- Apakah yang dimaksudkan dengan Precision Rectifier Circuit?
- Kerja Precision Rectifier
- Litar Penyearah Ketepatan yang Diubah
- Precision Full Wave Rectifier menggunakan Op-Amp
- Komponen Diperlukan
- Gambarajah skematik
- Peningkatan Lanjutan
Penyearah adalah litar yang menukar arus bolak-balik (AC) ke Arus terus (DC). Arus bergantian selalu mengubah arahnya dari masa ke masa, tetapi arus terus mengalir secara berterusan dalam satu arah. Dalam litar penerus khas, kami menggunakan diod untuk membetulkan AC ke DC. Tetapi kaedah pembetulan ini hanya dapat digunakan jika voltan masukan ke litar lebih besar daripada voltan hadapan diod yang biasanya 0.7V. Kami sebelum ini menjelaskan litar penyearah gelombang separuh berasaskan diod dan litar penerus gelombang penuh.
Untuk mengatasi masalah ini, Precision Rectifier Circuit diperkenalkan. Penyearah ketepatan adalah penerus lain yang menukar AC ke DC, tetapi dalam penerus ketepatan kami menggunakan op-amp untuk mengimbangi penurunan voltan merentasi dioda, itulah sebabnya kami tidak kehilangan kejatuhan voltan 0.6V atau 0.7V di seluruh dioda, juga litar dapat dibina untuk mendapatkan keuntungan pada keluaran penguat juga.
Oleh itu, dalam tutorial ini, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana anda boleh membina, menguji, menggunakan, dan menyahpepijat litar penyearah ketepatan menggunakan op-amp. Di samping itu, saya juga akan membincangkan beberapa kebaikan dan keburukan litar ini. Jadi, tanpa basa-basi lagi, mari kita mulakan.
Apakah yang dimaksudkan dengan Precision Rectifier Circuit?
Sebelum kita mengetahui mengenai Precision Rectifier Circuit, mari kita jelaskan asas litar penerus.
Rajah di atas menunjukkan ciri-ciri litar penerus yang ideal dengan ciri pemindahannya. Ini menyiratkan apabila isyarat input negatif, output akan menjadi nol volt dan ketika isyarat input positif output akan mengikuti isyarat input.
Rajah di atas menunjukkan litar penerus praktikal dengan ciri pemindahannya. Dalam litar penerus praktikal, bentuk gelombang output akan kurang 0,7 volt daripada voltan input yang digunakan, dan ciri pemindahan akan kelihatan seperti gambar yang ditunjukkan dalam rajah. Pada ketika ini, dioda hanya akan berlaku sekiranya isyarat input yang dikenakan sedikit lebih besar daripada voltan hadapan diod.
Sekarang asasnya tidak dapat dilupakan, mari kita beralih kembali ke litar penerus ketepatan.
Kerja Precision Rectifier
Litar di atas menunjukkan litar penyearah ketepatan gelombang separuh asas dengan Op-Amp LM358 dan dioda 1n4148. Untuk mengetahui bagaimana op-amp berfungsi, anda boleh mengikuti litar op-amp ini.
Litar di atas juga menunjukkan bentuk gelombang input dan output litar penerus ketepatan, yang sama dengan input. Ini kerana kami mengambil maklum balas dari output dioda dan op-amp mengimbangi sebarang penurunan voltan di dioda. Jadi, diod berkelakuan seperti diod yang ideal.
Sekarang dalam gambar di atas, anda dapat melihat dengan jelas apa yang berlaku apabila isyarat putaran positif dan negatif separuh isyarat diterapkan di terminal input Op-Amp. Litar juga menunjukkan ciri pemindahan litar.
Tetapi dalam rangkaian praktikal, anda tidak akan mendapat output seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas, izinkan saya memberitahu anda mengapa?
Dalam osiloskop saya, isyarat kuning dalam input, dan isyarat hijau adalah outputnya. Daripada mendapatkan pembetulan gelombang separuh, kita mendapat semacam pembetulan gelombang penuh.
Gambar di atas menunjukkan kepada anda apabila diod dimatikan, separuh kitaran negatif adalah isyarat mengalir melalui perintang ke output, dan itulah sebabnya kami mendapat pembetulan gelombang penuh seperti output, tetapi ini bukan sebenarnya kes.
Mari lihat apa yang berlaku semasa kita menyambungkan beban 1K.
Litar kelihatan seperti gambar di atas.
Keluarannya seperti gambar di atas.
Keluarannya kelihatan seperti ini kerana kita secara praktikal telah membentuk litar pembahagi voltan dengan dua perintang 9.1K dan 1K, sebab itulah masukan positif isyarat separuh baru dilemahkan.
Sekali lagi, gambar di atas ini menunjukkan kepada anda apa yang berlaku apabila saya menukar nilai perintang beban menjadi 220R dari 1K.
Ini bukan masalah paling sedikit yang dihadapi oleh litar ini.
Gambar di atas menunjukkan keadaan undershoot di mana output litar berada di bawah sifar volt dan naik selepas lonjakan tertentu.
Gambar di atas menunjukkan kepada anda keadaan undershoot untuk kedua-dua litar yang disebutkan di atas, dengan beban dan tanpa beban. Ini kerana, setiap kali isyarat input berada di bawah sifar, op-amp masuk ke kawasan tepu negatif dan hasilnya adalah gambar yang ditunjukkan.
Sebab lain yang boleh kita katakan bahawa, setiap kali voltan input berubah dari positif ke negatif, akan memerlukan sedikit masa sebelum maklum balas op-amp dimainkan dan menstabilkan output, dan inilah sebabnya mengapa kita mendapat lonjakan di bawah nol volt pada pengeluaran.
Ini berlaku kerana saya menggunakan op-amp kacang jeli LM358 dengan kadar slew rendah. Anda dapat mengatasi masalah ini, hanya dengan meletakkan op-amp dengan kadar slew yang lebih tinggi. Tetapi ingat bahawa ini juga akan berlaku pada julat frekuensi litar yang lebih tinggi.
Litar Penyearah Ketepatan yang Diubah
Gambar di atas menunjukkan litar penyearah ketepatan yang diubah suai di mana kita dapat mengurangkan semua kekurangan dan kekurangan yang disebutkan di atas. Mari kaji litar dan ketahui bagaimana ia berfungsi.
Sekarang di litar di atas, anda dapat melihat bahawa dioda D2 akan berfungsi sekiranya separuh positif sinusoidal diterapkan sebagai input. Sekarang jalan yang ditunjukkan di atas (dengan garis kuning) selesai dan Op-amp bertindak sebagai penguat terbalik, jika kita melihat titik P1, voltan adalah 0V kerana tanah maya terbentuk pada ketika itu, jadi arus tidak dapat mengalir melalui perintang R19, dan pada titik output P2, voltan negatif 0.7V kerana op-amp mengimbangi penurunan diod, jadi tidak mungkin arus dapat menuju ke titik P3. Jadi, begitulah kita telah mencapai output 0V setiap kali kitaran separuh positif isyarat diterapkan pada input Op-amp.
Sekarang mari kita anggap bahawa kita telah menggunakan separuh negatif sinyal AC sinusoidal pada input op-amp. Ini bermaksud isyarat input yang diterapkan kurang dari 0V.
Pada ketika ini, Diod D2 berada dalam keadaan bias terbalik yang bermaksud litar terbuka. Gambar di atas memberitahu anda bahawa.
Oleh kerana Diod D2 berada dalam keadaan bias terbalik, arus akan mengalir melalui perintang R22 membentuk tanah maya pada titik P1. Sekarang apabila separuh negatif sinyal input diterapkan, kita akan mendapat isyarat positif dalam output sebagai penguat terbalik. Dan diod akan berjalan dan kita akan mendapat keluaran pampasan pada titik P3.
Sekarang voltan keluaran akan menjadi -Vin / R2 = Vout / R1
Jadi voltan keluaran menjadi Vout = -R2 / R1 * Vin
Sekarang mari kita perhatikan output litar di osiloskop.
Keluaran praktikal litar tanpa beban yang dilampirkan ditunjukkan pada gambar di atas.
Sekarang untuk analisis litar, litar penerus separuh gelombang cukup baik, tetapi ketika menggunakan litar praktikal, penerus setengah gelombang tidak masuk akal.
Oleh sebab itu, litar penerus gelombang penuh diperkenalkan, untuk mencapai penerus ketepatan gelombang penuh, saya hanya perlu membuat penguat penjumlahan, dan itulah asasnya.
Precision Full Wave Rectifier menggunakan Op-Amp
Untuk membuat litar penerus ketepatan gelombang penuh, saya baru sahaja menambah penguat penjumlahan pada output dari litar penerus separuh gelombang yang disebutkan sebelumnya. Dari sudut, P1 ke titik P2 adalah litar penerus ketepatan asas dan dioda dikonfigurasikan sehingga kita mendapat voltan negatif pada output.
Dari titik, P2 ke titik P3 adalah penguat penjumlahan, output dari penerus ketepatan diumpankan ke penguat penjumlahan melalui perintang R3. Nilai perintang R3 adalah separuh daripada R5 atau anda boleh mengatakan bahawa R5 / 2 itulah bagaimana kita menetapkan keuntungan 2X dari op-amp.
Input dari titik P1 juga disalurkan ke penguat penjumlahan dengan bantuan perintang R4, perintang R4 dan R5 bertanggung jawab untuk mengatur keuntungan op-amp menjadi 1X.
Oleh kerana output dari Titik P2 diumpankan secara langsung ke penguat penjumlahan dengan keuntungan 2X, itu bermaksud voltan output akan menjadi 2 kali ganda dari voltan input. Mari kita anggap voltan input adalah puncak 2V, jadi kita akan mendapat puncak 4V pada output. Pada masa yang sama, kami langsung memasukkan input ke penguat penjumlahan dengan keuntungan 1X.
Sekarang apabila operasi penjumlahan berlaku, kita mendapat voltan penjumlahan pada output yang (-4V) + (+ 2V) = -2V dan sebagai op-amp pada output. Oleh kerana op-amp dikonfigurasikan sebagai penguat terbalik, kita akan mendapat + 2V pada output yang merupakan titik P3.
Perkara yang sama berlaku apabila puncak negatif isyarat input digunakan.
Gambar di atas menunjukkan output akhir litar, bentuk gelombang dengan warna biru adalah Input dan bentuk gelombang dalam Kuning adalah keluaran dari litar penerus separuh gelombang, dan bentuk gelombang dalam warna hijau adalah keluaran dari litar penerus gelombang penuh.
Komponen Diperlukan
- LM358 op-amp IC - 2
- 6.8K, 1% Perintang - 8
- Perintang 1K - 2
- 1N4148 Diod - 4
- Papan Roti - 1
- Wayar Jumper - 10
- Bekalan Kuasa (± 10V) - 1
Gambarajah skematik
Gambarajah litar untuk penerus ketepatan gelombang separuh dan gelombang penuh menggunakan op-amp diberikan di bawah:
Untuk demonstrasi ini, litar dibina di papan roti tanpa solder, dengan bantuan skema; Untuk mengurangkan induktansi dan kapasitansi parasit, saya telah menghubungkan komponen sedekat mungkin.
Peningkatan Lanjutan
Litar dapat diubah lebih jauh untuk meningkatkan kinerjanya seperti kita dapat menambahkan penapis tambahan untuk menolak suara frekuensi tinggi.
Litar ini dibuat hanya untuk tujuan demonstrasi sahaja. Sekiranya anda berfikir untuk menggunakan litar ini dalam aplikasi praktikal, anda harus menggunakan op-amp jenis pencincang dan perintang 0.1 ohm berketepatan tinggi untuk mencapai kestabilan mutlak.
Saya harap anda menyukai artikel ini dan mengetahui sesuatu yang baru. Sekiranya anda mempunyai keraguan, anda boleh bertanya dalam komen di bawah atau boleh menggunakan forum kami untuk perbincangan terperinci.