Analog Ölçüm
Texas Instruments LM358 çift işlemsel yükselteç ile ±12 V simetrik beslemeden -3.6 V/V kapalı döngü kazancı sağlayan tek kanallı eviren yükselteç.
Devreye genel bakış
Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.
Bu devre, Texas Instruments LM358 bilgi formu SLOS068AB Şekil 8-1'de yer alan klasik eviren yükselteç uygulamasını içerir. ±12 V simetrik gerilim hatlarından beslenen devre, Av = -RF / RI = -36 kΩ / 10 kΩ = -3.6 V/V kapalı döngü eviren kazanç sunar. Simetrik çift besleme, şaseye göre simetrik çift kutuplu sinyallerin (±0.5 V giriş, ∓1.8 V çıkış üretir) bozulmadan yükseltilmesine olanak tanır. Yüksek açık döngü kazancı eviren ucu sanal şaseye (0 V) kilitlerken, negatif geri besleme yüksek doğrusallık, 152 kHz'e kadar öngörülebilir frekans yanıtı ve düşük çıkış empedansı sağlar.
| Kapalı Döngü Gerilim Kazancı (Av) | -3.6 V/V (-11.13 dB, 180° faz evirme) |
|---|---|
| Giriş Direnci (RI / R1) | 10 kΩ, %1, 0.125 W |
| Geri Besleme Direnci (RF / R2) | 36 kΩ, %1, 0.125 W |
| Giriş Sinyal Aralığı (VI) | ±0.5 V nominal (1.0 V tepeden tepeye) |
| Çıkış Sinyal Aralığı (VO) | ∓1.8 V nominal (3.6 V tepeden tepeye) |
| Besleme Gerilim Hatları (V+ / V-) | ±12 V simetrik (±1.5 V ila ±16 V çalışma aralığı) |
| Küçük Sinyal Bant Genişliği (-3 dB) | ≈ 152 kHz (GBW = 0.7 MHz, gürültü kazancı = 4.6) |
| Giriş Empedansı (ZIN) | 10 kΩ (R1 ile belirlenir) |
LM358 işlemsel yükselteci simetrik ±12 V kaynaklarından beslenir (+12 V pin 8 V+ ucuna, -12 V pin 4 V- ucuna bağlanır). Simetrik hatlar, dahili AB sınıfı çıkış katının 0 V sistem şasesine göre hem pozitif hem negatif yönlerde kesilme olmadan salınabilmesini sağlayarak AC ve çift kutuplu DC sinyallerinin temiz yükseltilmesini mümkün kılar.
Evirmeyen giriş (IN+ / pin 3) doğrudan devre şasesine (0 V) bağlıdır. İşlemsel yükseltecin devasa açık döngü gerilim kazancı (A_OL ≈ 100 dB) ve negatif geri besleme döngüsü, diferansiyel giriş gerilimini V_ID = V+ - V- neredeyse sıfır volta indirger. Böylece pin 2'deki eviren toplama düğümü 0 V potansiyelinde tutularak ideal bir sanal şase oluşturur.
IIN = (VIN - 0V) / (RI) = (0V - VOUT) / (RF)Çıkış gerilimi V_OUT çekildiğinde klasik eviren yükselteç transfer formülü elde edilir:
VOUT = -VIN × (RF) / (RI) = -VIN × (36kΩ) / (10kΩ) = -3.6 × VIN±0.5 V değerindeki bir giriş sinyali 180° faz çevrilerek ∓1.8 V seviyesine yükseltilir.
Eviren uçtaki sanal şase nedeniyle devrenin giriş empedansı tamamen seri giriş direnci R1 tarafından belirlenir:
ZIN = RI = 10kΩGigaohm mertebesinde giriş empedansı sunan evirmeyen yapıların aksine, eviren yükselteç kaynaktan I_IN = ±0.5 V / 10 kΩ = ±50 µA akım çeker. Önceki sinyal üreteçlerinin kazanç zayıflaması hatasını engellemek adına düşük çıkış empedansına (< 10 Ω) sahip olması gerekir.
LM358, 0.7 MHz (700 kHz) kazanç-bant genişliği çarpımı (GBW) ve 0.3 V/µs yükselme hızı (slew rate) sunar. A_N = 1 + RF / RI = 1 + 3.6 = 4.6 V/V kapalı döngü gürültü kazancıyla küçük sinyal -3 dB bant genişliği şu şekilde hesaplanır:
f-3dB ≈ (GBW) / (1 + (RF) / (RI)) = (700kHz) / (4.6) ≈ 152 kHzBüyük çıkış salınımlarında (3.6 V tepeden tepeye), tam güç bant genişliği 0.3 V/µs yükselme hızı kısıtı nedeniyle sinüs dalgasının üçgen dalgaya dönüşmesinden önce yaklaşık 26.5 kHz ile sınırlıdır.
Geri besleme ve giriş direnci oranına göre evrilmiş çıkış gerilimini hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VOUT | Yükseltilmiş çıkış gerilimi | -1.8V |
| VIN | Giriş sinyali gerilimi | 0.5V |
| RF | Geri besleme direnci | 36kΩ |
| RI | Giriş direnci | 10kΩ |
İşlemsel yükselteç kazanç-bant genişliği çarpımı ve gürültü kazancına göre -3 dB kesim frekansını hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| f_{ − 3dB} | Yüksek frekans -3 dB kesim frekansı | 152.2kHz |
| GBW | Kazanç-bant genişliği çarpımı (GBW) | 700kHz |
| RF | Geri besleme direnci | 36kΩ |
| RI | Giriş direnci | 10kΩ |
Yükselme hızı bozulması olmadan tepe çıkış genliğinde ulaşılabilecek maksimum frekansı hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| fFPBW | Tam güç bant genişliği | 26.5kHz |
| SR | Op amp yükselme hızı (slew rate) | 0.3V/µs |
| VP | Tepe çıkış gerilimi genliği | 1.8V |
Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.
| Ref. | Bileşen | Değer | Kılıf | Devredeki rolü | Kaynak |
|---|---|---|---|---|---|
| Çift İşlemsel Yükselteç Texas Instruments LM358P, SLOS068AB Rev. AB; bacak 1 OUT1, bacak 2 IN1-, bacak 3 IN1+, bacak 4 GND/V-, bacak 8 V+. | LM358P | PDIP-8 | Eviren işlemsel yükselteç (A kanalı kullanılır) | Çift İşlemsel Yükselteç: pin yapısı ve veri sayfası | |
| Seri Giriş Direnci 10 kΩ, %1, 0.125 W metal film direnç. Giriş empedansını 10 kΩ olarak ayarlar. | 10kΩ | Axial / 0805 | Giriş sinyali ölçekleme ve empedans belirleme | — | |
| Geri Besleme Direnci 36 kΩ, %1, 0.125 W metal film direnç. Kapalı döngü kazancını -3.6 V/V olarak belirler. | 36kΩ | Axial / 0805 | Kapalı döngü negatif geri besleme | — |
Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.
Çıkış akımı 0 V üzerinden yön değiştirirken LM358 tamamlayıcı çıkış katı ölü bölgeye girer ve sinüzoidal sinyaller üzerinde yüksek frekanslı geçiş distorsiyonu iğneleri oluşturur.
Çıkıştan (pin 1) negatif hatta (-12 V) harici bir pull-down direnci (2 kΩ ila 10 kΩ) bağlayın. Bu, üst NPN transistörünü sürekli akım vermeye zorlayarak devreyi saf A sınıfı modda çalıştırır.
LM358'in giriş PNP Darlington transistörleri her iki girişten dışarı doğru akan bir kutuplama akımına (IB ≈ 20 nA ila 100 nA) sahiptir. IN+ ucunun doğrudan 0 Ω ile şaseye bağlanması RI || RF (7.83 kΩ) üzerinde dengesiz bir gerilim düşümü yaratarak çıkışta DC ofset oluşturur.
Diferansiyel girişlerin gördüğü kaynak empedanslarını eşitlemek için evirmeyen giriş IN+ (pin 3) ile şase arasına seri bir RP = RI || RF ≈ 7.5 kΩ ila 8.2 kΩ dengeleme direnci ekleyin.
0.3 V/µs gibi ılımlı bir yükselme hızı ile 26 kHz üzerindeki büyük genlikli çıkış sinyalleri (3.6 V p-p) yükselme hızı kısıtına takılarak sinüs dalgasının üçgen dalgaya bozulmasına yol açar.
Büyük genlikli sinyalleri 25 kHz altında tutun veya daha yüksek hızlı pin uyumlu bir op amp (örn. 13 V/µs TL072 veya 20 V/µs OPA2134) tercih edin.
Devrenin giriş empedansı yalnızca RI (10 kΩ) tarafından belirlendiğinden, sinyal kaynağının R_kaynak iç empedansı doğrudan RI'ye eklenerek etkin devre kazancını -RF / (RI + R_kaynak) seviyesine düşürür.
Eviren katı düşük empedanslı bir tampondan (< 10 Ω) sürün veya toplam direnç 10 kΩ olacak şekilde R1 değerinden kaynak direncini düşün.
Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.
GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler
Pozitif geri beslemeli 48.5 mV histerezis bandı, 2.5 V referans eşiği ve açık kolektör çıkışına sahip evirmeyen Schmitt tetikleyici yapılandırmasında Texas Instruments LM393 çift diferansiyel komparatör.
3.3V/5V MCU kontrolü için 1N4007 flyback sönümleme diyotu, beyz doyum sürmesi ve besleme dekuplajına sahip ayrık NPN transistörlü alçak taraf 12V röle sürücü devresi.
Entegre devre kullanmadan dönüşümlü LED'leri süren iki transistörlü çapraz bağlı ayrık gevşemeli osilatör.