Feedback ng pagpapatakbo ng circuit ng amplifier

Mga Kumpara

Kung gumagamit ka ng isang pagpapatakbo ng amplifier nang walang negatibong feedback (OOS), pagkatapos ay maaari nating masabi na ang mangyayari paghahambing. Upang maunawaan kung paano ito gumagana, maaari kang gumawa ng ilang mga simple, ngunit visual na mga eksperimento. Kakailanganin mo ng kaunti para dito: ang pagpapatakbo ng amplifier mismo, isang power supply na may boltahe na 9 ... 25V, maraming resistors, isang pares ng mga LED at isang voltmeter (digital multimeter).

Ang pinakasimpleng pagsusuri sa lohika ay tipunin mula sa mga LED at resistors, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Kapag ang isang positibong boltahe ay inilalapat sa pag-input ng pagsisiyasat (maaari mo ring mag-aplay + U), ang pulang LED na ilaw ay, at kung ang koneksyon ay konektado sa isang pangkaraniwang kawad, ang berdeng isa ay sumasalamin. Sa tulong ng tulad ng isang pagsisiyasat, ang output ng estado ng nasubok na pagpapatakbo ng amplifier ay nagiging malinaw at naiintindihan.

Bilang isang pang-eksperimentong "kuneho," ang sinumang hindi masyadong mataas at kalidad ay angkop pagpapatakbo amplifier, halimbawa, ang KR140UD608 (708) sa mga kaso ng plastik o K140UD6 (7) sa bilog na metal.

Larawan 1. Scheme ng isang simpleng lohikal na pagsisiyasat

Dapat pansinin na sa kabila ng iba't ibang mga kaso, ang pinout ng mga microcircuits na ito ay pareho at tumutugma sa ipinapakita sa mga diagram sa ibaba. Madalas itong nangyayari na ang pinout ng mga kaso ng plastik at metal ay hindi tumutugma, kahit na sa katunayan sila ay ang parehong mga microcircuits. Ngayon ang karamihan sa mga operational amplifier, lalo na ang na-import, ay magagamit sa mga kaso ng plastik, at ang lahat ay gumagana nang maayos at perpekto, at walang pagkalito sa mga pinout. At bago, ang mga "plastic" na microcircuits ay walang-katiyakan na tinatawag na "consumer goods" ng mga espesyalista.

Larawan 2. Scheme sa isang operational amplifier

Para sa mga unang eksperimento, tipunin namin ang circuit na ipinakita sa Larawan 2. Hindi gaanong nagawa dito: ang pagpapatakbo ng amplifier mismo at ang lohikal na probe na ipinapakita sa Figure 1 ay konektado sa isang unipolar na mapagkukunan ng kapangyarihan. Supply boltahe + U unipolar 9 ... 30V. Ang laki ng stress sa aming mga eksperimento ay hindi partikular na kahalagahan.

Narito ang isang ganap na lehitimong tanong ay maaaring lumitaw: "Bakit makatuwiran ang probe, dahil ang pagpapatakbo ng amplifier ay isang elemento ng analog?" Oo, ngunit sa kasong ito, ang pagpapatakbo ng amplifier ay hindi gumana sa mode ng pakinabang, ngunit sa mode ng paghahambing, at mayroon lamang itong dalawang antas ng output. Ang isang boltahe na malapit sa 0V ay tinatawag na isang lohikal na zero, at ang isang boltahe na malapit sa + U ay isang lohikal na yunit. Sa kaso ng lakas ng bipolar, ang isang boltahe na malapit sa -U ay tumutugma sa isang lohikal na zero.

Kapag nag-aaplay ng isang boltahe ng supply, ang isa sa mga LED ay dapat na litaw. Imposibleng sagutin ang tanong kung alin, pula o berde, dahil ang lahat ay nakasalalay sa mga parameter ng isang partikular na amplifier ng pagpapatakbo at sa mga panlabas na kondisyon, halimbawa, pagkagambala sa network. Kung kukuha ka ng ilan sa parehong uri ng op-amp, kung gayon ang mga resulta ay magkakaiba.

Ang boltahe sa output ng amplifier ng pagpapatakbo ay kinokontrol ng isang voltmeter: kung ang pulang LED ay nakabukas, ang voltmeter ay magpapakita ng isang boltahe na malapit sa + U, at kung ang berdeng LED ay naiilawan, ang boltahe ay halos zero.

Ngayon ay maaari mong subukang mag-apply ng ilang boltahe sa mga input at tingnan ang mga tagapagpahiwatig at voltmeter kung paano kumilos ang pagpapatakbo ng amplifier. Ang pinakamadaling paraan ay ang mag-aplay ng boltahe sa pamamagitan ng pagpindot sa isang daliri sa pagliko ng bawat input ng pagpapatakbo ng amplifier, at ang iba pang isa sa mga pin ng kuryente. Sa kasong ito, dapat magbago ang glow ng pagsisiyasat at pagbabasa ng voltmeter. Ngunit ang mga pagbabagong ito ay maaaring hindi mangyari.

Ang bagay ay ang ilang mga operational amplifier ay dinisenyo upang matiyak na ang boltahe sa mga input ay nasa loob ng ilang mga limitasyon: bahagyang mas mataas kaysa sa boltahe sa terminal 4 at bahagyang mas mababa kaysa sa boltahe ng supply sa terminal 7. Ang "bahagyang mas mababa, mas mataas" ay 1 ... 2B. Upang ipagpatuloy ang mga eksperimento, na natutupad ang ipinahiwatig na kondisyon, kinakailangan upang mag-ipon ng isang bahagyang mas kumplikadong pamamaraan, na ipinapakita sa Larawan 3.

Larawan 3 Ang pagpapatakbo ng circuit ng pagpapatakbo ng feedback

Ngayon ang boltahe ay ibinibigay sa mga input gamit ang variable na resistors na R1, R2, ang mga motor na dapat na mai-install malapit sa gitnang posisyon bago simulan ang mga sukat. Ang voltmeter ay lumipat na ngayon sa ibang lugar: magpapakita ito ng pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng direkta at kabaligtaran na mga input.

Mas mabuti kung ang voltmeter na ito ay digital: ang polarity ng boltahe ay maaaring magbago, isang minus sign ay lilitaw sa tagapagpahiwatig ng digital na aparato, at ang aparato ng pointer ay "gumulong" sa kabaligtaran ng direksyon. (Maaari kang gumamit ng isang pointer voltmeter na may midpoint sa scale.) Bilang karagdagan, ang paglaban ng input ng isang digital voltmeter ay mas mataas kaysa sa isang pointer, kaya ang mga resulta ng pagsukat ay magiging mas tumpak. Ang katayuan ng output ay matukoy ng tagapagpahiwatig ng LED.

Angkop na magbigay ng gayong payo: mas mahusay na gawin ang mga simpleng eksperimento na ito gamit ang iyong sariling mga kamay, at hindi lamang basahin at magpasya na ang lahat ay simple at malinaw. Ito ay kung paano basahin ang tutorial ng gitara, habang hindi pinipili ang gitara. Kaya magsimula tayo.

Ang unang bagay na dapat gawin ay itakda ang variable na risistor ng risistor sa tungkol sa gitnang posisyon, habang ang boltahe sa mga input ng pagpapatakbo ng amplifier ay malapit sa kalahati ng boltahe ng supply. Ang pagiging sensitibo ng voltmeter ay dapat na-maximize, ngunit marahil hindi agad, ngunit unti-unti, upang hindi masunog ang aparato.

Ipagpalagay na mababa ang output ng pagpapatakbo amplifier, ang berdeng LED ay naka-on. Kung hindi ito ganoon, pagkatapos ang estado na ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-ikot ng variable na risistor R1 sa isang paraan na ang engine ay gumagalaw sa circuit - maaari itong maging praktikal hanggang sa 0V.

Ngayon, gamit ang variable risistor R1, nagsisimula kaming magdagdag ng boltahe sa direktang pag-input ng pagpapatakbo ng amplifier (pin 3), na obserbahan ang pagbabasa ng voltmeter. Sa sandali na ang boltahe ay nagpapakita ng isang positibong boltahe (ang boltahe sa direktang input (terminal 3) ay mas malaki kaysa sa kabaligtaran (terminal 2)), ang pulang LED ay magaan. Samakatuwid, ang boltahe sa output ng amplifier ng pagpapatakbo ay mataas o, tulad ng naunang sumang-ayon, isang lohikal na yunit.

Isang maliit na tulong

Mas tiyak, hindi kahit isang lohikal na yunit, ngunit isang mataas na antas: isang lohikal na yunit ay nagpapahiwatig ng katotohanan ng signal, sabi nila, isang kaganapan ang nangyari. Ngunit ang katotohanan na ito, ang lohikal na yunit na ito ay maaaring ipahayag at mababang antas. Bilang halimbawa, maaalala natin ang interface ng RS-232, kung saan ang isang negatibong boltahe ay tumutugma sa isang lohikal na yunit, habang ang isang lohikal na zero ay may positibong boltahe. Bagaman sa iba pang mga scheme, ang lohikal na yunit ay madalas na ipinahayag sa isang mataas na antas.

Ipagpapatuloy namin ang aming karanasan sa agham. Nagsisimula kami nang maingat at dahan-dahang paikutin ang risistor na R1 sa kabaligtaran ng direksyon, kasunod ng voltmeter. Sa isang tiyak na punto, magpapakita ito ng zero, ngunit ang pulang LED ay magaan pa rin. Ito ay malamang na hindi mahuli ang isang posisyon kung saan ang parehong mga LED ay naka-off.

Sa karagdagang pag-ikot ng risistor, ang polarity ng pagbabasa ng voltmeter ay magbabago rin sa negatibo. Ipinapahiwatig nito na ang boltahe sa kabaligtaran input (2) sa ganap na halaga ay mas mataas kaysa sa direktang input (3). Ang berdeng LED na ilaw ay nagpapahiwatig, na nagpapahiwatig ng isang mababang antas sa output ng pagpapatakbo ng amplifier. Pagkatapos nito, maaari mong magpatuloy na paikutin ang risistor R1 sa parehong direksyon, ngunit walang mga pagbabago na mangyayari: ang berdeng LED ay hindi lumabas at hindi rin binabago ang ningning.

Ang kababalaghan na ito ay nangyayari kapag ang pagpapatakbo ng amplifier ay nasa comparator mode, i.e. nang walang negatibong feedback (kung minsan kahit sa PIC).Kung ang op-amp ay nagpapatakbo sa linear mode, ay sakop ng negatibong feedback (OOS), pagkatapos ay kapag ang risistor R1 engine ay umiikot, ang boltahe ng output ay nagbabago sa proporsyon sa anggulo ng pag-ikot, basahin ang pagkakaiba ng boltahe sa mga input, at hindi sa lahat ng isang hakbang. Sa kasong ito, ang ningning ng LED ay maaaring mabago nang maayos.

Mula sa lahat ng nasa itaas, maaari nating tapusin: ang boltahe sa output ng pagpapatakbo ng amplifier ay nakasalalay sa pagkakaiba ng boltahe sa mga input. Sa kaso kung saan ang boltahe sa direktang pag-input ay mas mataas kaysa sa kabaligtaran, ang output boltahe ay mataas. Kung hindi man (ang boltahe sa kabaligtaran ay mas mataas kaysa sa direktang isa), ang antas ng output ay isang lohikal na zero.

Sa pinakadulo simula ng eksperimento na ito, inirerekumenda na i-install ang risistor motor R1, R2 humigit-kumulang sa gitnang posisyon. At ano ang mangyayari kung una mong itakda ang mga ito sa isang third ng turnover o two-thirds? Oo, talagang walang magbabago, lahat ay gagana sa parehong paraan tulad ng inilarawan sa itaas. Mula dito maaari nating tapusin na ang signal sa output ng amplifier ng pagpapatakbo ay hindi nakasalalay sa ganap na halaga ng mga boltahe sa direkta at kabaligtaran na mga pag-input. At nakasalalay lamang ito sa pagkakaiba ng boltahe.

Mula sa lahat ng nasabi, ang isang mas mahalagang konklusyon ay maaaring iguguhit: isang pagpapatakbo ng amplifier nang walang puna ay isang comparator - isang comparator. Sa kasong ito, ang sanggunian o sanggunian ng sanggunian ay inilalapat sa isang input, at ang boltahe, ang halaga ng kung saan ay dapat na kontrolado, sa ibang input. Aling input upang matustusan ang sanggunian ng sanggunian ay napagpasyahan sa panahon ng pag-unlad ng circuit.

Bilang halimbawa, ang Figure 4 ay nagpapakita ng isang diagram. integrated timer NE555sa input ng kung saan mayroong kaagad 2 panloob na mga comparator DA1 at DA2.

Larawan 4Pinagsamang Timer Circuit NE555

Ang kanilang layunin ay upang pamahalaan ang panloob Pag-trigger ng RS. Ang control logic ay medyo simple: ang lohikal na yunit mula sa output ng kumpara sa paghahambing sa DA2 ay nagtatakda ng gatilyo sa isa, at ang lohikal na yunit mula sa output ng kumpara sa paghahambing ng DA1 ay na-reset ang gatilyo.

Ang isang divider ay tipunin sa mga resistor R1 ... R3, na nagbibigay ng mga sanggunian ng sanggunian sa mga input ng mga comparator. Ang lahat ng tatlong mga resistor ay may parehong pagtutol (5K), na bumubuo ng 2/3 at 1/3 ng supply boltahe, na ibinibigay, ayon sa pagkakabanggit, sa pag-iikot sa input ng DA1 at sa hindi pag-iikot na input ng DA2.

Sa mga tuntunin ng kung ano ang nakasulat sa itaas, lumiliko na ang lohikal na yunit sa output ng paghahambing ng DA1 ay makuha kung ang boltahe ng pag-input sa direktang pag-input ay lumampas sa sanggunian ng sanggunian sa kabaligtaran (2 / 3Upit), ang mag-trigger ay i-reset sa zero.

Upang maitakda ang gatilyo sa 1, kailangan mong makakuha ng isang mataas na antas sa output ng panloob na paghahambing DA2. Makakamit ang kondisyong ito kapag ang antas ng boltahe sa inverted input DA2 ay mas mababa sa 1 / 3Upit. Ito ay tulad ng isang reference boltahe na inilalapat sa direktang pag-input ng kumpara sa DA2.

Narito ang layunin ng paglalarawan ng pinagsamang timer ng NE555 ay hindi nakatakda, tulad ng isang halimbawa ng paggamit ng op-amp, ang mga input ng mga comparator ay ipinapakita na nakatago sa loob ng microcircuit. Para sa mga taong interesado na gamitin ang 555 timer, maaari mong inirerekumenda na basahin ang artikulo "Pinagsama ang timer NE555".

Tingnan din: Mga Circuits Operational Amplifier ng Feedback

Boris Aladyshkin