Entegre Devrelerin Temelleri

Bir electronic circuit belirli bir amaç için bağlanmış bir grup elektronik bileşendir.

Birkaç ayrı elektronik bileşen ve bağlantı gerektirdiği için basit bir elektronik devre kolayca tasarlanabilir. Bununla birlikte, karmaşık bir elektronik devre tasarlamak, daha fazla sayıda ayrı elektronik bileşen ve bunların bağlantılarını gerektirdiğinden zordur. Ayrıca bu tür karmaşık devreleri inşa etmek zaman alır ve bunların güvenilirliği de daha azdır. Bu zorluklar Entegre Devreler ile aşılabilir.

Entegre Devre (IC)

Birden fazla elektronik bileşen, tek bir yarı iletken malzeme yongası üzerinde birbirine bağlanırsa, bu yonga bir Integrated Circuit (IC). Hem aktif hem de pasif bileşenlerden oluşur.

Bu bölümde IC'lerin avantajları ve türleri anlatılmaktadır.

Entegre Devrelerin Avantajları

Entegre devreler birçok avantaj sunar. Aşağıda tartışılmaktadır -

• Compact size - Belirli bir işlevsellik için, ayrı bir devre kullanılarak oluşturulmuş olana kıyasla, IC'leri kullanarak daha küçük boyutlu bir devre elde edebilirsiniz.

• Lesser weight- IC'lerle oluşturulmuş bir devre, aynı IC işlevini uygulamak için kullanılan ayrı bir devrenin ağırlığına kıyasla daha hafiftir. ayrık bir devre kullanılarak oluşturulmuş olana kıyasla IC'leri kullanarak.

• Low power consumption - IC'ler, daha küçük boyutları ve yapıları nedeniyle geleneksel bir devreye göre daha düşük güç tüketir.

• Reduced cost - IC'ler, fabrikasyon teknolojileri ve ayrık devrelerden daha az malzeme kullanımı nedeniyle ayrık devrelerden çok daha düşük maliyetle mevcuttur.

• Increased reliability - Daha az bağlantı kullandıkları için, IC'ler dijital devrelere kıyasla daha fazla güvenilirlik sunar.

• Improved operating speeds - IC'ler, anahtarlama hızları ve daha az güç tüketimi nedeniyle gelişmiş hızlarda çalışır.

Entegre Devre Türleri

Entegre devreler iki tiptedir − Analog Integrated Circuits and Digital Integrated Circuits.

Analog Tümleşik Devreler

Sinyal genliğinin tüm sürekli değerleri aralığında çalışan entegre devrelere denir. Analog Integrated Circuits. Bunlar ayrıca burada tartışıldığı gibi iki türe ayrılmıştır -

• Linear Integrated Circuits- Voltajı ve akımı arasında doğrusal bir ilişki varsa, bir analog IC'nin Doğrusal olduğu söylenir. 8-pinli Dual In-line Package (DIP) op-amp olan IC 741, Doğrusal IC'nin bir örneğidir.

• Radio Frequency Integrated Circuits- Gerilim ve akımı arasında doğrusal olmayan bir ilişki varsa, bir analog IC'nin Doğrusal Olmayan olduğu söylenir. Doğrusal Olmayan IC, Radyo Frekansı IC olarak da adlandırılır.

Dijital Tümleşik Devreler

Entegre devreler, sinyal genliğinin tüm sürekli değerleri aralığı için çalışmak yerine yalnızca birkaç önceden tanımlanmış seviyede çalışırsa, bunlar şöyle adlandırılır Digital Integrated Circuits.

Önümüzdeki bölümlerde, çeşitli Doğrusal Tümleşik Devreler ve bunların uygulamaları hakkında tartışacağız.

Op-Amp olarak da adlandırılan Operasyonel Amplifikatör, çeşitli doğrusal, doğrusal olmayan ve matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için kullanılabilen entegre bir devredir. Op-amp birdirect coupled high gain amplifier. Op-amp'i hem AC hem de DC sinyalleri ile çalıştırabilirsiniz. Bu bölüm, op-amp'lerin özelliklerini ve türlerini tartışır.

Operasyonel Amplifikatör İnşaatı

Bir op-amp, diferansiyel amplifikatör (ler), bir seviye çevirici ve bir çıkış aşamasından oluşur. Bir op-amp'in giriş aşamasında bir diferansiyel amplifikatör bulunur ve bu nedenle bir op-amp,two input terminals. Bu terminallerden birine,inverting terminal ve diğerinin adı non-inverting terminal. Terminaller, ilgili girişleri ve çıkışları arasındaki faz ilişkisine göre adlandırılır.

Operasyonel Amplifikatörün Özellikleri

İşlemsel bir amplifikatörün önemli özellikleri veya parametreleri aşağıdaki gibidir -

• Açık döngü voltaj kazancı
• Çıkış ofset voltajı
• Ortak Mod Reddetme Oranı
• Dönüş oranı

Bu bölüm, bu özellikleri aşağıda verildiği gibi ayrıntılı olarak tartışmaktadır -

Açık döngü voltaj kazancı

Bir op-amp'in açık döngü voltaj kazancı, herhangi bir geri bildirim yolu olmadan diferansiyel kazancıdır.

Matematiksel olarak, bir op-amp'in açık döngü voltaj kazancı şu şekilde temsil edilir:

$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$

Çıkış ofset voltajı

Diferansiyel giriş voltajı sıfır olduğunda bir op-amp çıkışında bulunan voltaj olarak adlandırılır. output offset voltage.

Ortak Mod Reddetme Oranı

Ortak Mod Reddetme Oranı (CMRR) bir op-amp'in kapalı döngü diferansiyel kazancının oranı olarak tanımlanır, $A_{d}$ ve ortak mod kazancı, $A_{c}$.

Matematiksel olarak CMRR şu şekilde temsil edilebilir:

$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$

Ortak mod kazancının, $A_{c}$ Bir op-amp, ortak mod çıkış voltajının ve ortak mod giriş voltajının oranıdır.

Dönüş oranı

Bir op-amp'in dönüş hızı, bir adım giriş voltajı nedeniyle çıkış voltajının maksimum değişim hızı olarak tanımlanır.

Matematiksel olarak, dönüş hızı (SR) şu şekilde temsil edilebilir:

$$SR=Maximum\:of\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

Nerede, $V_{0}$çıkış voltajıdır. Genel olarak, dönüş hızı her ikisinde de ölçülür$V/\mu\:Sec$ veya $V/m\:Sec$.

İşlemsel Yükselteç Türleri

Bir op-amp, iki girişi ve bir çıkışı olan bir üçgen sembolü ile temsil edilir.

Op-amp'ler iki türdendir: Ideal Op-Amp ve Practical Op-Amp.

Aşağıda verildiği gibi ayrıntılı olarak tartışılmaktadır -

İdeal Op-Amp

İdeal bir op-amp yalnızca teoride vardır ve pratik olarak mevcut değildir. equivalent circuit İdeal bir op-amp'in, aşağıda verilen şekilde gösterilmektedir -

Bir ideal op-amp aşağıdaki özellikleri sergiler -

• Giriş empedansı $Z_{i}=\infty\Omega$

• Çıkış empedansı $Z_{0}=0\Omega$

• Açık döngü voltaj kazancı $A_{v}=\infty$

• Eğer (diferansiyel) giriş voltajı $V_{i}=0V$daha sonra çıkış voltajı $V_{0}=0V$

• Bant genişliği infinity. Bu, ideal bir op-amp'in herhangi bir zayıflama olmadan herhangi bir frekanstaki sinyalleri yükselteceği anlamına gelir.

• Ortak Mod Reddetme Oranı (CMRR) dır-dir infinity.

• Dönüş oranı (SR) dır-dir infinity. Bu, ideal op-amp'in, bir giriş adım voltajına yanıt olarak çıkışta anında bir değişiklik üreteceği anlamına gelir.

Pratik Op-Amp

Pratik olarak, op-amp'ler ideal değildir ve üretim sırasındaki bazı kusurlar nedeniyle ideal özelliklerinden saparlar. equivalent circuit pratik bir op-amp'in örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Bir practical op-amp aşağıdaki özellikleri sergiler -

• Giriş empedansı, $Z_{i}$ sırasına göre Mega ohms.

• Çıkış empedansı, $Z_{0}$ sırasına göre few ohms..

• Açık döngü voltaj kazancı, $A_{v}$ olacak high.

Pratik bir op-amp seçtiğinizde, aşağıdaki koşulları karşılayıp karşılamadığını kontrol etmelisiniz -

• Giriş empedansı, $Z_{i}$ mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.

• Çıkış empedansı, $Z_{0}$ mümkün olduğunca düşük olmalıdır.

• Açık döngü voltaj kazancı, $A_{v}$ mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.

• Çıkış ofset voltajı mümkün olduğu kadar düşük olmalıdır.

• Çalışma Bant Genişliği mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.

• CMRR mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.

• Çevirme hızı mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.

Note - IC 741 op-amp, en popüler ve pratik op-amp'dir.

Bir devre olduğu söyleniyor lineargirdisi ile çıktı arasında doğrusal bir ilişki varsa. Benzer şekilde, bir devreninnon-lineargirdisi ve çıktısı arasında doğrusal olmayan bir ilişki varsa.

Op-amp'ler hem doğrusal hem de doğrusal olmayan uygulamalarda kullanılabilir. Aşağıdakiler op-amp'in temel uygulamalarıdır -

• Ters Amplifikatör
• Ters çevirmeyen Amplifikatör
• Gerilim takipçisi

Bu bölüm, bu temel uygulamaları ayrıntılı olarak tartışmaktadır.

Ters Amplifikatör

Bir ters çevirici amplifikatör, girişi bir direnç üzerinden ters çevirme terminalinden alır $R_{1}$ve çıktı olarak güçlendirilmiş versiyonunu üretir. Bu amplifikatör sadece girişi güçlendirmekle kalmaz, aynı zamanda onu tersine çevirir (işaretini değiştirir).

circuit diagram ters çeviren bir amplifikatörün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Bir op-amp için, ters çeviren giriş terminalindeki voltajın, ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltaja eşit olduğuna dikkat edin. Fiziksel olarak, bu iki terminal arasında kısa devre yok amavirtually, içerdeler short birbirleriyle.

Yukarıda gösterilen devrede, ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short concept, bir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation bu terminalin düğümünde aşağıda gösterildiği gibidir -

$$\frac{0-V_i}{R_1}+ \frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>\frac{-V_i}{R_1}= \frac{V_0}{R_f}$$

$$=>V_{0}=\left(\frac{-R_f}{R_1}\right)V_{t}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}= \frac{-R_f}{R_1}$$

Çıkış voltajının oranı $V_{0}$ ve giriş voltajı $V_{i}$amplifikatörün voltaj kazancı veya kazancıdır. bu yüzdengain of inverting amplifier eşittir $-\frac{R_f}{R_1}$.

Ters çeviren amplifikatörün kazancının bir negative sign. Giriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Ters Çevirmeyen Amplifikatör

Ters çevirmeyen bir amplifikatör, girişi ters çevirmeyen terminalinden alır ve çıkış olarak amplifiye edilmiş versiyonunu üretir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu amplifikatör, çıkışın işaretini tersine çevirmeden veya değiştirmeden girişi güçlendirir.

circuit diagram ters çevirmeyen bir amplifikatörün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, giriş voltajı $V_{i}$op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline doğrudan uygulanır. Bu nedenle, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltaj$V_{i}$.

Kullanarak voltage division principle, op-amp'in ters çevirici giriş terminalindeki voltajı aşağıda gösterildiği gibi hesaplayabiliriz -

$$=>V_{1} = V_{0}\left(\frac{R_1}{R_1+R_f}\right)$$

Göre virtual short conceptbir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltajla aynıdır.

$$=>V_{1} = V_{i}$$

$$=>V_{0}\left(\frac{R_1}{R_1+R_f}\right)=V_{i}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}=\frac{R_1+R_f}{R_1}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}=1+\frac{R_f}{R_1}$$

Şimdi, çıkış voltajının oranı $V_{0}$ ve giriş voltajı $V_{i}$ veya voltaj kazancı veya gain of the non-inverting amplifier eşittir $1+\frac{R_f}{R_1}$.

Ters çevirmeyen amplifikatörün kazancının bir positive sign. Giriş ve çıkış arasında faz farkı olmadığını gösterir.

Gerilim takipçisi

Bir voltage followergiriş voltajını takip eden bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Tersine çevirmeyen amplifikatörün özel bir durumudur.

Geri besleme direncinin değerini düşünürsek, $R_{f}$sıfır ohm ve (veya) direnç değeri olarak, 1 sonsuz ohm olarak, o zaman tersine çevrilemeyen bir amplifikatör bir voltaj izleyici haline gelir. circuit diagram aşağıdaki şekilde bir voltaj takipçisi gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, giriş voltajı $V_{i}$doğrudan op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline uygulanır. Yani, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltaj eşittir$V_{i}$. Burada çıkış, opamp'ın ters çevirici giriş terminaline doğrudan bağlanır. Bu nedenle, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj eşittir$V_{0}$.

Göre virtual short conceptop-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltajla aynıdır.

$$=>V_{0} = V_{i}$$

Yani çıkış voltajı $V_{0}$ bir voltaj takipçisinin giriş voltajına eşittir $V_{i}$.

Böylece gain of a voltage follower bire eşittir, çünkü her iki çıkış voltajı $V_{0}$ ve giriş voltajı $V_{i}$ voltaj takipçisi aynıdır.

Önceki bölümde, op-amp'in temel uygulamaları hakkında tartıştık. Bir op-amp'in doğrusal işlemlerine girdiklerini unutmayın. Bu bölümde, op-amp'in doğrusal uygulamaları olan aritmetik devreler hakkında tartışalım.

Aritmetik işlemleri gerçekleştiren elektronik devrelere, arithmetic circuits. Op-amp'leri kullanarak, aşağıdaki gibi temel aritmetik devreler oluşturabilirsiniz.adder ve bir subtractor. Bu bölümde, her biri hakkında ayrıntılı olarak bilgi edineceksiniz.

Toplayıcı

Toplayıcı, uygulanan girişlerin toplamına eşit olan bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı toplayıcı devresi anlatılmaktadır.

Op-amp tabanlı bir toplayıcı, ters çevirme terminalinde uygulanan giriş voltajlarının toplamına eşit bir çıktı üretir. Aynı zamanda birsumming amplifier, çünkü çıktı güçlendirilmiş bir çıktı.

circuit diagram op-amp tabanlı bir toplayıcı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, ters çevirmeyen giriş terminalinde sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptbir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltajla aynıdır. Dolayısıyla, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinin düğümünde

$$\frac{0-V_1}{R_1}+\frac{0-V_2}{R_2}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>\frac{V_1}{R_1}-\frac{V_2}{R_2}=\frac{V_0}{R_f}$$

$$=>V_{0}=R_{f}\left(\frac{V_1}{R_1}+\frac{V_2}{R_2}\right)$$

Eğer $R_{f}=R_{1}=R_{2}=R$, ardından çıkış voltajı $V_{0}$ olacak -

$$V_{0}=-R{}\left(\frac{V_1}{R}+\frac{V_2}{R}\right)$$

$$=>V_{0}=-(V_{1}+V_{2})$$

Bu nedenle, yukarıda tartışılan op-amp tabanlı toplayıcı devre, iki giriş voltajının toplamını üretecektir. $v_{1}$ ve $v_{1}$çıkış olarak, devrede bulunan tüm dirençler aynı değerde olduğunda. Çıkış voltajının$V_{0}$ bir toplayıcı devresinin negative signgiriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Çıkarıcı

Çıkarıcı, uygulanan girişlerin farkına eşit olan bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölüm op-amp tabanlı çıkarıcı devresi hakkında tartışıyor.

Op-amp tabanlı bir çıkarıcı, ters çeviren ve ters çevirmeyen terminallerinde uygulanan giriş voltajlarının farkına eşit bir çıktı üretir. Aynı zamanda birdifference amplifier, çünkü çıktı güçlendirilmiş bir çıktı.

circuit diagram op-amp tabanlı bir çıkarıcı, aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Şimdi çıkış voltajının ifadesini bulalım $V_{0}$ kullanarak yukarıdaki devrenin superposition theorem aşağıdaki adımları kullanarak -

Aşama 1

Öncelikle çıkış gerilimini hesaplayalım $V_{01}$ sadece düşünerek $V_{1}$.

Bunun için ortadan kaldırın $V_{2}$kısa devre yaparak. Sonra elde ederizmodified circuit diagram aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi -

Şimdi, kullanarak voltage division principleop-amp'in ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltajı hesaplayın.

$$=>V_{p}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)$$

Şimdi, yukarıdaki devre, giriş voltajına sahip ters çevirmeyen bir amplifikatöre benziyor $V_{p}$. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{01}$ yukarıdaki devrenin

$$V_{01}=V_{p}\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$$

İkame, değeri $V_{p}$ yukarıdaki denklemde çıkış voltajını elde ederiz $V_{01}$ sadece düşünerek $V_{1}$, olarak -

$$V_{01}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$$

Adım 2

Bu adımda çıkış voltajını bulalım, $V_{02}$ sadece düşünerek $V_{2}$. Yukarıdaki adımdakine benzer şekilde,$V_{1}$kısa devre yaparak. modified circuit diagram aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminalindeki voltajın sıfır volt olacağını gözlemleyebilirsiniz. Bu, yukarıdaki devrenin basitçe birinverting op-amp. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{02}$ yukarıdaki devrenin -

$$V_{02}=\left(-\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

Aşama 3

Bu adımda çıkış voltajını elde edeceğiz $V_{0}$ çıkarıcı devresinin adding the output voltagesAdım1 ve Adım2'de elde edilir. Matematiksel olarak şu şekilde yazılabilir:

$$V_{0}=V_{01}+V_{02}$$

Değerlerini ikame etmek $V_{01}$ ve $V_{02}$ yukarıdaki denklemde şunu elde ederiz -

$$V_{0}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)+\left(-\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

$$=>V_{0}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)-\left(\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

Eğer $R_{f}=R_{1}=R_{2}=R_{3}=R$, ardından çıkış voltajı $V_{0}$ olacak

$$V_{0}=V_{1}\left(\frac{R}{R+R}\right)\left(1+\frac{R}{R}\right)-\left(\frac{R}{R}\right)V_{2}$$

$$=>V_{0}=V_{1}\left(\frac{R}{2R}\right)(2)-(1)V_{2}$$

$$V_{0}=V_{1}-V_{2}$$

Bu nedenle, yukarıda tartışılan op-amp tabanlı çıkarıcı devresi, iki giriş voltajının farkı olan bir çıktı üretecektir. $V_{1}$ ve $V_{2}$Devrede bulunan tüm dirençler aynı değerde olduğunda.

Türev ve entegrasyon gibi matematiksel işlemleri gerçekleştiren elektronik devrelere sırasıyla farklılaştırıcı ve entegratör adı verilir.

Bu bölüm, op-amp tabanlı differentiatorve entegratör. Lütfen bunların da op-amp'in doğrusal uygulamaları altında geldiğini unutmayın.

Farklılaştırıcı

Bir differentiatorgirişinin ilk türevine eşit bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı farklılaştırıcı ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Op-amp tabanlı bir farklılaştırıcı, ters çevirme terminaline uygulanan giriş voltajının diferansiyeline eşit bir çıktı üretir. circuit diagram op-amp tabanlı bir farklılaştırıcı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, ters çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptopamp'ın ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalindeki gerilime eşit olacaktır. Bu nedenle, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

Ters çeviren giriş terminalinin düğümündeki düğüm denklemi -

$$C\frac{\text{d}(0-V_{i})}{\text{d}t}+\frac{0-V_0}{R}=0$$

$$=>-C\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}=\frac{V_0}{R}$$

$$=>V_{0}=-RC\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}$$

Eğer $RC=1\sec$, ardından çıkış voltajı $V_{0}$ olacak -

$$V_{0}=-\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}$$

Bu nedenle, yukarıda gösterilen op-amp tabanlı farklılaştırıcı devresi, giriş voltajının farkı olan bir çıktı üretecektir. $V_{i}$, direnç ve kapasitörün empedans büyüklükleri birbiriyle karşılıklı olduğunda.

Çıkış voltajının $V_{0}$ sahip olmak negative signgiriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Entegratör

Bir integratoruygulanan girişin entegrasyonu olan bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı entegratör anlatılmaktadır.

Op-amp tabanlı bir entegratör, ters çevirme terminaline uygulanan giriş voltajının bir integrali olan bir çıktı üretir. circuit diagram op-amp tabanlı bir entegratörün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıda gösterilen devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, ters çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptop-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalinde bulunan voltaja eşit olacaktır. Bu nedenle, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinde -

$$\frac{0-V_i}{R}+C\frac{\text{d}(0-V_{0})}{\text{d}t}=0$$

$$=>\frac{-V_i}{R}=C\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

$$=>\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}=-\frac{V_i}{RC}$$

$$=>{d}V_{0}=\left(-\frac{V_i}{RC}\right){\text{d}t}$$

Yukarıda gösterilen denklemin her iki tarafını birleştirerek şunu elde ederiz -

$$\int{d}V_{0}=\int\left(-\frac{V_i}{RC}\right){\text{d}t}$$

$$=>V_{0}=-\frac{1}{RC}\int V_{t}{\text{d}t}$$

Eğer $RC=1\sec$, ardından çıkış voltajı, $V_{0}$ olacak -

$$V_{0}=-\int V_{i}{\text{d}t}$$

Dolayısıyla, yukarıda tartışılan op-amp tabanlı entegratör devresi, giriş voltajının ayrılmaz bir parçası olan bir çıktı üretecektir. $V_{i}$, direnç ve kapasitörün empedans büyüklüğü birbiriyle karşılıklı olduğunda.

Note - Çıkış voltajı, $V_{0}$ sahip olmak negative signgiriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Gerilim ve akım, temel elektriksel büyüklüklerdir. İhtiyaca göre birbirlerine dönüştürülebilirler.Voltage to Current Converter ve güncel Voltage Converterbu tür bir dönüşüme yardımcı olan iki devredir. Bunlar aynı zamanda op-amp'lerin doğrusal uygulamalarıdır. Bu bölüm bunları ayrıntılı olarak tartışmaktadır.

Akım Dönüştürücüye Gerilim

Bir voltage to current converter veya V to I converter, giriş olarak akımı alan ve çıkış olarak voltaj üreten bir elektronik devredir. Bu bölümde, op-amp tabanlı voltajdan akım dönüştürücüsüne değinilmektedir.

Akım dönüştürücüye yönelik op-amp tabanlı bir voltaj, ters çevirmeyen terminaline bir voltaj uygulandığında bir çıkış akımı üretir. circuit diagram op-amp bazlı bir voltajın akım dönüştürücüye oranı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Yukarıda gösterilen devrede bir giriş voltajı $V_{i}$op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline uygulanır. Görevirtual short concept, bir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, ters çevirmeyen giriş terminalindeki gerilime eşit olacaktır. Böylece, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj$V_{i}$.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinin düğümünde -

$$\frac{V_i}{R_1}-I_{0}=0$$

$$=>I_{0}=\frac{V_t}{R_1}$$

Böylece output current $I_{0}$ bir voltajın akım dönüştürücüsüne oranı, giriş voltajının oranıdır $V_{i}$ ve direnç $R_{1}$.

Yukarıdaki denklemi şu şekilde yeniden yazabiliriz:

$$\frac{I_0}{V_i}=\frac{1}{R_1}$$

Yukarıdaki denklem, çıkış akımının oranını temsil eder $I_{0}$ ve giriş voltajı $V_{i}$ ve direnişin karşılığına eşittir $R_{1}$ Çıkış akımının oranı $I_{0}$ ve giriş voltajı $V_{i}$ olarak adlandırılır Transconductance.

Bir devrenin çıkış ve giriş oranının kazanç olarak adlandırıldığını biliyoruz. Dolayısıyla, akım dönüştürücüye bir voltajın kazancı, Geçiş iletkenliğidir ve direncin karşılığına eşittir.$R_{1}$.

Gerilim Dönüştürücüye Akım

Bir current to voltage converter veya I to V converterGiriş olarak akımı alan ve çıkış olarak voltaj üreten bir elektronik devredir. Bu bölümde, op-amp tabanlı akım-voltaj dönüştürücü hakkında tartışılmaktadır.

Voltaj dönüştürücüye op-amp tabanlı bir akım, ters terminaline akım uygulandığında bir çıkış voltajı üretir. circuit diagram op-amp tabanlı akım-voltaj dönüştürücüsünün bir kısmı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Yukarıda gösterilen devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, ters çevirmeyen giriş terminalinde sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptbir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalindeki voltaja eşit olacaktır. Dolayısıyla, op-amp'in ters çevirme giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren terminalin düğümünde -

$$-I_{i}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$-I_{i}=\frac{V_0}{R_f}$$

$$V_{0}=-R_{t}I_{i}$$

Böylece output voltage, $V_{0}$ Akım-voltaj dönüştürücünün değeri, geri besleme direncinin (negatif) ürünüdür, $R_{f}$ ve giriş akımı, $I_{t}$. Çıkış voltajının,$V_{0}$ sahip olmak negative signgiriş akımı ile çıkış gerilimi arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Yukarıdaki denklemi şu şekilde yeniden yazabiliriz:

$$\frac{V_0}{I_i}=-R_{f}$$

Yukarıdaki denklem, çıkış voltajının oranını temsil eder $V_{0}$ ve giriş akımı $I_{i}$ve geri besleme direncinin negatifine eşittir, $R_{f}$. Çıkış voltajının oranı$V_{0}$ ve giriş akımı $I_{i}$ olarak adlandırılır Transresistance.

Bir devrenin çıkış ve giriş oranının şöyle adlandırıldığını biliyoruz gain. Yani, bir akımın voltaj dönüştürücüye kazancı trans direncidir ve (negatif) geri besleme direncine eşittir.$R_{f}$ .

Bir comparatorkendisine uygulanan iki girişi karşılaştıran ve bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Karşılaştırıcının çıkış değeri, hangi girdilerin daha büyük veya daha düşük olduğunu gösterir. Lütfen karşılaştırıcının IC'lerin doğrusal olmayan uygulamaları kapsamına girdiğini unutmayın.

Bir op-amp iki giriş terminalinden oluşur ve bu nedenle op-amp tabanlı bir karşılaştırıcı, kendisine uygulanan iki girişi karşılaştırır ve çıktı olarak karşılaştırma sonucunu üretir. Bu bölüm aşağıdakileri tartışır:op-amp based comparators.

Karşılaştırıcı Türleri

Karşılaştırıcılar iki türdendir: Inverting ve Non-inverting. Bu bölümde bu iki tip ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Ters Karşılaştırıcı

Bir inverting comparatorters çevirmeyen terminaline bir referans voltajının uygulandığı ve giriş voltajının ters terminaline uygulandığı op-amp tabanlı bir karşılaştırıcıdır. Bu karşılaştırıcıyainverting karşılaştırıcı, çünkü karşılaştırılması gereken giriş voltajı op-amp'in ters çevirme terminaline uygulanır.

circuit diagram tersine çeviren bir karşılaştırıcı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

operationtersine çeviren bir karşılaştırıcı çok basittir. İki değerden birini üretir,$+V_{sat}$ ve $-V_{sat}$ çıkışta giriş voltajının değerlerine göre $V_{i}$ ve referans voltajı $V_{ref}$.

• Ters çeviren karşılaştırıcının çıktı değeri $-V_{sat}$, bunun için giriş $V_{i}$ voltaj, referans voltajdan daha büyüktür $V_{ref}$.

• Ters çeviren karşılaştırıcının çıktı değeri $+V_{sat}$, bunun için giriş $V_{i}$ referans voltajdan daha düşüktür $V_{ref}$.

Misal

Çizelim output wave form bir sinüzoidal giriş sinyali ve sıfır voltluk bir referans voltajı sırasıyla ters çeviren ve ters çevirmeyen terminallere uygulandığında, bir ters çevirici karşılaştırıcının.

operation yukarıda gösterilen tersine çeviren karşılaştırıcı aşağıda tartışılmıştır -

• Esnasında positive half cyclesinüzoidal giriş sinyalinin, op-amp'in ters çevirme terminalinde bulunan voltaj sıfır volttan büyüktür. Bu nedenle, ters çeviren karşılaştırıcının çıktı değeri eşit olacaktır.$-V_{sat}$ sinüzoidal giriş sinyalinin pozitif yarı döngüsü sırasında.

• Benzer şekilde, negative half cyclesinüzoidal giriş sinyalinin, op-amp'in ters çevirme terminalinde bulunan voltaj sıfır volttan azdır. Bu nedenle, ters çeviren karşılaştırıcının çıktı değeri eşit olacaktır.$+V_{sat}$ sinüzoidal giriş sinyalinin negatif yarı döngüsü sırasında.

Aşağıdaki şekil, input and output waveforms referans voltajı sıfır volt olduğunda, ters çeviren bir karşılaştırıcının.

Yukarıda gösterilen şekilde, çıktının ya $-V_{sat}$ -e $+V_{sat}$ veya dan $+V_{sat}$ -e $-V_{sat}$sinüzoidal giriş sinyali sıfır volt'u geçtiğinde. Başka bir deyişle, giriş sıfır volt'u geçtiğinde çıkış değerini değiştirir. Bu nedenle, yukarıdaki devre olarak da adlandırılırinverting zero crossing detector.

Ters Çevirmeyen Karşılaştırıcı

Ters çevirmeyen bir karşılaştırıcı, ters çevirme terminaline bir referans voltajının uygulandığı ve giriş voltajının ters çevirmeyen terminaline uygulandığı op-amp tabanlı bir karşılaştırıcıdır. Bu op-amp tabanlı karşılaştırıcıyanon-inverting karşılaştırıcı, çünkü karşılaştırılması gereken giriş voltajı op-amp'in ters çevirmeyen terminaline uygulanır.

circuit diagram tersine çevrilemeyen bir karşılaştırıcı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir

operationtersine çevirmeyen bir karşılaştırıcı çok basittir. İki değerden birini üretir,$+V_{sat}$ ve $-V_{sat}$ çıkışta giriş voltajı değerlerine göre $V_{t}$ ve referans voltajı $+V_{ref}$.

• Tersine çevirmeyen bir karşılaştırıcının çıktı değeri $+V_{sat}$, bunun için giriş voltajı $V_{i}$ referans voltajdan daha büyüktür $+V_{ref}$.

• Tersine çevirmeyen bir karşılaştırıcının çıktı değeri $-V_{sat}$, bunun için giriş voltajı $V_{i}$ referans voltajdan daha düşüktür $+V_{ref}$.

Misal

Çizelim output wave form op-amp'in ters çevirmeyen ve ters çeviren terminallerine sırasıyla sinüzoidal bir giriş sinyali ve sıfır voltluk referans voltajı uygulandığında, ters çevirmeyen bir karşılaştırıcının.

operation tersine çevrilemeyen bir karşılaştırıcı aşağıda açıklanmıştır -

• Esnasında positive half cyclesinüzoidal giriş sinyalinin, op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bulunan voltaj sıfır volttan büyüktür. Bu nedenle, tersine çevrilemeyen bir karşılaştırıcının çıktı değeri şuna eşit olacaktır:$+V_{sat}$ sinüzoidal giriş sinyalinin pozitif yarı döngüsü sırasında.

• Benzer şekilde, negative half cyclesinüzoidal giriş sinyalinin, op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bulunan voltaj sıfır volttan azdır. Bu nedenle, ters çevirmeyen karşılaştırıcının çıktı değeri eşit olacaktır.$-V_{sat}$ sinüzoidal giriş sinyalinin negatif yarı döngüsü sırasında.

Aşağıdaki şekil, input and output waveforms referans voltajı sıfır volt olduğunda, ters çevirmeyen bir karşılaştırıcının.

Yukarıda gösterilen şekilden, çıktının ya $+V_{sat}$ -e $-V_{sat}$ veya dan $-V_{sat}$ -e $+V_{sat}$sinüzoidal giriş sinyali sıfır volt'u geçtiğinde. Bu, giriş sıfır volt'u geçtiğinde çıkışın değerini değiştirdiği anlamına gelir. Bu nedenle, yukarıdaki devre olarak da adlandırılırnon-inverting zero crossing detector.

Logaritma ve anti-logaritma (üstel) gibi matematiksel işlemleri bir amplifikasyonla gerçekleştiren elektronik devrelere denir. Logarithmic amplifier ve Anti-Logarithmic amplifier sırasıyla.

Bu bölüm aşağıdakileri tartışır: Logarithmic amplifier ve Anti-Logarithmic amplifierdetayda. Lütfen bu amplifikatörlerin doğrusal olmayan uygulamalar kapsamına girdiğini unutmayın.

Logaritmik Amplifikatör

Bir logarithmic amplifierveya a log amplifier, uygulanan girişin logaritması ile orantılı bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı logaritmik amplifikatör ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Op-amp tabanlı bir logaritmik amplifikatör, çıkışta, ters çevirme terminaline bağlı dirence uygulanan voltajın logaritması ile orantılı olan bir voltaj üretir. circuit diagram op-amp tabanlı bir logaritmik amplifikatörün, aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptbir op-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalindeki voltaja eşit olacaktır. Yani, ters çevirme giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinin düğümünde -

$$\frac{0-V_i}{R_1}+I_{f}=0$$

$$=>I_{f}=\frac{V_i}{R_1}......Equation 1$$

Aşağıdaki equation for current ileri önyargılı olduğunda bir diyot içinden akan -

$$I_{f}=I_{s} e^{(\frac{V_f}{nV_T})} ......Equation 2$$

nerede,

$I_{s}$ diyotun doygunluk akımı,

$V_{f}$ diyot boyunca voltaj düşüşü, ileri öngerilimde olduğunda,

$V_{T}$ diyotun termal eşdeğer voltajıdır.

KVL equation op amplifikatörün geri bildirim döngüsü etrafında -

$$0-V_{f}-V_{0}=0$$

$$=>V_{f}=-V_{0}$$

Değerini ikame etmek $V_{f}$ Denklem 2'de şunu elde ederiz -

$$I_{f}=I_{s} e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)} ......Equation 3$$

Hem denklem 1 hem de denklem 3'ün sol taraftaki terimlerinin aynı olduğunu gözlemleyin. Bu nedenle, bu iki denklemin sağ taraftaki terimini aşağıda gösterildiği gibi eşitleyin -

$$\frac{V_i}{R_1}=I_{s}e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)}$$

$$\frac{V_i}{R_1I_s}= e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)}$$

Uygulanıyor natural logarithm her iki tarafta da -

$$In\left(\frac{V_i}{R_1I_s}\right)= \frac{-V_0}{nV_T}$$

$$V_{0}=-{nV_T}In\left(\frac{V_i}{R_1I_s}\right)$$

Yukarıdaki denklemde n parametrelerinin, ${V_T}$ ve $I_{s}$sabitler. Yani çıkış voltajı$V_{0}$ orantılı olacak natural logarithm giriş voltajının $V_{i}$ sabit bir direnç değeri için $R_{1}$.

Bu nedenle, yukarıda tartışılan op-amp tabanlı logaritmik amplifikatör devresi, giriş voltajının doğal logaritması ile orantılı bir çıktı üretecektir. ${V_T}$, ne zaman ${R_1I_s}=1V$.

Çıkış voltajının $V_{0}$ var negative signgiriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

Anti-Logaritmik Amplifikatör

Bir anti-logarithmic amplifierveya bir anti-log amplifier, uygulanan girişin anti-logaritması ile orantılı bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı anti-logaritmik amplifikatör ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Op-amp tabanlı bir anti-logaritmik amplifikatör, çıkışta, ters çevirme terminaline bağlı diyota uygulanan voltajın anti-logaritması ile orantılı olan bir voltaj üretir.

circuit diagram op-amp tabanlı bir anti-logaritmik amplifikatörün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıda gösterilen devrede, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Tersine çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptop-amp'in ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalinde bulunan voltaja eşit olacaktır. Dolayısıyla, ters çeviren giriş terminalindeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinin düğümünde -

$$-I_{f}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>-\frac{V_0}{R_f}=I_{f}$$

$$=>V_{0}=-R_{f}I_{f}.........Equation 4$$

Bir diyottan akan akımın denkleminin ileri taraflıyken aşağıda verildiği gibi olduğunu biliyoruz -

$$I_{f}=I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}$$

Değerini ikame etmek $I_{f}$ Denklem 4'te

$$V_{0}=-R_{f}\left \{{I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}}\right \}$$

$$V_{0}=-R_{f}{I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}}......Equation 5$$

Op amp'in ters çevirme terminalinin giriş tarafındaki KVL denklemi

$$V_{i}-V_{f}=0$$

$$V_{f}=V_{i}$$

Denklem 5'teki değeri yerine koyarsak -

$$V_{0}=-R_{f}{I_{s} e^{\left(\frac{V_i}{nV_T}\right)}}$$

Yukarıdaki denklemde n parametrelerinin, ${V_T}$ ve $I_{s}$sabitler. Yani çıkış voltajı${V_0}$ orantılı olacak anti-natural logarithm giriş voltajının (üstel) ${V_i}$, sabit bir geri besleme direnci değeri için ${R_f}$.

Bu nedenle, yukarıda tartışılan op-amp tabanlı anti-logaritmik amplifikatör devresi, giriş voltajının doğal olmayan logaritması (üstel) ile orantılı olan bir çıktı üretecektir. ${V_i}$ ne zaman, ${R_fI_s}= 1V$. Çıkış voltajının${V_0}$ sahip olmak negative signgiriş ve çıkış arasında 180 ⁰ faz farkı olduğunu gösterir .

AC ve DC elektrik yükünün akışını incelerken karşılaştığınız iki sık terimdir. Alternating Current (AC)sürekli durumunu değiştirme özelliğine sahiptir. Örneğin, bir sinüs dalgasını düşünürsek, akım pozitif yarım döngü için bir yönde ve negatif yarım döngü için ters yönde akar. Diğer yandan,Direct Current (DC) yalnızca bir yönde akar.

DC sinyali veya darbeli DC sinyali üreten bir elektronik devre, kendisine bir AC sinyali uygulandığında, rectifier. Bu bölüm op-amp tabanlı redresörleri ayrıntılı olarak tartışmaktadır.

Doğrultucu Türleri

Doğrultucular iki türe ayrılır: Half wave rectifier ve Full wave rectifier. Bu bölümde bu iki tip ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Yarım dalga Doğrultucu

Bir half wave rectifier girişin bir yarım döngüsü için çıkışta pozitif yarım döngü ve girişin diğer yarım döngüsü için sıfır çıkış üreten bir redresördür.

circuit diagram Bir yarım dalga doğrultucu, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Yukarıda gösterilen bir yarım dalga doğrultucunun devre şemasının, ek olarak iki diyot D ₁ ve D ₂ olan bir ters çevirici amplifikatöre benzediğini gözlemleyin .

working yukarıda gösterilen yarım dalga doğrultucu devresinin aşağıda açıklanmıştır

• İçin positive half cyclesinüzoidal girişin, op-amp çıkışı negatif olacaktır. Bu nedenle, D ₁ diyotu ileriye dönük olacaktır.

• Diyot D ₁ ileri önyargılı olduğunda, op-amp'in çıkış voltajı -0.7 V olacaktır. Bu nedenle, diyot D ₂ ters taraflı olacaktır. Bu nedenle,output voltage yukarıdaki devrenin zero volt.

• Bu nedenle, var no (zero) output sinüzoidal bir girişin pozitif yarı döngüsü için yarım dalga doğrultucu.

• İçin negative half cyclesinüzoidal giriş, op-amp çıkışı pozitif olacaktır. Bu nedenle, D ₁ ve D ₂ diyotları sırasıyla ters ve ileriye dönük olacaktır. Yani, yukarıdaki devrenin çıkış voltajı -

$$V_0=-\left(\frac{R_f}{R_1}\right)V_1$$

• Bu nedenle, bir yarım dalga doğrultucunun çıktısı bir positive half cycle sinüzoidal girişin negatif yarım döngüsü için.

Dalga formları

input ve output waveforms bir yarım dalga doğrultucu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir

Yukarıdaki grafikten de görebileceğiniz gibi, tartıştığımız yarım dalga doğrultucu devre şeması üretecektir. positive half cycles sinüzoidal girişin negatif yarım döngüleri ve sinüzoidal girişin pozitif yarım döngüleri için sıfır çıkış için

Tam dalga Doğrultucu

Bir full wave rectifier girişin her iki yarım döngüsü için çıkışta pozitif yarım döngüler üretir.

circuit diagram tam dalgalı bir doğrultucu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Yukarıdaki devre şeması iki op-amp, iki diyot, D ₁ ve D ₂ ve beş direnç, R ₁ - R _{5 içerir} . working yukarıda gösterilen tam dalga doğrultucu devresinin aşağıda açıklanmıştır -

• İçin positive half cyclesinüzoidal bir girişin ilk op-amp çıkışı negatif olacaktır. Bu nedenle, D ₁ ve D ₂ diyotları sırasıyla ileriye dönük ve ters taraflı olacaktır.

• Ardından, ilk op-amp'in çıkış voltajı -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_i$$

• İlk op-amp çıkışının , ikinci op-amp'in ters çevirme terminaline bağlı bir direnç R _4'e bağlı olduğunu gözlemleyin . İkinci op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bulunan voltaj 0 V'dir.Yani, dirençli ikinci op-amp, R ₄ ve R ₄ birinverting amplifier.

• İkinci op-amp'in çıkış voltajı olacak

  $$V_0=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

  Substituting değeri $V_{01}$ yukarıdaki denklemde şunu elde ederiz -

  $$=>V_{0}=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)\left \{ -\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_{i} \right \}$$

  $$=>V_{0}=\left(\frac{R_2R_5}{R_1R_4}\right)V_{i}$$

• Bu nedenle, tam dalgalı bir redresörün çıktısı, pozitif bir yarı döngü olacaktır. positive half cyclesinüzoidal bir giriş. Bu durumda çıktının kazancı$\frac{R_2R_5}{R_1R_4}$. Düşünürsek$R_{1}=R_{2}=R_{4}=R_{5}=R$, o zaman çıktının kazancı bir olacaktır.

• İçin negative half cyclesinüzoidal bir girişin ilk op-amp çıkışı pozitif olacaktır. Bu nedenle, D ₁ ve D ₂ diyotları sırasıyla ters ve ileriye dönük olacaktır.

• İlk op-amp'in çıkış voltajı -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}$$

• İlk op-amp'in çıkışı doğrudan ikinci op-amp'in ters çevirmeyen terminaline bağlanır. Şimdi, dirençli ikinci op-amp, R ₄ ve R ₅ birnon-inverting amplifier.

  İkinci op-amp'in çıkış voltajı -

  $$V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

  Substituting değeri $V_{01}$ yukarıdaki denklemde,

  $$=>V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right) \left\{-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}\right \} $$

  $$=>V_{0}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{i}$$

• Bu nedenle, tam dalgalı bir redresörün çıktısı bir positive half cyclesinüzoidal girişin negatif yarı döngüsü için de. Bu durumda, çıktının kazancının büyüklüğü$\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)$. Düşünürsek$R_{1}=2R_{3}=R_{4}=R_{5}=R$ o zaman çıktının kazancı olacak one.

input ve output waveforms tam dalgalı bir doğrultucu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir

Yukarıdaki şekilde görebileceğiniz gibi, düşündüğümüz tam dalga doğrultucu devre şeması sadece üretecektir. positive half cycles sinüzoidal bir girişin hem pozitif hem de negatif yarım döngüleri için.

Wave shaping circuitsUygulanan giriş dalgası formundan çıkışta istenilen şekli üreten elektronik devrelerdir. Bu devreler iki işlevi yerine getirir -

• Uygulanan dalgayı zayıflatın
• Uygulanan dalganın dc seviyesini değiştirin.

İki tür dalga şekillendirme devresi vardır: Clippers ve Clampers. Bu bölümde, kesme makineleri hakkında ayrıntılı bilgi edineceksiniz.

Op-amp tabanlı Clippers

Bir clippergirişin bir kısmını bir referans değerinin üstüne veya altına alarak çıktı üreten bir elektronik devredir. Bu, bir kesme makinesinin çıktısının, kırpılan kısım dışındaki girdinin çıktısıyla aynı olacağı anlamına gelir. Bundan dolayı, bir kesme makinesinin çıktısının tepeden tepeye genliği her zaman girişinkinden daha az olacaktır.

Kırpma makinelerinin temel avantajı, bir ac sinyalinin genliğinde bulunan istenmeyen gürültüyü ortadan kaldırmalarıdır.

Kırpıcılar, girişin kırpma kısmına bağlı olarak aşağıdaki iki tipte sınıflandırılabilir.

• Pozitif Kesme
• Negatif Clipper

Bunlar, aşağıda verildiği gibi ayrıntılı olarak tartışılmaktadır -

Pozitif Kesme

Bir positive clipper giriş sinyalinin yalnızca pozitif kısımlarını kesen bir kırpıcıdır.

circuit diagramPozitif kesme makinesi oranı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıda gösterilen devrede, sinüzoidal bir voltaj sinyali $V_{t}$op-amp'in ters çevirmeyen terminaline uygulanır. Referans voltajın değeri$V_{ref}$ direnci değiştirerek seçilebilir $R_{2}$.

operation Yukarıda gösterilen devrenin özellikleri aşağıda açıklanmıştır -

• Giriş voltajının değeri $V_i$ referans voltajın değerinden küçüktür $V_{ref}$, sonra D ₁ diyotu iletir. Ardından, yukarıda verilen devre birvoltage follower. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{0}$ Yukarıdaki devrenin giriş voltajı ile aynı olacaktır $V_{i}$, için $V_{i}$ < $V_{ref}$.

• Giriş voltajının değeri $V_{i}$ referans voltaj değerinden büyüktür $V_{ref}$, ardından D ₁ diyotu kapanacaktır. Şimdi, op-amp, geri bildirim yolu açık olduğu için açık bir döngüde çalışıyor. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{0}$ Yukarıdaki devrenin değeri referans voltajın değerine eşit olacaktır $V_{ref}$, için $V_{i}$ > $V_{ref}$.

input wave form ve karşılık gelen output wave form pozitif bir referans voltajı için pozitif bir kesme makinesinin $V_{ref}$, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Negatif Clipper

Bir negative clippergiriş sinyalinin yalnızca negatif kısımlarını kesen bir kırpıcıdır. Negatif kesme makinesinin devresini, pozitif bir kesici için gördüğünüz devrede diyotu ters çevirerek ve referans voltajın ters polaritesini alarak elde edebilirsiniz.

circuit diagram Negatif bir kesme makinesinin sayısı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, sinüzoidal voltaj sinyali $V_{i}$op-amp'in ters çevirmeyen terminaline uygulanır. Referans voltajın değeri$V_{ref}$ direnci değiştirerek seçilebilir $R_{2}$.

operation bir negatif kesme devresinin özellikleri aşağıda açıklanmıştır -

Giriş voltajının değeri $V_{t}$ referans voltaj değerinden büyüktür $V_{ref}$, sonra D ₁ diyotu iletir. Ardından, yukarıdaki devre birvoltage follower. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{0}$ Yukarıdaki devrenin giriş voltajı ile aynı olacaktır $V_{i}$ için $V_{i}$> $V_{ref}$.

Giriş voltajının değeri $V_{i}$referans voltaj değerinden düşükse, D ₁ diyotu kapanacaktır. Şimdi, op-amp, geri bildirim yolu açık olduğu için açık bir döngüde çalışır. Bu nedenle çıkış voltajı$V_{0}$ Yukarıdaki devrenin referans voltajı değerine eşit olacaktır,$V_{ref}$ için $V_{i}$ < $V_{ref}$.

input wave form ve karşılık gelen output wave form Negatif bir referans voltajı için bir negatif kesme makinesinin $V_{ref}$, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Önceki bölümde, makaslardan bahsetmiştik. Şimdi, diğer dalga şekillendirme devreleri, yani kelepçeler hakkında tartışalım.

Op-amp tabanlı Kelepçeler

Bir clampergirişe benzer, ancak DC seviyesinde bir kayma olan bir çıktı üreten elektronik bir devredir. Başka bir deyişle, bir kelepçenin çıktısı, girdinin tam bir kopyasıdır. Bu nedenle, bir kelepçenin çıkışının tepeden tepeye genliği her zaman girişinkine eşit olacaktır.

Kelepçeler, çıkışta giriş sinyalinin DC seviyesini tanıtmak veya geri yüklemek için kullanılır. Vartwo types girişin DC kaymasına dayalı op-amp tabanlı kıskaçlar.

• Pozitif Kelepçe
• Negatif Kelepçe

Bu bölümde, bu iki tip kelepçe ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Pozitif Kelepçe

Pozitif bir kıskaç, giriş sinyalinin dikey olarak pozitif bir DC değeri kadar kaydırılacağı şekilde bir çıkış üreten bir kıskaç devresidir.

circuit diagram Pozitif kelepçenin oranı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, bir sinusoidal voltage signal, $V_{i}$ bir kapasitörden oluşan bir ağ üzerinden op-amp'in ters çevirme terminaline uygulanır $C_{1}$ ve bir direnç $R_{1}$. Bu, op-amp'in ters çevirme terminaline AC voltaj sinyali uygulandığı anlamına gelir.

DC reference voltage $V_{ref}$ op-amp'in ters çevirmeyen terminaline uygulanır. Referans voltajın değeri$V_{ref}$ direnci değiştirerek seçilebilir $R_{2}$. Bu durumda, bir referans voltajı alacağız$V_{ref}$ pozitif bir değere sahip.

Yukarıdaki devre bir output, hangi is the combination (resultant sum) sinüzoidal voltaj sinyalinin $V_{i}$ ve referans voltajı $V_{ref}$. Bu, kelepçe devresinin, sinüzoidal voltaj sinyalinin$V_{i}$ referans voltaj değeri kadar dikey olarak yukarı kaydırılır $V_{ref}$.

Giriş dalgası formu ve pozitif kelepçenin karşılık gelen çıkış dalgası formu yukarıdaki şekilde gösterilmiştir -

Yukarıdaki şekilden, pozitif kıskacın uygulanan giriş dalga biçimini kaydırdığını görebilirsiniz. vertically upwardçıktıda. Kayma miktarı, DC referans voltajının değerine bağlı olacaktır.

Negatif Kelepçe

Bir negative clamper giriş sinyalinin negatif bir DC değeri kadar dikey olarak kaydırılacağı şekilde bir çıkış üreten bir kıskaç devresidir.

circuit diagram Negatif kıskaç oranı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Yukarıdaki devrede, bir sinusoidal voltage signal $V_{i}$ op-amp'in ters çevirme terminaline, bir kapasitör C ₁ ve dirençten oluşan bir ağ aracılığıyla uygulanır.$R_{1}$. Bu, op-amp'in ters çevirme terminaline AC voltaj sinyali uygulandığı anlamına gelir.

DC reference voltage $V_{ref}$ op-amp'in ters çevirmeyen terminaline uygulanır.Referans voltajının değeri $V_{ref}$ direnci değiştirerek seçilebilir $R_{2}$. Bu durumda referans voltajı alacağız$V_{ref}$ negatif bir değer.

Yukarıdaki devre, sinüzoidal voltaj sinyalinin kombinasyonu (sonuç toplamı) olan bir çıktı üretir. $V_{i}$ ve referans voltajı $V_{ref}$. Bu, kelepçe devresinin, sinüzoidal voltaj sinyalinin$V_{i}$ referans gerilim değerine göre dikey olarak aşağı doğru kaydırılır $V_{ref}$.

Giriş dalgası formu ve bir negatif kelepçenin karşılık gelen çıkış dalgası formu aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Negatif kıskacın uygulanan giriş dalga formunu kaydırdığını çıktıdan gözlemleyebiliriz. vertically downwardçıktıda. Vites değiştirme miktarı, DC referans voltajının değerine bağlı olacaktır.

Filtersbelirli frekans bileşenlerine izin veren ve / veya bazılarını reddeden elektronik devrelerdir. Ağ teorisi eğitiminde filtrelerle karşılaşmış olabilirsiniz. Pasiftirler ve direnç, kapasitör ve (veya) bir indüktör gibi pasif elemanlardan oluşan elektrik devreleri veya ağlarıdır.

Bu bölüm aşağıdakileri tartışır: active filters detayda.

Aktif Filtrelerin Türleri

Aktif filtreler, op-amp (ler) gibi aktif elemanların yanı sıra direnç (ler) ve kapasitör (ler) gibi pasif elemanlardan oluşan elektronik devrelerdir.

Aktif filtreler esas olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılır four types izin verdikleri ve / veya reddettikleri frekans bandına göre -

• Aktif Düşük Geçiş Filtresi
• Aktif Yüksek Geçiş Filtresi
• Aktif Bant Geçiş Filtresi
• Aktif Bant Durdurma Filtresi

Aktif Düşük Geçiş Filtresi

Etkin bir filtre yalnızca izin verirse (geçer) low frequency bileşenleri ve diğer tüm yüksek frekanslı bileşenleri reddeder (bloke eder), bu durumda buna bir active low pass filter.

circuit diagram Aktif bir alçak geçiren filtre aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Bir op-amp'in ters çevirmeyen terminaline bağlı olan elektrik ağının bir passive low pass filter. Bu nedenle, bir opampın ters çevirmeyen terminalinin girişi, pasif bir düşük geçiş filtresinin çıktısıdır.

Yukarıdaki devrenin bir non-inverting amplifier. Op-amp'in ters çevirmeyen terminaline bir giriş olarak pasif bir düşük geçiş filtresinin çıkışına sahiptir. Dolayısıyla, bir çıktı üretir.$\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ ters çevirmeyen terminalde mevcut girişin katı.

Değerlerini seçebiliriz $R_{f}$ ve $R_{1}$ uygun şekilde elde etmek için desired gainçıktıda. Diyelim ki, direnç değerlerini düşünürsek$R_{f}$ ve $R_{1}$ sıfır ohm ve sonsuz ohm olarak, bu durumda yukarıdaki devre bir unity gain alçak geçiren filtre çıkışı.

Aktif Yüksek Geçiş Filtresi

Etkin bir filtre yalnızca izin verirse (geçer) high frequency bileşenleri ve diğer tüm düşük frekanslı bileşenleri reddeder (bloke eder), bu durumda buna bir active high pass filter.

circuit diagram aktif bir yüksek geçiren filtrenin en iyisi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Bir op-amp'in ters çevirmeyen terminaline bağlı olan elektrik ağının bir passive high pass filter. Bu nedenle, opampın ters çevirmeyen bir terminalinin girişi, pasif yüksek geçiş filtresinin çıktısıdır.

Şimdi, yukarıdaki devre bir non-inverting amplifier. Op-amp'in ters çevirmeyen terminaline giriş olarak pasif bir yüksek geçiş filtresinin çıkışına sahiptir. Dolayısıyla, bir çıktı üretir.$\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ ters çevirmeyen terminalinde mevcut girişin çarpımı.

Değerlerini seçebiliriz $R_f$ ve $R_1$ uygun şekilde elde etmek için desired gainçıktıda. Diyelim ki, direnç değerlerini düşünürsek$R_{f}$ ve $R_{1}$ sıfır ohm ve sonsuz ohm olarak, bu durumda yukarıdaki devre bir unity gain yüksek geçişli filtre çıkışı.

Aktif Bant Geçiş Filtresi

Aktif bir filtre yalnızca bir frekans bandına izin verirse (geçerse), o zaman buna bir active band pass filter. Genel olarak, bu frekans bandı, düşük frekans aralığı ile yüksek frekans aralığı arasındadır. Bu nedenle, aktif bant geçiş filtresi, hem düşük hem de yüksek frekanslı bileşenleri reddeder (bloke eder).

circuit diagram Aktif bir bant geçiş filtresinin

Orada olduğunu gözlemleyin two parts Aktif bant geçiren filtrenin devre şemasında: Birinci kısım aktif bir yüksek geçiş filtresidir, ikinci kısım ise aktif bir düşük geçiş filtresidir.

Aktif yüksek geçiş filtresinin çıkışı, aktif düşük geçiş filtresinin bir girişi olarak uygulanır.Bu, hem aktif yüksek geçiş filtresi hem de aktif düşük geçiş filtresi anlamına gelir. cascaded Çıkışı sadece belirli bir frekans bandını içerecek şekilde elde etmek için.

active high pass filter, ilk aşamada mevcut olan, daha büyük olan frekanslara izin verir lower cut-off frequencyaktif bant geçiş filtresinin. Yani, değerlerini seçmeliyiz$R_{B}$ ve $C_{B}$ uygun şekilde istenen lower cut-off frequency aktif bant geçiş filtresinin.

Benzer şekilde, active low pass filterikinci aşamada bulunan, aktif bant geçiş filtresinin daha yüksek kesme frekansından daha küçük olan frekanslara izin verir. Yani, değerlerini seçmeliyiz$R_{A}$ ve $C_{A}$ İstenileni elde etmek için uygun şekilde higher cut-off frequency aktif bant geçiş filtresinin.

Dolayısıyla, yukarıda tartışılan diyagramdaki devre bir aktif bant geçiş filtresi çıktısı üretecektir.

Aktif Bant Durdurma Filtresi

Aktif bir filtre belirli bir frekans bandını reddederse (bloke ederse), o zaman buna bir active band stop filter. Genel olarak, bu frekans bandı, düşük frekans aralığı ile yüksek frekans aralığı arasındadır. Bu nedenle, aktif bant durdurma filtresi hem düşük hem de yüksek frekans bileşenlerine izin verir (geçer).

block diagram aktif bir bant durdurma filtresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Aktif bir bant durdurma filtresinin blok şemasının ilk aşamasında iki bloktan oluştuğunu gözlemleyin: bir aktif alçak geçiren filtre ve bir aktif yüksek geçiren filtre. Bu iki bloğun çıktıları, ikinci aşamada bulunan bloğa girdi olarak uygulanır. Böylecesumming amplifier aktif alçak geçiren filtre ile aktif yüksek geçiren filtrenin çıktılarının toplamının yükseltilmiş versiyonu olan bir çıktı üretir.

Bu nedenle, yukarıdaki blok diyagramın çıktısı, output of an active band stop , alçak geçiren filtrenin kesme frekansının, yüksek geçiren filtrenin kesme frekansından daha küçük olmasını seçtiğimizde.

circuit diagram aktif bir bant durdurma filtresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Aktif bir alçak geçiren filtre, bir aktif yüksek geçiş filtresi ve bir toplama yükselticisinin devre şemalarını daha önce görmüştük. Yukarıdakileri aldığımızı gözlemleyincircuit diagram Aktif bant durdurma filtresinin blok diyagramındaki ilgili devre şemalarıyla blokları değiştirerek aktif bant durdurma filtresinin

Bir osilatör, periyodik bir sinyal üreten elektronik bir devredir. Osilatör sinüzoidal salınımlar üretirse, buna birsinusoidal oscillator. Bir DC kaynağından gelen giriş enerjisini periyodik bir sinyalin AC çıkış enerjisine dönüştürür. Bu periyodik sinyal, belirli bir frekansa ve genliğe sahip olacaktır.

block diagram sinüzoidal bir osilatörün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki şekil esas olarak şunlardan oluşmaktadır: two blocks: bir amplifikatör ve bir geri besleme ağı. Geri besleme ağı, amplifikatörün çıkışının bir kısmını ona giriş olarak alır ve bir voltaj sinyali üretir. Bu voltaj sinyali, amplifikatöre bir giriş olarak uygulanır.

Yukarıda gösterilen bir sinüzoidal osilatörün blok diyagramı, aşağıdaki durumlarda sinüzoidal salınımlar üretir. two conditions memnun -

• loop gain $A_{v}\beta$ Sinüzoidal osilatörün yukarıdaki blok diyagramının şuna eşit veya daha büyük olması gerekir unity. Buraya,$A_{v}$ ve $\beta$ sırasıyla amplifikatörün kazancı ve geri besleme ağının kazancıdır.

• Toplam phase shift sinüzoidal bir osilatörün yukarıdaki blok diyagramının döngüsü etrafında ya 0⁰ veya 360⁰.

Yukarıdaki iki koşul birlikte şu şekilde adlandırılır: Barkhausen criteria.

Op-Amp Tabanlı Osilatörler

Var two op-amp tabanlı osilatör türleri.

• RC faz kaydırmalı osilatör
• Wien köprü osilatörü

Bu bölümde her biri ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

RC Faz Kaymalı Osilatör

Bir ters çevirici amplifikatör ve bir geri besleme ağı yardımıyla çıkışta sinüzoidal voltaj sinyali üreten op-amp tabanlı osilatör, RC phase shift oscillator. Bu geribildirim ağı, üç kademeli RC bölümünden oluşur.

circuit diagram RC faz kaydırmalı osilatörün özellikleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, op-amp çalışıyor inverting mode. Bu nedenle, bu 180 'lik bir faz kayması sağlar ⁰ . Yukarıdaki devresinde geri besleme şebekesi, bu da 180 'lik bir faz kayması sağlar ⁰ her bir R bölümü 60' lik bir faz kayması sağlar, çünkü ⁰ . Bu nedenle, yukarıdaki devre bir frekansta toplam 360 ⁰ faz kayması sağlar .

• output frequency RC faz kaydırmalı osilatörün -

$$f=\frac{1}{2\Pi RC\sqrt[]{6}}$$

• gain $A_{v}$ eviren bir amplifikatörün -29'dan büyük veya ona eşit olması gerekir,

$$i.e.,-\frac{R_f}{R_1}\geq-29$$

$$=>\frac{R_f}{R_1}\geq-29$$

$$=>R_{f}\geq29R_{1}$$

Bu nedenle, geri besleme direncinin değerini dikkate almalıyız $R_{f}$direnç değerinin en az 29 katı $R_{1}$, RC faz kaymalı osilatörün çıkışında sürekli salınımlar üretmek için.

Wien Köprü Osilatörü

Ters çevirmeyen bir amplifikatör ve bir geri besleme ağı yardımıyla çıkışta sinüzoidal voltaj sinyali üreten op-amp tabanlı osilatör, Wien bridge oscillator.

circuit diagram Wien köprüsü osilatörünün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Wein köprü osilatörü için yukarıda gösterilen devrede, op-amp non inverting mode. Bu nedenle, 00'lık bir faz kayması sağlar. Dolayısıyla, yukarıdaki devrede bulunan geri besleme ağı herhangi bir faz kayması sağlamamalıdır.

Geri bildirim ağı bir miktar faz kayması sağlıyorsa, o zaman biz balance the bridgeherhangi bir faz kayması olmayacak şekilde. Dolayısıyla, yukarıdaki devre bir frekansta ⁰ 0'lık bir toplam faz kayması sağlar .

• output frequency Wien köprü osilatörünün

$$f=\frac{1}{2\Pi RC}$$

• gain $A_{v}$ ters çevirmeyen amplifikatörün% 3'ü veya daha büyük olması gerekir

$$i.e.,1+\frac{R_f}{R_1}\geq3$$

$$=>\frac{R_f}{R_1}\geq2$$

$$=>R_{f}\geq2R_{1}$$

Bu nedenle, geri besleme direncinin değerini dikkate almalıyız $R_{f}$ direnç değerinin en az iki katı, $R_{1}$ Wien köprü osilatörünün çıkışında sürekli salınımlar üretmek için.

Bir waveform generatorstandart bir dalga üreten elektronik bir devredir. İki tür op-amp tabanlı dalga formu üreteci vardır -

• Kare dalga üreteci
• Üçgen dalga üreteci

Bu bölüm, bu op-amp tabanlı dalga biçimi üreticilerinin her birini ayrıntılı olarak tartışmaktadır.

Kare Dalga Üreteci

Bir square wave generatorkare dalga üreten elektronik bir devredir. Bu bölümde op-amp tabanlı kare dalga üreteçleri anlatılmaktadır.

circuit diagram op-amp tabanlı bir kare dalga üretecinin örneği aşağıdaki şekilde gösterilmiştir

Yukarıda gösterilen devre şemasında, direncin $R_{1}$op-amp'in ters çevirici giriş terminali ile op-amp çıkışı arasına bağlanır. Yani direnç$R_{1}$ kullanılır negative feedback. Benzer şekilde direnç$R_{2}$op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali ile çıkışı arasına bağlanır. Yani direnç$R_{2}$ kullanılır positive feedback yol.

Op-amp'in ters çevirici giriş terminali ile toprak arasına bir kondansatör C bağlanır. Böylecevoltage across capacitor Cop-amp'in bu ters çevirme terminalindeki giriş voltajı olacaktır. Benzer şekilde bir direnç$R_{3}$op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali ile toprak arasına bağlanır. Böylecevoltage across resistor $R_{3}$ op-amp'in bu ters çevirmeyen terminalindeki giriş voltajı olacaktır.

operation kare dalga üreteci aşağıda açıklanmıştır -

• Varsayalım, var no chargebaşlangıçta kapasitörde saklanır. Daha sonra, op-amp'in ters çevirme terminalinde bulunan voltaj sıfır volttur. Ancak, op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bir miktar ofset voltajı var. Bundan dolayı, yukarıdaki devrenin çıkışında mevcut olan değer olacaktır.$+V_{sat}$.

• Şimdi, kapasitör C başlıyor charging bir direnç aracılığıyla $R_{1}$. Yukarıdaki devrenin çıkışında bulunan değer olarak değişecektir.$-V_{sat}$, kapasitör C üzerindeki voltaj, direnç üzerindeki voltajdan (pozitif değer) biraz daha büyük olduğunda $R_{3}$.

• Kapasitör C başlar discharging bir direnç aracılığıyla $R_{1}$, yukarıdaki devrenin çıkışı olduğunda $-V_{sat}$. Yukarıdaki devrenin çıkışında bulunan değer olarak değişecektir.$+V_{sat}$, kapasitör C üzerindeki voltaj, direnç boyunca voltajdan (negatif değer) sadece daha azına (daha fazla negatif) ulaştığında $R_{3}$.

Böylece, yukarıdaki diyagramda gösterilen devre bir square wave çıkışta aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi -

Yukarıdaki şekilden kare dalga üretecinin çıktısının iki değerden birine sahip olacağını gözlemleyebiliriz: $+V_{sat}$ ve $-V_{sat}$. Böylece, çıktı bir süre bir değerde kalır ve sonra başka bir değere geçiş yapar ve bir süre orada kalır. Bu şekilde devam ediyor.

Üçgen Dalga Üreteci

Üçgen dalga üreteci, üçgen bir dalga oluşturan elektronik bir devredir. block diagram üçgen dalga üreteci aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Üçgen dalga üretecinin blok diyagramı esas olarak iki blok içerir: bir kare dalga üreteci ve bir entegratör. Bu iki blokcascaded. Bu, kare dalga üretecinin çıktısının, entegratörün girdisi olarak uygulandığı anlamına gelir. Bir kare dalganın entegrasyonunun üçgen bir dalgadan başka bir şey olmadığını unutmayın.

circuit diagram op-amp tabanlı bir üçgen dalga üreteci aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Bir kare dalga üretecinin ve bir entegratörün devre şemalarını daha önce görmüştük. Yukarıdakileri aldığımızı gözlemleyincircuit diagram blokları bir üçgen dalga üretecinin blok diyagramındaki ilgili devre şemalarıyla değiştirerek op-amp tabanlı bir üçgen dalga üretecinin

555 Timer IC adını üçten aldı $5K\Omega$voltaj bölücü ağında kullanılan dirençler. Bu IC, doğru zaman gecikmeleri ve salınımları oluşturmak için kullanışlıdır. Bu bölümde 555 Zamanlayıcı hakkında ayrıntılı bilgi verilmektedir.

Pin Şeması ve Fonksiyonel Şema

Bu bölümde önce 555 Timer IC'nin pin diyagramını ve ardından fonksiyonel diyagramını tartışalım.

Pin Şeması

555 Zamanlayıcı IC, 8 pinli mini Dual-Inline Pakettir (DIP). pin diagram 555 Zamanlayıcılı IC için aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Her bir pinin önemi, yukarıdaki diyagramdan kendi kendini açıklamaktadır. Bu 555 Zamanlayıcı IC, + 5V ila + 18V DC beslemesiyle çalıştırılabilir. Esas olarak oluşturmak için kullanışlıdırnon-sinusoidal kare, rampa, darbe vb. dalga formları

Fonksiyonel diyagram

555 Zamanlayıcının dahili ayrıntılarını gösteren resimli gösterim, işlevsel diyagram olarak bilinir.

functional diagram 555 Zamanlayıcı IC'si aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

555 Zamanlayıcının işlevsel diyagramının bir voltaj bölücü ağ, iki karşılaştırıcı, bir SR flip-flop, iki transistör ve bir invertör içerdiğine dikkat edin. Bu bölüm, her bloğun veya bileşenin amacını ayrıntılı olarak tartışır -

Gerilim Bölücü Ağı

• Gerilim bölücü ağ, üç $5K\Omega$ besleme gerilimi arasına seri olarak bağlanan dirençler $V_{cc}$ ve toprak.

• Bu ağ bir voltaj sağlar $\frac{V_{cc} }{3}$ bir nokta ile zemin arasında, eğer sadece bir tane varsa $5K\Omega$direnç. Benzer şekilde, bir voltaj sağlar$\frac{2V_{cc} }{3}$ bir nokta ile zemin arasında, eğer sadece iki tane varsa $5K\Omega$ dirençler.

Karşılaştırıcı

• Bir 555 Zamanlayıcı IC'nin işlevsel diyagramı iki karşılaştırıcıdan oluşur: bir Üst Karşılaştırıcı (UC) ve bir Alt Karşılaştırıcı (LC).

• Hatırlayın ki comparator kendisine uygulanan iki girdiyi karşılaştırır ve bir çıktı üretir.

• Bir op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bulunan voltaj, ters çevirme terminalindeki mevcut voltajdan büyükse, karşılaştırıcının çıkışı $+V_{sat}$. Bu şu şekilde düşünülebilir:Logic High ('1') dijital gösterimde.

• Op-amp'in ters çevirmeyen terminalinde bulunan voltaj, ters çevirme terminalindeki voltajdan daha az veya ona eşitse, karşılaştırıcının çıkışı $-V_{sat}$. Bu şu şekilde düşünülebilir:Logic Low Dijital gösterimde ('0').

SR Flip-Flop

• Hatırlayın ki SR flip-floppozitif saat geçişleri veya negatif saat geçişleri ile çalışır. İki girişi vardır: S ve R ve iki çıkış: Q (t) ve Q (t) '. Çıktılar, Q (t) ve Q (t) 'birbirini tamamlar.

• Aşağıdaki tablo, state table SR flip-flop'unun

S	R	Q (t + 1)
0	0	Q (t)
0	1	0
1	0	1
1	1	-

• Burada, Q (t) ve Q (t + 1) sırasıyla mevcut durum ve sonraki durumdur. Dolayısıyla SR flip-flop, saat sinyalinin pozitif (negatif) geçişi uygulandığında giriş koşullarına bağlı olarak Hold, Reset ve Set gibi bu üç işlevden biri için kullanılabilir.

• Alt Karşılaştırıcı (LC) ve Üst Karşılaştırıcı (UC) çıkışları şu şekilde uygulanır: inputs of SR flip-flop 555 Zamanlayıcı IC'nin fonksiyonel diyagramında gösterildiği gibi.

Transistörler ve İnvertör

• 555 Zamanlayıcılı IC'nin işlevsel diyagramı bir npn transistörden oluşur $Q_{1}$ ve bir pnp transistör $Q_{2}$. Npn transistörü$Q_{1}$Verici voltajının tabanı pozitifse ve kesme voltajından büyükse AÇILACAKTIR. Aksi takdirde KAPANACAKTIR.

• Pnp transistör $Q_{2}$ Olarak kullanılır buffer sıfırlama girişini SR flip-flop ve npn transistöründen izole etmek için $Q_{1}$.

• inverter Bir 555 Zamanlayıcı IC'nin işlevsel diyagramında kullanılan, yalnızca ters çevirme eylemini gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda güç seviyesini de yükseltir.

555 Zamanlayıcı IC, çıkışta bir darbe üretmek için mono kararlı çalışmada kullanılabilir. Benzer şekilde, çıkışta bir kare dalga üretmek için kararsız işlemde kullanılabilir.

Faz Kilitli Döngü (PLL)lineer sistemlerdeki hayati bloklardan biridir. Radarlar, uydular, FM'ler gibi iletişim sistemlerinde kullanışlıdır.

Bu bölümde PLL ve IC 565'in blok diyagramı ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

PLL Blok Şeması

Bir Faz Kilitli Döngü (PLL) esas olarak aşağıdakilerden oluşur three blocks -

• Faz Dedektörü
• Aktif Düşük Geçiş Filtresi
• Gerilim Kontrollü Osilatör (VCO)

block diagram PLL'nin oranı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Bir faz dedektörünün çıkışı, aktif düşük geçiş filtresinin bir girişi olarak uygulanır. Benzer şekilde, aktif alçak geçiren filtrenin çıkışı bir VCO girişi olarak uygulanır.

working Bir PLL için aşağıdaki gibidir -

• Phase detector frekansı olan giriş sinyali arasındaki faz farkıyla orantılı olan bir DC voltajı üretir. $f_{in}$ ve frekansı olan geri besleme (çıkış) sinyali $f_{out}$.

• Bir Phase detector bir çarpandır ve çıkışında iki frekans bileşeni üretir - frekansların toplamı $f_{in}$ ve $f_{out}$ ve frekans farkı $f_{in}$ & $f_{out}$.

• Bir active low pass filterfaz detektörünün çıkışında bulunan yüksek frekanslı bileşeni ortadan kaldırdıktan sonra çıkışında bir DC voltajı üretir. Ayrıca sinyali güçlendirir.

• Bir VCOherhangi bir giriş uygulanmadığı zaman belirli bir frekansa sahip bir sinyal üretir. Bu frekans, bir DC voltajı uygulanarak her iki tarafa da kaydırılabilir. Bu nedenle, frekans sapması, bir düşük geçiş filtresinin çıkışında bulunan DC voltajıyla doğru orantılıdır.

Yukarıdaki işlemler, VCO frekansı giriş sinyali frekansına eşit olana kadar gerçekleşir. Uygulama türüne bağlı olarak, aktif düşük geçiş filtresinin çıktısını veya bir VCO çıktısını kullanabiliriz. PLL'ler birçokapplications FM demodülatör, saat üreteci vb.

PLL aşağıdakilerden birinde çalışır: following three modes -

• Serbest çalışma modu
• Çekim modu
• Kilit modu

Başlangıçta PLL, free running modeherhangi bir girdi uygulanmadığında. PLL'ye bir frekansa sahip bir giriş sinyali uygulandığında, VCO'nun çıkış sinyali frekansı değişmeye başlayacaktır. Bu aşamada, PLL'nincapture mode. VCO'nun çıkış sinyali frekansı, giriş sinyali frekansına eşit olana kadar sürekli olarak değişecektir. Şimdi, PLL'ninlock mode.

IC 565

IC 565, en yaygın kullanılan faz kilitli döngü IC'dir. 14 pinli Dual-Inline Pakettir (DIP). pin diagram IC 565, aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Her bir pinin amacı, yukarıdaki diyagramdan kendi kendini açıklamaktadır. PLL'nin çalışması için 14 pimden sadece 10 pim (1'den 10'a kadar pim) kullanılır. Böylece, kalan 4 pim (11 ila 14 numaralı pim) NC (Bağlantı Yok) ile etiketlenir.

VCO2 ve 3 numaralı pinler topraklandığında, IC 565'in 4 numaralı pininde bir çıkış üretir. Matematiksel olarak çıkış frekansını yazabiliriz,$f_{out}$ olarak VCO'nun.

$$f_{out}=\frac{0.25}{R_VC_V}$$

nerede,

$R_{V}$ 8 numaralı pime bağlı harici dirençtir

$C_{V}$ 9 numaralı pime bağlı harici kondansatördür

• Uygun değerleri seçerek $R_{V}$ ve $C_{V}$çıkış frekansını düzeltebiliriz (belirleyebiliriz), $f_{out}$ VCO.

• Pin numbers 4 and 5VCO çıkışının faz dedektörünün girişlerinden biri olarak uygulanabilmesi için harici bir kablo ile kısa devre yapılacaktır.

• IC 565'in dahili direnci $3.6K\Omega$. 7 ve 10 numaralı pinler arasına bir kapasitör, C bağlanmalıdır.low pass filter bu iç dirençle.

Gereksinime göre, IC 565'in pinlerini uygun şekilde yapılandırmamız gerektiğini unutmayın.

A'nın işlevi voltage regulatorgirişteki voltaj dalgalanmalarından ve (veya) yük akımındaki değişimlerden bağımsız olarak çıkışta sabit bir DC voltajı sağlamaktır. Başka bir deyişle, voltaj regülatörü, regüle edilmiş bir DC çıkış voltajı üretir.

Gerilim regülatörleri ayrıca Entegre Devreler (IC) formlarında da mevcuttur. Bunlar şöyle adlandırılırvoltage regulator ICs.

Voltaj Regülatör Çeşitleri

Var two types voltaj regülatörlerinin -

• Sabit voltaj regülatörü
• Ayarlanabilir voltaj regülatörü

Bu bölümde, bu iki tip voltaj regülatörü tek tek tartışılmaktadır.

Sabit voltaj regülatörü

Bir fixed voltage regulatorpozitif veya negatif olan sabit bir DC çıkış voltajı üretir. Diğer bir deyişle, bazı sabit voltaj regülatörleri pozitif sabit DC voltaj değerleri üretirken, diğerleri negatif sabit DC voltaj değerleri üretir.

78xx voltaj regülatör IC'leri pozitif sabit DC voltaj değerleri üretirken, 79xx voltaj regülatör IC'leri negatif sabit DC voltaj değerleri üretir.

İle çalışırken aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir 78xx ve 79xx voltaj regülatörü IC'leri -

• "Xx" iki basamaklı bir sayıya karşılık gelir ve IC voltaj regülatörünün ürettiği voltaj miktarını (büyüklüğünü) temsil eder.

• Hem 78xx hem de 79xx voltaj regülatör IC'leri, 3 pins her biri ve üçüncü pin, onlardan çıktı toplamak için kullanılır.

• Bu iki tip IC'nin birinci ve ikinci pinlerinin amacı farklıdır -

  • Birinci ve ikinci pimleri 78xx voltaj regülatör IC'leri sırasıyla girişi ve toprağı bağlamak için kullanılır.

  • Birinci ve ikinci pimleri 79xx Voltaj regülatör IC'leri, sırasıyla toprak ve girişi bağlamak için kullanılır.

Örnekler

• 7805 voltaj regülatörü IC, +5 voltluk bir DC voltajı üretir.
• 7905 voltaj regülatörü IC, -5 voltluk bir DC voltajı üretir.

Aşağıdaki şekil, bir fixed positive voltage çıkışta gerekli bağlantılara sahip sabit bir pozitif voltaj regülatörü kullanarak.

Yukarıdaki şekilde sabit bir pozitif voltaj regülatörü, giriş kapasitörü Cı Şekil olduğu _I istenmeyen salınımlara önlemek için kullanılır ve çıkış kondansatörü, Cı- ₀ bir şebeke filtresi olarak işlev görür geçici yanıt geliştirmek için.

Note - bir get a fixed negative voltage uygun bağlantılara sahip sabit bir negatif voltaj regülatörü kullanarak çıkışta.

Ayarlanabilir voltaj regülatörü

Ayarlanabilir bir voltaj regülatörü, belirli voltaj aralığının diğer herhangi bir değerine ayarlanabilen bir DC çıkış voltajı üretir. Bu nedenle, ayarlanabilir voltaj regülatörü aynı zamandavariable voltage regulator.

Ayarlanabilir bir voltaj regülatörünün DC çıkış voltajı değeri pozitif veya negatif olabilir.

LM317 voltaj regülatörü IC

LM317 voltaj regülatörü IC, mevcut voltaj aralığının istenen pozitif sabit DC voltaj değerini üretmek için kullanılabilir.

LM317 voltaj regülatörü IC'nin 3 pimi vardır. İlk pin çıkış voltajını ayarlamak için kullanılır, ikinci pin çıkışı toplamak için kullanılır ve üçüncü pin girişi bağlamak için kullanılır.

Ayarlanabilir pim (terminal), çıkışın geniş bir aralıkta değişmesine izin veren değişken bir dirençle sağlanır.

Yukarıdaki şekil, yaygın olarak kullanılan bir LM 317 voltaj regülatör IC'yi çalıştıran düzensiz bir güç kaynağını göstermektedir. Bu IC, 1,25 V ila 37 V arasında ayarlanabilir bir çıkış aralığında 1.5A'lık bir yük akımı sağlayabilir.

Gerçek dünyadaki tüm nicelikler, doğası gereği analogdur. Bu miktarları elektriksel olarak analog sinyaller olarak gösterebiliriz. Biranalog signal belirli bir zaman dilimi için herhangi bir sayıda değere (varyasyona) sahip olan zamanla değişen bir sinyaldir.

Bunun aksine, bir digital signal Bir düzeyden diğerine aniden değişir ve belirli bir zaman dilimi için yalnızca sınırlı sayıda değere (varyasyonlara) sahip olur.

Bu bölümde veri dönüştürücü türleri ve özellikleri anlatılmaktadır.

Veri Dönüştürücü Türleri

Analog sinyallerle çalıştırılabilen elektronik devrelere analog devreler denir. Benzer şekilde dijital sinyaller ile çalıştırılabilen elektronik devrelere dijital devreler denir. Bir veri dönüştürücü, bir formdaki verileri diğerine dönüştüren elektronik bir devredir.

İki tane types of data converters -

• Analogtan dijitale dönüştürücü
• Dijital - Analog Dönüştürücü

Bir analog devrenin çıkışını bir dijital devrenin girişi olarak bağlamak istiyorsak, aralarına bir arayüz devresi yerleştirmeliyiz. Analog sinyali dijital sinyale dönüştüren bu arayüz devresineAnalog to Digital Converter.

Benzer şekilde, bir dijital devrenin çıkışını bir analog devrenin girişi olarak bağlamak istiyorsak, aralarına bir arayüz devresi yerleştirmeliyiz. Dijital sinyali analog sinyale dönüştüren bu arayüz devresineDigital to Analog Converter.

Bazı Analogdan Dijitale Dönüştürücülerin çalışması için dahili bir blok olarak Dijitalden Analog Dönüştürücüye ihtiyaç duyabileceğini unutmayın.

Teknik Özellikler

Aşağıdakiler specifications veri dönüşümleriyle ilgili olanlar -

• Resolution
• Dönüşüm Zamanı

çözüm

Çözünürlük minimum amount of changeikili (dijital) çıkışta temsil edilebilmesi için bir analog giriş geriliminde gereklidir. Dijital çıkışta kullanılan bit sayısına bağlıdır.

Mathematicallyçözünürlük şu şekilde temsil edilebilir:

$$Resolution=\frac{1}{2^{N}}$$

burada, 'N', dijital çıkışta bulunan bit sayısıdır.

Yukarıdaki formülden, bir inverse relationshipçözünürlük ve bit sayısı arasında. Bu nedenle, bit sayısı arttıkça çözünürlük azalır ve bunun tersi de geçerlidir.

Resolution ikili ve eşdeğer ikili sayı olarak gösterilebilen maksimum analog giriş geriliminin oranı olarak da tanımlanabilir.

Mathematicallyçözünürlük şu şekilde temsil edilebilir:

$$Resolution=\frac{V_{FS}}{2^{N}-1}$$

nerede,

$V_{FS}$ tam ölçekli giriş voltajı veya maksimum analog giriş voltajıdır,

'N', dijital çıkışta bulunan bit sayısıdır.

Dönüşüm Zamanı

Bir veri dönüştürücünün bir formdaki verileri (bilgileri) başka bir formdaki eşdeğer verilerine dönüştürmek için gereken süreye conversion time. İki tür veri dönüştürücümüz olduğundan, aşağıdaki gibi iki tür dönüştürme süresi vardır.

• Analogdan Dijitale Dönüşüm süresi
• Dijitalden Analoğa Dönüşüm süresi

Analogdan Dijitale Dönüştürücünün (ADC) analog giriş voltajını eşdeğer ikili (dijital) çıkışına dönüştürmesi için gereken süreye Analog to Digital conversion time. Dijital çıkışta kullanılan bit sayısına bağlıdır.

Bir Dijitalden Analog Dönüştürücünün (DAC) ikili (dijital) girişi eşdeğer analog çıkış voltajına dönüştürmesi için gereken süreye Digital to Analog conversion time. İkili (dijital) girişte bulunan bit sayısına bağlıdır.

Bir Digital to Analog Converter (DAC)dijital giriş sinyalini analog çıkış sinyaline dönüştürür. Dijital sinyal, 0 ve 1 bitlerinin bir kombinasyonu olan ikili bir kod ile temsil edilir. Bu bölüm, Dijitalden Analog Dönüştürücülere ayrıntılı olarak değinmektedir.

block diagram DAC, aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Bir Dijitalden Analoğa Dönüştürücü (DAC) bir dizi ikili giriş ve tek bir çıkıştan oluşur. Genel olaraknumber of binary inputs DAC'ın gücü ikinin gücü olacaktır.

DAC türleri

Var two types DAC sayısı

• Ağırlıklı Direnç DAC
• R-2R Merdiven DAC

Bu bölüm, bu iki tür DAC hakkında ayrıntılı olarak tartışmaktadır -

Ağırlıklı Direnç DAC

Ağırlıklı bir direnç DAC, kullanılarak neredeyse dijital (ikili) girişe eşit olan bir analog çıkış üretir. binary weighted resistorsters çeviren toplayıcı devresinde. Kısaca, ikili ağırlıklı bir direnç DAC, ağırlıklı direnç DAC olarak adlandırılır.

circuit diagram 3 bitlik ikili ağırlıklı direnç DAC'si aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

İkili bir sayının bitlerinin iki değerden yalnızca birine sahip olabileceğini hatırlayın. yani, 0 veya 1. Bırakın3-bit binary input dır-dir $b_{2}b_{1}b_{0}$. İşte bitler$b_{2}$ ve $b_{0}$ belirtmek Most Significant Bit (MSB) and Least Significant Bit (LSB) sırasıyla.

digital switchesYukarıdaki şekilde gösterilen, karşılık gelen giriş bitleri '0'a eşit olduğunda toprağa bağlanacaktır. Benzer şekilde, yukarıdaki şekilde gösterilen dijital anahtarlar, negatif referans voltajına bağlanacaktır,$-V_{R}$ karşılık gelen giriş bitleri '1'e eşit olduğunda.

Yukarıdaki devrede, bir op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminali toprağa bağlanır. Bu, op-amp'in ters çevirmeyen giriş terminaline sıfır volt uygulandığı anlamına gelir.

Göre virtual short conceptopamp'ın ters çeviren giriş terminalindeki voltaj, tersine çevirmeyen giriş terminalindeki voltajla aynıdır. Yani, ters çeviren giriş terminalinin düğümündeki voltaj sıfır volt olacaktır.

nodal equation ters çeviren giriş terminalinin düğümünde:

$$\frac{0+V_{R}b_{2}}{2^{0}R}+\frac{0+V_{R}b_{1}}{2^{1}R}+\frac{0+V_{R}b_{0}}{2^{2}R}+\frac{0-V_{0}}{R_{f}}=0$$

$$=>\frac{V_{0}}{R_{f}}=\frac{V_{R}b_{2}}{2^{0}R}+\frac{V_{R}b_{1}}{2^{1}R}+\frac{V_{R}b_{0}}{2^{2}R}$$

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}R_{f}}{R}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

İkame, $R=2R_{f}$ yukarıdaki denklemde.

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}R_{f}}{2R_{f}}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}}{2}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

Yukarıdaki denklem temsil eder output voltage equation3 bitlik ikili ağırlıklı direnç DAC'si. İkili (dijital) girişte bit sayısı üç olduğundan, sabit bir referans voltajı için ikili girişi 000'den 111'e değiştirerek olası yedi çıkış voltajı değeri elde edeceğiz,$V_{R}$.

Biz yazabiliriz generalized output voltage equation 3 bitlik ikili ağırlıklı direnç DAC'nin çıkış voltajı denklemine dayalı olarak aşağıda gösterildiği gibi bir N-bit ikili ağırlıklı direnç DAC'si.

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}}{2}\left \{ \frac{b_{N-1}}{2^{0}}+ \frac{b_{N-2}}{2^{1}}+....+\frac{b_{0}}{2^{N-1}} \right \}$$

The disadvantages ikili ağırlıklı bir direnç DAC'si aşağıdaki gibidir -

• LSB ve MSB'ye karşılık gelen direnç değerleri arasındaki fark, dijital girişte bulunan bit sayısı arttıkça artacaktır.

• Dijital girişte bulunan bit sayısı arttıkça daha doğru dirençler tasarlamak zordur.

R-2R Merdiven DAC

R-2R Ladder DAC, ikili ağırlıklı direnç DAC'sinin dezavantajlarının üstesinden gelir. Adından da anlaşılacağı gibi, R-2R Ladder DAC, bir analog çıktı kullanarak dijital (ikili) girişe neredeyse eşit olan bir analog çıktı üretir.R-2R ladder network ters çeviren toplayıcı devresinde.

Thecircuit diagram3 bitlik bir R-2R Ladder DAC'si aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

İkili bir sayının bitlerinin iki değerden yalnızca birine sahip olabileceğini hatırlayın. yani, 0 veya 1. Bırakın3-bit binary input dır-dir $b_{2}b_{1}b_{0}$. İşte bitler$b_{2}$ ve $b_{0}$ Sırasıyla En Önemli Bit'i (MSB) ve En Az Önemli Bit'i (LSB) belirtir.

Yukarıdaki şekilde gösterilen dijital anahtarlar, karşılık gelen giriş bitleri '0'a eşit olduğunda toprağa bağlanacaktır. Benzer şekilde, yukarıdaki şekilde gösterilen dijital anahtarlar, negatif referans voltajına bağlanacaktır,$-V_{R}$ karşılık gelen giriş bitleri '1'e eşit olduğunda.

Bir R-2R Ladder DAC'nin genelleştirilmiş çıkış voltajı denklemini elde etmek zordur. Ancak, bireysel ikili giriş kombinasyonları için R-2R Ladder DAC'ın analog çıkış voltaj değerlerini kolayca bulabiliriz.

advantages Bir R-2R Ladder DAC'si aşağıdaki gibidir -

• R-2R Ladder DAC sadece iki direnç değeri içerir: R ve 2R. Bu nedenle, daha doğru dirençler seçmek ve tasarlamak kolaydır.

• Dijital girişte daha fazla sayıda bit varsa, ek olarak gerekli sayıda R-2R bölümü eklememiz gerekir.

Yukarıdaki avantajlardan dolayı, R-2R Ladder DAC, ikili ağırlıklı direnç DAC'ye tercih edilir.

Önceki bölümde, iki tür DAC'yi tartıştık. Bu bölüm, R-2R merdiven DAC'ye dayanan örnek bir sorunu tartışmaktadır.

Misal

İkili bir giriş için R-2R Ladder DAC'ın analog çıkış geriliminin değerini bulalım, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100.

Devre Şeması ve Sadeleştirilmesi

circuit diagram ikili giriş olduğunda 3 bit R-2R Ladder DAC'nin, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100 uygulandı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

Yukarıdaki devrede, solunda seri ve paralel direnç kombinasyonları vardır. point Ayere göre. Böylece, tüm direnç ağını, dirençli tek bir dirençle değiştirebiliriz.$2R\Omega$.

simplified circuit diagram aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Şebekenin B noktasının soluna bağlı olan kısmını toprağa göre Thevenin'in eşdeğer devresini kullanarak değiştirebiliriz. modified circuit diagram aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Yukarıdaki devrede, iki direncin bir dizi kombinasyonu vardır. Bu kombinasyonu tek bir dirençle değiştirin. Soncircuit diagram basitleştirme aşağıdaki şekilde gösterildikten sonra -

Şimdi, yukarıdaki devre şeması bir inverting amplifier. Giriş voltajı var$-\frac{V_{R}}{2}$ volt, giriş direnci $2R\Omega$ ve geri besleme direnci $2R\Omega$.

output voltage yukarıda gösterilen devrenin -

$$V_{0}=-\frac{2R}{2R}\left(-\frac{V_{R}}{2}\right)$$

$$V_{0}=\frac{V_{R}}{2}$$

bu yüzden output voltage 3-bit R-2R Merdiven DAC'si $\frac{V_{R}}{2}$ ikili giriş için volt, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100.

Analogdan Dijitale Dönüştürücü (ADC)bir analog sinyali dijital sinyale dönüştürür. Dijital sinyal, 0 ve 1 bitlerinin bir kombinasyonu olan bir ikili kod ile temsil edilir.

block diagram Aşağıdaki şekilde bir ADC gösterilmektedir -

Yukarıda gösterilen şekilde bir Analogdan Dijitale Dönüştürücünün (ADC)tek bir analog giriş ve birçok ikili çıkıştan oluşur. Genel olarak, ADC'nin ikili çıkışlarının sayısı ikinin üssü olacaktır.

Var two typesADC'lerin sayısı: Doğrudan tip ADC'ler ve Dolaylı tip ADC'ler. Bu bölümde, Doğrudan tip ADC'ler ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

ADC, analog girişle karşılaştırmak için dahili olarak üretilen eşdeğer dijital (ikili) kodu kullanarak analogdan dijitale dönüşümü doğrudan gerçekleştirirse, o zaman buna denir Direct type ADC.

Aşağıdakiler examples Doğrudan tip ADC'lerin -

• Sayaç tipi ADC
• Ardışık Yaklaşım ADC
• Flash türü ADC

Bu bölümde, bu Doğrudan tip ADC'ler ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Sayaç tipi ADC

Bir counter type ADC dahili olarak sayaç işlemini kullanarak analog girişe yaklaşık olarak eşit olan bir dijital çıktı üretir.

block diagram bir sayaç tipi ADC için aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Sayaç tipi ADC esas olarak 5 bloktan oluşur: Saat sinyali üreteci, Sayaç, DAC, Karşılaştırıcı ve Kontrol mantığı.

working bir sayaç tipi ADC için aşağıdaki gibidir -

• control logic sayacı sıfırlar ve başlat komut sinyalini aldığında, saat darbelerini sayaca göndermek için saat sinyali üretecini etkinleştirir.

• counterher saat darbesi için bir artar ve değeri ikili (dijital) formatta olur. Sayacın bu çıkışı, bir DAC girişi olarak uygulanır.

• DACSayacın çıkışı olan alınan ikili (dijital) girişi analog çıkışa dönüştürür. Karşılaştırıcı bu analog değeri karşılaştırır,$V_{a}$ harici analog giriş değeri ile $V_{i}$.

• output of comparator olacak ‘1’büyük olduğu sürece. Kontrol mantığı, karşılaştırıcının çıkışından '1' aldığı sürece, yukarıdaki iki adımda bahsedilen işlemler devam edecektir.

• output of comparator olacak ‘0’ ne zaman $V_{i}$ küçüktür veya eşittir $V_{a}$. Dolayısıyla, kontrol mantığı karşılaştırıcının çıkışından '0' alır. Daha sonra, kontrol mantığı saat sinyali üretecini devre dışı bırakır, böylece sayaca herhangi bir saat darbesi göndermez.

• Bu anda, sayacın çıktısı şu şekilde görüntülenecektir: digital output. Karşılık gelen harici analog giriş değerine neredeyse eşdeğerdir$V_{i}$.

Ardışık Yaklaşım ADC

Bir successive approximation type ADC dahili olarak ardışık yaklaşım tekniğini kullanarak analog girişe yaklaşık olarak eşit olan bir dijital çıkış üretir.

block diagram Bir ardışık yaklaşım ADC'si aşağıdaki şekilde gösterilmiştir

Ardışık yaklaşım ADC temel olarak 5 bloktan oluşur consists Saat sinyali üreteci, Ardışık Yaklaşım Kaydı (SAR), DAC, karşılaştırıcı ve Kontrol mantığı.

working ardışık bir yaklaşımın ADC'si aşağıdaki gibidir -

• control logic SAR'ın tüm bitlerini sıfırlar ve başlama komutu sinyalini aldığında saat darbelerini SAR'a göndermek için saat sinyali üretecini etkinleştirir.

• Mevcut ikili (dijital) veriler SARkarşılaştırıcının çıkışına bağlı olarak her saat darbesi için güncellenecektir. SAR çıktısı, DAC girdisi olarak uygulanır.

• DAC SAR çıkışı olan alınan dijital girişi analog çıkışa dönüştürür. Karşılaştırıcı bu analog değeri karşılaştırır$V_{a}$ harici analog giriş değeri ile $V_{i}$.

• output of a comparator olduğu sürece '1' olacak $V_{i}$ daha büyüktür $V_{a}$. Benzer şekilde, karşılaştırıcının çıktısı '0' olacaktır.$V_{i}$ küçüktür veya eşittir $V_{a}$.

• Yukarıdaki adımlarda bahsedilen işlemler, dijital çıkış geçerli olana kadar devam edecektir.

Dijital çıkış, karşılık gelen harici analog giriş değerine neredeyse eşdeğer olduğunda geçerli olacaktır. $V_{i}$.

Flash türü ADC

Bir flash type ADCKısa sürede karşılık gelen bir analog giriş için eşdeğer bir dijital çıktı üretir. Dolayısıyla, flash tipi ADC en hızlı ADC'dir.

circuit diagram 3 bitlik flaş tipi bir ADC için aşağıdaki şekilde gösterilmektedir -

3 bit flaş tipi ADC, bir voltaj bölücü ağ, 7 karşılaştırıcı ve bir öncelik kodlayıcıdan oluşur.

working 3 bitlik flash tipi bir ADC için aşağıdaki gibidir.

• voltage divider network8 eşit direnç içerir. Bir referans voltajı$V_{R}$zemine göre tüm ağ boyunca uygulanır. Her bir direnç boyunca zemine göre aşağıdan yukarıya voltaj düşüşü, tam sayı katları (1'den 8'e) olacaktır.$\frac{V_{R}}{8}$.

• Dış input voltage $V_{i}$tüm karşılaştırıcıların ters çevirmeyen terminaline uygulanır. Her direnç boyunca zemine göre aşağıdan yukarıya voltaj düşüşü, karşılaştırıcıların ters terminaline aşağıdan yukarıya uygulanır.

• Bir seferde, tüm karşılaştırıcılar harici giriş voltajını ilgili diğer giriş terminalindeki mevcut voltaj düşüşleriyle karşılaştırır. Bu, karşılaştırma işlemlerinin her karşılaştırıcı tarafından gerçekleştirildiği anlamına gelir.parallelly.

• output of the comparator olduğu sürece '1' olacak $V_{i}$ilgili diğer giriş terminalindeki voltaj düşüşünden daha büyüktür. Benzer şekilde, karşılaştırıcının çıktısı '0' olacaktır.$V_{i}$ ilgili diğer giriş terminalindeki voltaj düşüşünden daha az veya ona eşittir.

• Karşılaştırıcıların tüm çıkışları, girişleri olarak bağlanır. priority encoderBu öncelikli kodlayıcı, '1' olan yüksek öncelikli girişe karşılık gelen bir ikili kod (dijital çıkış) üretir.

• Bu nedenle, öncelikli kodlayıcının çıktısı, ikili eşdeğerinden başka bir şey değildir (digital output) harici analog giriş voltajı, $V_{i}$.

Flash tipi ADC, analog girişin dijital veriye dönüşüm hızının çok yüksek olması gereken uygulamalarda kullanılır.

Önceki bölümde, bir ADC'nin ne olduğunu ve Doğrudan tip ADC'nin örneklerini tartıştık. Bu bölüm Dolaylı tip ADC hakkında tartışmaktadır.

Bir ADC analogdan dijitale dönüştürme işlemini dolaylı bir yöntemle gerçekleştirirse, buna bir Indirect type ADC. Genel olarak, önce analog girişi doğrusal bir zaman fonksiyonuna (veya frekansa) dönüştürür ve ardından dijital (ikili) çıktı üretir.

Çift eğimli ADC en iyisidir exampleDolaylı tip ADC. Bu bölümde ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Çift Eğimli ADC

Adından da anlaşılacağı gibi, bir dual slope ADC iki (çift) eğim tekniğini kullanarak karşılık gelen bir analog giriş için eşdeğer bir dijital çıktı üretir.

block diagram çift ​​eğimli bir ADC için aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

Çift eğimli ADC temel olarak 5 bloktan oluşur: Entegratör, Karşılaştırıcı, Saat sinyali üreteci, Kontrol mantığı ve Sayaç.

working çift ​​eğimli bir ADC için aşağıdaki gibidir -

• control logic sayacı sıfırlar ve başlama komutu sinyali alındığında saat darbelerini sayaca göndermek için saat sinyali üretecini etkinleştirir.

• Kontrol mantığı anahtarı iter sw bağlanmak için external analog input voltage $V_{i}$, başlat komut sinyali alındığında. Bu giriş voltajı bir entegratör için uygulanır.

• Çıktısı integrator komparatörün iki girişinden birine bağlanır ve komparatörün diğer girişi toprağa bağlanır.

• Comparator Entegratörün çıkışını sıfır volt (toprak) ile karşılaştırır ve kontrol mantığına uygulanan bir çıktı üretir.

• counterher saat darbesi için bir artar ve değeri ikili (dijital) formatta olur. Maksimum sayma değerine ulaştıktan sonra artırıldığında kontrol mantığına bir taşma sinyali üretir. Bu anda, tüm sayaç bitlerinde yalnızca sıfırlar olacaktır.

• Şimdi, kontrol mantığı anahtarı itiyor sw bağlanmak için negative reference Voltaj $-V_{ref}$. Bu negatif referans voltajı bir entegratör için uygulanır. Kapasitörde depolanan yükü sıfır olana kadar kaldırır.

• Bu anda, bir karşılaştırıcının her iki girişi de sıfır volta sahiptir. Böylece karşılaştırıcı, kontrol mantığına bir sinyal gönderir. Şimdi, kontrol mantığı saat sinyali üretecini devre dışı bırakır ve sayaç değerini tutar (tutar). counter value harici analog giriş voltajı ile orantılıdır.

• Bu anda, sayacın çıktısı şu şekilde görüntülenecektir: digital output. Karşılık gelen harici analog giriş değerine neredeyse eşdeğerdir$V_{i}$.

Çift eğimli ADC, aşağıdaki uygulamalarda kullanılır. accuracy analog girişi eşdeğer dijital (ikili) verilerine dönüştürürken daha önemlidir.

---