -2V i kao op-pojačalo na izlazu. Kako je op-pojačalo konfigurirano kao invertirajuće pojačalo, dobit ćemo + 2V na izlazu što je točka P3.

Ista se stvar događa kada se primijeni negativni vrh ulaznog signala.

Gornja slika prikazuje konačni izlaz kruga, valni oblik u plavoj boji je ulaz, a valni oblik u žutoj boji izlaz je iz poluvalnog kruga ispravljača, a valni oblik u zelenoj boji je izlaz punovodnog ispravljačkog kruga.

Komponente potrebne

• LM358 op-pojačalo IC - 2
• 6,8K, 1% otpornik - 8
• 1K otpornik - 2
• 1N4148 Dioda - 4
• Daska za kruh - 1
• Žica kratkospojnika - 10
• Napajanje (± 10V) - 1

Shematski dijagram

Dijagram sklopa za poluvalni i punovalni precizni ispravljač koji koristi opcijsko pojačalo dat je u nastavku:

Za ovu demonstraciju sklop je konstruiran u pločici za lemljenje, uz pomoć sheme; Kako bih smanjio parazitsku induktivnost i kapacitivnost, spojio sam komponente što bliže.

Daljnje poboljšanje

Sklop se može dalje modificirati kako bi se poboljšale njegove performanse kao što možemo dodati dodatni filtar kako bi se odbacile visokofrekventne buke.

Ovaj je sklop napravljen samo u svrhu demonstracije. Ako razmišljate o korištenju ovog sklopa u praktičnoj primjeni, morate koristiti optičko pojačalo tipa helikoptera i otpornik visoke preciznosti 0,1 ohma da biste postigli apsolutnu stabilnost.

Nadam se da vam se svidio ovaj članak i da ste iz njega naučili nešto novo. Ako sumnjate, možete pitati u komentarima ispod ili možete koristiti naše forume za detaljnu raspravu.