برداشت انرژی
آیا برداشت انرژی می تواند به رشد IoT کمک کند؟
اسفند ۲۱, ۱۳۹۸
برد
نحوه تعمیر بردهای الکترونیکی- آموزشگاه فنی پویان
فروردین ۶, ۱۳۹۹

آموزش تقویت توان خروجی محرک جریان op-amp

در این آموزش، در مورد آمپلی فایرهای کامپوزیت، ما یک روش تقویتی محرک جریان خروجی op-amp را بررسی خواهیم کرد.

برنامه هایی موجود است که می توانند با یک دستگاه تقویت کننده عملیاتی ایده آل تحقق پیدا کنند، اما به دلیل محدودیت های فیزیکی خاص، در عمل فقط با یک وسیله واقعی چنین چیزی تحقق نمی یابد.

 اغلب می توان از یک آمپلی فایر دوم کمک گرفت و ترکیب این دو، که آمپلی فایر کامپوزیت نامیده می شود، می تواند کاری را انجام دهد که آمپلی فایر اولیه به تنهایی نتوانسته انجام دهد.

آموزش ارزیابی ثبات آمپلی فایرهای کامپوزیت:

معمولا op-amp ثانویه درون حلقه بازخورد آمپر اصلی قرار می گیرد، همانطور که در شکل (a)1  می بینید. تاخیر فازی (پس افت فاز) که توسط دستگاه ثانویه معرفی شده، تمایل به فرسایش حاشیه فاز φm از آمپلی فایر کامپوزیت دارد، بنابراین ممکن است مجبور شویم اقدامات مناسبی برای جبران فرکانس انجام دهیم.

تقویت توان خروجی

( شکل (a)1 نمودار بلوکی یک تقویت کننده (آمپلی فایر) ولتاژ کامپوزیت. (b) مداری برای یافتن بهره حلقه ی باز ac و بهره نویز β/۱  از آمپلی فایر کامپوزیت )

برای ارزیابی ثبات آمپلی فایر کامپوزیت، باید از تکنیک سرعت نزدیکی یا همان (ROC ) استفاده کنیم. این تکنیک به نمودار نیاز دارد.

  • بهره حلقه ی باز ac (a۱ × A۲=) آمپلی فایر کامپوزیت است.
  • بهره نویز آن β /۱ است، جایی که β عامل بازخورد آمپلی فایر کامپوزیت است.

سپس برای شناسایی وضعیت مورد نظرمان به شکل ۲ مراجعه کرده و براساس آن، φm را برآورد می کنیم.

تقویت توان خروجی

 ( شکل۲. (a) اغلب موقعیت های حاشیه ی فاز (b) مستقل از فرکانس و (b) وابسته به فرکانس بهره ی نویز β /۱ مواجه می شود )

برای پیدا کردن ac و β /۱، مدار را مانند شکل(b)1 می شکنیم، که احتمالا امپدانس یا مقاوت ظاهری خروجی آمپلی فایر ثانویه، بسیار کوچکتر از امپدانس شبکه فیدبک ( بازخورد شبکه) است.

( معادله ی ۱ )

تقویت توان خروجی

( معادله ی ۲ )

تقویت توان خروجی

آموزش تقویت توان خروجی محرک جریان op-amp:

بیشترop-amp  به گونه ای طراحی شده اند که جریان های خروجی، بیش از چند ده میلی آمپر را تأمین نمی کنند. به عنوان مثال، ۷۴۱ op-amp می توانند حداکثر ۲۵ میلی آمپر جریان خروجی را تحمل و به کار ببرند. از طرف دیگر، تلاش برای فراتر از این مقدار، برخی از مدارهای نگهدارنده داخلی را فعال می کند که از افزایش بیشتر جریان واقعی جلوگیری شود.

این آموزش به ما می گوید که در چنین شرایطی، احتمالا op-amp عملکرد طولانی مدتی نخواهند داشت، اما حداقل در اثر اتلاف های بیش از حد قدرت (توان) در برابر آسیب های احتمالی، محافظت می شود.

یک روش متداول برای تقویت توان خروجی محرک جریانop-amp  با استفاده از بافر ولتاژ است، که در شکل  (a) 3برای شما آموزش داده است.

تقویت توان خروجی

( آموزش شکل ۳. (a) استفاده از بافر برای تقویت محرک جریان خروجیop-amp. (b) جزئیات شماتیک بافر )

 

عمل Q۱، منبع (یا فشار) جریان برای بار RL است، در حالی که Q۲، جریان را از RL  بیرون می کشد. به همین دلیل گفته می شود که جفت Q۱-Q۲، مرحله ی خروج فشاری – کششی را ایجاد می کنند. ترانزیستورهای Q۳ و Q۴ دارای هدفی دوگانه هستند:

  1. آنها تابعی از نوع دارلینگتون برای افزایش بهره ی جریان از ورودی به خروجی گره فراهم می کنند.
  2. افت ولتاژ بر پایه ی امیتر (منتشر کننده) طوری طراحی شده است که Q۱ و Q۲ را حتی در صورتی که بار خروجی وجود نداشته باشد، رسانا نگه می دارد. به همین علت گفته می شود که Q۱ و Q۲ مرحله ی خروجی کلاس AB را تشکیل می دهند.در این آموزش باید بدانید که عملکرد کلاس AB، مانع از تحریف طبیعی عملکرد کلاس B می شود.

در این آموزش برای آنالیز دقیق تر، به شکل شماتیک کامل ۳ (b) مراجعه کنید، جایی که موارد زیر را دنبال می کنیم:

  • جفت Q۵-Q۶ و Q۷-Q۸ دو آینه جریانی مشترک تشکیل می دهند که همان جریان یک طرفه ( تحت تاثیر قرار گرفته) IBIAS است، جایی که

تقویت توان خروجی

( آموزش معادله ی ۳ )

  • به ترتیب، Q۶ و Q۸ آینه IBIAS و از آنها برای تحت تاثیر قرار دادن Q۳ و Q۴ استفاده کنید. در نتیجه، Q۳ و Q۴ افت ولتاژ بر پایه ی امیتر VEB3 و VBE4 گسترش می دهد.
  • در پاسخ به VEB3 و VBE4 ، Q۱ و Q۲ افت ولتاژ بر پایه ی امیتر VBE1 و VEB2 را توسعه می دهند، به طوری که:

تقویت توان خروجی

( معادله ی ۴ )

  • در صورت نبود هیچ باری، Q۱ و Q۲ باید همان جریان را ترسیم کنند. با توجه به آموزش معادله ی ۴، جریان مشترکی که توسط Q۱ و Q۲ کشیده می شود باید برابر با جریان ترسیم شده ی Q۳ و Q۴ باشد، که IBIAS است. در نتیجه، بدون بار، جریان های جمع کننده شرایط IC1 = IC2 = IC3 = IC4 = IBIAS را جبران می کنند.

در مقاله ی بعدی، این آموزش را با شبیه سازی بافر ولتاژی در PSpice گسترش می دهیم و از آنالیز، برای تقویت محرک خروجی جریان ۷۴۱ op-amp به کار می بریم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *