Megtekintések: 222 Szerző: Leah Publish Idő: 2025-01-03 Origin: Telek
Tartalommenü
● Az erősítők képesek -e tovább erősíteni a DC jeleket?
● A DC amplifikáció gyakorlati alkalmazásai
● Hogyan működnek az erősítők?
● Egy erősítő kulcsfontosságú elemei
● Kihívások a DC jelek erősítésében
>> Közvetlen kapcsolt erősítők
>> Chopper stabilizált erősítők
● Tervezés operatív erősítőkkel
● Valós példa egy egyenáramú erősítő áramkörre
● GYIK
>> 1. Mi az DC -vel kapcsolt erősítő?
>> 2. Használhatok egy audio erősítőt a DC jelekhez?
>> 3. Mire használják az operatív erősítőket?
>> 4. Miért használnak egyes erősítők a kapcsoló kondenzátorokat?
>> 5. Hogyan tervezhetek egy áramkört egy kis DC jel erősítésére?
Az erősítők számos elektronikus rendszer alapvető elemei, amelyek a jelek amplitúdójának növelésének létfontosságú funkcióját szolgálják. Amikor azonban megvitatja, hogy egy erősítő képes -e erősíteni egy DC (egyenáramú) jelet, számos tényező jön létre. Ez a cikk belemerül a Az erősítők , amelyek arra összpontosítanak, hogy képesek legyenek kezelni a DC jeleket, az erre a célra alkalmas erősítők típusára és a gyakorlati alkalmazásokra.
Az erősítők olyan eszközök, amelyek növelik a jel teljesítményét, feszültségét vagy áramát. Osztályba lehet sorolni a bemeneti és kimeneti jellemzők alapján:
- Feszültség erősítők: A jel feszültségszintjének növelésére tervezték.
- Teljesítményerősítők: A teljesítményszint növelésére összpontosítva a terhelésekhez hasonló hangszórók vezetésére.
- Az áramerősítők: elsősorban az áramkörön keresztül áramló áram növelése.
A jelek két fő kategóriába sorolhatók:
- AC (váltakozó áram): Azok az jelek, amelyek idővel változnak, jellemzően szinuszos jellegűek.
- DC (közvetlen áram): olyan jelek, amelyek idővel állandóak maradnak.
Az erősítő képessége a DC jelek amplifikálására jelentősen függ a tervtől:
- AC -vel kapcsolt erősítők: A leggyakoribb audio erősítőket az AC jelek erősítésére tervezték. Gyakran tartalmaznak kapcsolódó kondenzátorokat, amelyek blokkolják az egyenáramú alkatrészeket a torzulás megakadályozása és az audio hűség fenntartása érdekében. Ennek eredményeként ezek az erősítők nem képesek hatékonyan erősíteni a DC jeleket, mivel a kondenzátorok megakadályozzák az egyensúlyi állapotú (DC) feszültség áthaladását.
- DC kapcsolt erősítők: Ezeket az erősítőket kifejezetten az AC és a DC jelek kezelésére tervezték. Nem használnak tengelykapcsoló kondenzátorokat, lehetővé téve számukra, hogy zavarás nélkül erősítsék a DC jeleket. Ez a típus elengedhetetlen azokban az alkalmazásokban, ahol mind az AC, mind a DC komponenseknek erősítésre van szükségük, például a műszerezésben és az érzékelő alkalmazásokban.
1. Érzékelő interfészek: Sok érzékelő olyan egyenáramú jelet ad ki, amelynek tovább erősítést igényel a további feldolgozáshoz. Például a hőelemek és a feszültségmérők gyakran dedikált DC erősítőket igényelnek.
2. jel kondicionálás: Az adatgyűjtési rendszerekben a gyenge egyenáramú jelek erősítése elengedhetetlen a pontos mérésekhez.
3. Működési erősítők (OP-AMPS): Az OP-ampkák konfigurációjától függően konfigurálhatók mind az AC, mind a DC jelek amplifikálására. Ezeket széles körben használják különféle elektronikus áramkörökben sokoldalúságuk miatt.
4. Orvosi eszközök: Az olyan orvosi alkalmazásokban, mint az EKG vagy az EEG gépek, az érzékelőkből származó kis DC -jelek erősítése kritikus jelentőségű a pontos diagnosztika szempontjából.
5. Ipari automatizálás: Számos ipari érzékelő lassan változó jeleket hoz létre, amelyeket DC-ként lehet kezelni a megfigyelés és a kontroll céljaira.
Az erősítők aktív alkatrészek, például tranzisztorok vagy operatív erősítők használatával működnek, amelyek egy bemeneti jel alapján szabályozzák az elektromos áram áramlását. Az alapvető művelet magában foglalja:
1. Bemeneti szakasz: A bemeneti jel megérkezik és elkészül az amplifikációhoz.
2. Gain szakasz: A mag amplifikáció itt történik, ahol a bemeneti jel amplitúdója növekszik.
3. Kimeneti szakasz: Az amplifikált jelet a kimeneti terheléshez továbbítják.
- Tranzisztorok: A legtöbb erősítő elsődleges aktív komponense.
- Ellenállások: Az elfogultsághoz és a nyereségszint beállításához használják.
- Kondenzátorok: AC -hez kapcsolt erősítőkben blokkolják az egyenáramú komponenseket, miközben lehetővé teszik az AC jelek átadását.
Az áramkör megtervezésekor egy DC-jel OP-AMP segítségével történő amplifikálására több lépés van:
1. Válassza a Konfiguráció lehetőséget: Döntse el a fordítás vagy a nem invertáló konfigurációk között az alkalmazás igényeit.
2. Állítsa be a nyereséget: Számítsa ki az ellenállási értékeket a kívánt nyereség elérése érdekében a képletekhez hasonló képletek felhasználásával
Nyereség = 1+rf/rin
nem invertáló konfigurációkhoz.
3. tápegység megfontolások: Győződjön meg arról, hogy az áramellátás elegendő feszültséget és áramot biztosíthat az erősítő működéséhez.
A DC jelek erősítése egyedi kihívásokat jelent:
- Offset feszültség: Az erősítő bármely eltolódási feszültsége torzíthatja a kimeneti jelet.
- Zajérzékenység: A DC jelek inkább hajlamosak a zajra, ami befolyásolhatja a pontosságot.
- Termikus sodródás: A hőmérséklet változásai befolyásolhatják az erősítő teljesítményét az idő múlásával.
- Nulla sodródás: Az egyenáramú erősítőknél az egyik jelentős kihívás a nulla sodródás, amelyet a tápegység vagy a környezeti feltételek ingadozása okoz, ami idővel pontatlansághoz vezethet [1].
A közvetlen kapcsolt erősítők lehetővé teszik a jelek zökkenőmentes átmenetét blokkoló kondenzátorok nélkül. Ez a kialakítás különösen hasznos az alacsony frekvenciájú alkalmazásokhoz, ahol a fáziskapcsolatok fenntartása döntő jelentőségű.
A Chopper-stabilizált erősítők olyan technikát használnak, amelyben a bemeneti jelet rendszeresen váltják (apróra vágva) az erősítés előtt, majd az amplifikáció után visszaomlik az eredeti formájába. Ez a módszer jelentősen csökkenti a nulla sodródást és javítja a pontosságot [1].
A műszeres erősítők speciális típusú op-AMP-k, amelyek a pontos alacsony szintű jelerősítéshez készültek, miközben elutasítják a közös módú zajt. Ezeket széles körben használják az orvosi műszerezésben és az érzékelő alkalmazásokban, nagy bemeneti impedanciájuk és kiváló linearitásuk miatt [2].
Az operatív erősítők (OP-AMP-k) sokoldalú alkatrészek, amelyek konfigurálhatók a különféle amplifikációs feladatokhoz, beleértve mind az AC, mind a DC jeleket:
1. Nem invertációs konfiguráció:
- Pozitív nyereséget biztosít.
- A kimenet követi a bemeneti feszültséget egy további nyereséggel, amelyet a visszacsatolás konfigurációjában csatlakoztatott ellenállások határoznak meg.
2. Fordító konfiguráció:
- negatív nyereséget biztosít.
- A kimeneti feszültség fordítottan arányos a bemeneti feszültséggel, de a visszacsatolás ellenállás értékei alapján amplifikálódik.
3. Differenciál konfiguráció:
- Ha két bemeneti jelet összehasonlításra szorul.
- Ideális a zajkibocsátást igénylő alkalmazásokhoz, miközben a kis differenciálfeszültségeket erősíti [4].
Annak szemléltetése érdekében, hogy egy egyszerű op-amp-áramkör miként képes felerősíteni egy kis DC jelet:
1. Tegyük fel, hogy van egy érzékelője, amely 10 mV -t ad ki, amelyet 1 V -ra szeretne erősíteni (100 -as nyereség).
2. Nem invertáló konfiguráció használata:
-Set rin = 1kΩrin = 1kΩ
- Számítsa ki az RF -t a használatával
100 = 1+rf/rin⟹rf = 99kΩ
3. Csatlakoztassa az OP-AMP-t ezekkel az ellenállásokkal, és biztosítsa a megfelelő tápegység szintjét (+12 V/-12V) a megfelelő működés biztosítása érdekében [4].
Összefoglalva: míg sok szokásos audio erősítő nem képes tovább erősíteni a DC jeleket, mivel a csatlakozó kondenzátorokkal történő tervezési korlátozásaik vannak, olyan speciális erősítők léteznek, amelyek hatékonyan képesek kezelni mind az AC, mind a DC jeleket. Ezeknek a különbségeknek a megértése elengedhetetlen a megfelelő erősítő kiválasztásához az adott alkalmazásokhoz, különösen olyan területeken, mint az orvosi műszerek, az ipari automatizálás és az érzékelő technológia.
A DC -hez kapcsolt erősítő lehetővé teszi mind az AC, mind a DC jelek áthaladását anélkül, hogy blokkolnánk bármely alkatrészt, így alkalmassá válik az alkalmazásokra, ahol mindkét típusú jelet erősítésre szorul.
Általában nem; A standard audio erősítőket olyan kondenzátorokkal tervezték, amelyek blokkolják az egyenáramú összetevőket. A speciális audioerősítők azonban módosíthatók vagy kifejezetten erre a célra tervezhetők.
Az operatív erősítők (OP-AMP-k) mind az AC, mind a DC jeleket mind a konfigurációtól függően képesek, és különféle elektronikus áramkörökben használják, például jelkondicionálást és szűrést.
A kapcsoló kondenzátorokat az erősítőkben használják a nem kívánt DC feszültség blokkolására, miközben lehetővé teszik az AC jelek áthaladását, ezáltal megakadályozva a torzulást az audio alkalmazásokban.
A kis egyenáramú jel amplifikálására szolgáló áramkör megtervezéséhez válassza az OP-AMP konfigurációt (invertálás vagy nem invertálás), állítsa be a nyereséget az ellenállási értékek felhasználásával az Ön igényei szerint, és győződjön meg arról, hogy az áramellátás megfelel-e a szükséges előírásoknak.
[1] https://www.utmel.com/blog/categories/amplifiers/introduction-dc-amplifier
[2] https://electronics.stackexchange.com/questions/439521/using-op-amp-to-amplify-dc
[3] https://www.youtube.com/watch?v=flylywfn3cs
[4] https://www.instructables.com/operational-amplifier-as-dc-amplifier/
[5] https://www.zhinst.com/europe/en/blogs/use-your-lock-ampliel-tunable-low-pass-filter-measure-dc-signals
