BỘ KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU HOẠT ĐỘNG VÀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ.

Mục tiêu Sau khi nghiên cứu chương này, bạn sẽ có thể: • Nhận biết các đặc điểm của một bộ khuếch đại hoạt động và mô tả làm thế nào họ có thể được sử dụng làm cơ sở cho các loại khác nhau của các bộ khuếch đại hữu ích. • Thiết kế các loại sau đây của các mạch opamp để đáp ứng các yêu cầu cụ thể: điện áp đi theo, inverting khuếch đại, khuếch đại noninverting, tổng hợp fier AMPLI, khuếch đại vi sai, và so sánh. • Hiểu biết về các hoạt động của các loại sau đây của các mạch: tích hợp và làm khác biệt, bộ lọc hoạt động, truyền dẫn tín hiệu hiện tại vòng, chuyển mạch analog và bộ ghép kênh, và mẫu và giữ. • Hiểu được các khái niệm về nối đất và vòng trên mặt đất, che chắn từ trường và điện, và tầm quan trọng của nối đất.

CHƯƠNG BỘ KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU HOẠT ĐỘNG VÀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Mục tiêu Sau nghiên cứu chương này, bạn có thể: • Nhận biết đặc điểm khuếch đại hoạt động mô tả làm họ sử dụng làm sở cho loại khác khuếch đại hữu ích • Thiết kế loại sau mạch op-amp để đáp ứng yêu cầu cụ thể: điện áp theo, inverting khuếch đại, khuếch đại noninverting, tổng hợp fier AMPLI, khuếch đại vi sai, so sánh • Hiểu biết hoạt động loại sau mạch: tích hợp làm khác biệt, lọc hoạt động, truyền dẫn tín hiệu vòng, chuyển mạch analog ghép kênh, mẫu giữ • Hiểu khái niệm nối đất vòng mặt đất, che chắn từ trường điện, tầm quan trọng nối đất Giới thiệu Một điều kiện cần thiết hệ thống thực , kết nối với nhau, thành phần khác Trong sơ đồ khối, giao diện đại diện phẫn nộ đường thẳng hai khối, số loại tín hiệu khối Nếu dễ dàng này! Thực tế là, interfacing nhiệm vụ khó khăn việc hệ thống hoạt động Có nhiều loại khác yêu cầu giao tiếp Một loại mạch cứng mạch analog digital Hầu hết điều khiển kỹ thuật số, nhiều cảm biến cấu chấp hành sử dụng tín hiệu analog Điều có nghĩa chuyển đổi kỹ thuật số kỹ thuật số-to-analog-to-analog yêu cầu (như thảo luận Chương 2) Khi thiết kế kiểu giao diện này, bạn phải xem xét thứ độ phân giải (số bit), mức điện áp tương tự, tốc độ chuyển đổi yêu cầu Một vấn đề khác giao diện phù hợp với cấp điện áp thành phần Một sor cảm đưa phạm vi điện áp 0-0,5 V, thành phần tiếp nhận cần tín hiệu dải điện áp từ 0-10 V Hoặc cảm biến đưa trở kháng cao Sigma nal (dễ dàng nạp xuống) cần phải chuyển đổi sang trở kháng thấp mạnh Sigma nal Vẫn vấn đề khác số cảm biến phi tuyến, có nghĩa điện áp đầu cảm biến thư mục tương ứng với tham số đo Cảm biến phi tuyến yêu cầu số mạch điều chỉnh Đôi số cảm biến phải chia sẻ cổng đầu vào điều khiển Điều đòi hỏi mạch chuyển mạch điện tử có khả kết nối kênh analog khác để đích đến Một yêu cầu khác thêm vào trừ signals- analog ví dụ, tín hiệu phản hồi trừ vào điểm thiết lập điều khiển analog Một số tình đòi hỏi có không bị tín hiệu thành phần, họ có số khoảng cách xa Điều tất dây có sức đề kháng; Tuy nhiên, kỹ thuật vòng loại bỏ tín hiệu suy giảm Một loạt vấn đề giao diện giao dịch với xử lý tiếng ồn điện từ giới Mặc dù số loại nhiễu lọc ra, thường tốt để cố gắng ngăn chặn tiếng ồn từ vào hệ thống Điều thực với che chắn thích hợp nối đất Chúng giải vấn đề chương Nó không điều trị đầy đủ toàn sách có sẵn theo đối tượng, giới thiệu giải pháp tới vấn đề khác 3.1 Bộ khuyếch đại thuật toán Giới thiệu Một khuếch đại hoạt động (op-amp) khuếch đại tuyến tính cao đạt Op-amps Người ta thường đồng minh đóng gói IC hình thức (1-4 op- amps IC) tương đối rẻ tiền Các op-amp phương pháp khuếch đại lý tưởng giấc mơ nhà thiết kế tương có đặc tính lý tưởng vậy: Độ lợi vòng hở cao: A = 100.000, đoán trước Kháng đầu vào cao: Rin> M Kháng đầu thấp: Rout = 50-75 ohm Những đặc điểm làm cho việc thiết kế với op-amps tương đối dễ dàng Như thấy, tăng vòng hở cao làm cho để tạo khuếch đại với mức tăng ổn định dự đoán nơi 1-1000 nhiều Tầm quan trọng kháng đầu vào cao (Rin) khuếch đại thuật toán đầu vào.Điều có nghĩa không tải xuống mạch cảm biến lái xe Kháng đầu thấp khuếch đại thuật toán (Rout) có nghĩa điều khiển mà không nạp xuống thân Tuy nhiên, khuếch đại thuật toán khuếch đại tín hiệu, khuếch đại công suất Nó không thiết kế để sản xuất dòng điện lớn thường không sử dụng để điều khiển loa phóng động trực tiếp Hình 3.1: Biểu tượng khuếch đại thuật toán Hình 3.1 cho thấy biểu tượng cho khuếch đại thuật toán điển hình Nó có hai đầu vào (V1 V2) đầu (Vout) Cũng thể hai yếu tố đầu vào cung cấp lượng, mà thường 12 V -12 V Điện áp đầu xoay vòng khoảng 80% điện áp cung cấp Chú ý kết nối mặt đất tất Hầu hết khuếch đại thuật toán khác biệt khuếch đại, có nghĩa họ khuếch đại khác biệt V1 V2 Điều thể phương trình 3.1: Vout = A(V2–V1) Trong đó: Vout = điện áp đầu A = đạt vòng hở V1 : đảo đầu vào V2: đảo đầu Việc đạt vòng hở (A) đạt chưa sửa đổi nguyên liệu op-amp; cao, typ- ically 100.000 hay nhiều V2 gọi đầu vào noninverting Như tên nó, đầu giai đoạn với đầu vào noninverting (khi đầu vào không đảo tích cực, Vout tích cực, đầu vào nkhông đảora tiêu cực, Vout tiêu cực) Các đầu vào không đảo xác định dấu + biểu tượng hình 3.1 Các đầu vào khác với khuếch đại thuật toán gọi đầu vào nghịch đảo Các đầu khỏi giai đoạn với tín hiệu đầu vào nghịch đảo (khi đầu vào đảo ngược nhiều itive pos-, đầu tiêu cực hơn, ngược lại) Các đảo ngược đầu vào lập qua - ký hiệu biểu tượng.Mặc dù khuếch đại thuật toán có hai đầu vào riêng biệt, có điện áp đầu vào, khác biệt V2 V1 Điều minh họa ví dụ 3.1 VÍ DỤ 3.1 Hình 3.2 cho thấy khuếch đại thuật toán với lợi vòng hở 100.000 Tìm đầu dùng trời cho điều kiện sau đây: a V1 V2 μV b V1 μV, V2 μV c V1 μV, V2 μV BIỆN PHÁP Chúng sử dụng phương trình 3.1 để giải vấn đề a Cả hai V1 V2 μV: Vout = 100.000 x (4 μV - μV) = 100.000 x (0 μV) =0V Điều cho thấy đầu op-amp số không đầu vào điện áp tương tự, giá trị thực tế họ b Các V2 không đảo đầu μV, V1 đầu vào đảo ngược μV: Vout = 100.000 x (4 μV - μV) = 100.000 x (2 μV) = 0,2 V Kết cho thấy đầu tích cực (V2 - V1) số lượng có giá trị tích cực c Các đảo ngược đầu vào μV, đầu vào không đảo μV: Vout = 100.000 x (3 μV - μV) = 100.000 x (-3 μV) = -0,3 V Kết tiêu cực (V2 - V1) số lượng có giá trị ròng âm Lưu ý: Mục đích ví dụ thấy làm vòng hở khuếch đại thuật toán Nó khó khăn để nhân đôi phòng thí nghiệm thách thách việc tạo nhỏ, điện áp đầu vào ổn định Hình 3.2 : Điện áp đầu vào khác kết hợp (A=100,000)(ví dụ 3.1) Hình 3.3: Điện áp đầu vào khác kết hợp (A=100,000) Ví dụ 3.1 bắt đầu để minh họa khía cạnh khuếch đại thuật toán có thể khác biệt đầu dấu hiệu đầu Hãy xem xét ba khuếch đại thuật toán hình 3.3 Trong hình 3.3 (a), hai yếu tố đầu vào tích cực, đầu tiêu cực Tại đầu vào MAG lớn hơn, số lượng (V2 - V1) âm (2 μV - μV = -1 μV) Từ phương trình 3.1 (phương trình khuếch đại thuật toán) Vout =A(V2 –V1) bạn thấy (V2 - V1) âm, Vout âm Bây xem xét mạch Hình 3.3 (b) Các yếu tố đầu vào tiêu cực, đầu ralà tích cực Để hiểu điều này, lần kiểm tra (V2 - V1) số lượng, ý đến dấu hiệu Trong trường hợp này, [-2 μV - (-3 μV)] = μV, tích cực Các mạch hình 3.3 (c) đơn giản Trong trường hợp này, (V2 - V1) = (-2 μV - μV) = -5 μV, mà rõ ràng tiêu cực Bây xem xét trường hợp có đầu vào bắt buộc Có hai khả năng: Đầu hai giai đoạn khỏi giai đoạn với đầu vào Để thực khuếch đại không đảo (mà đầu giai đoạn với đầu vào), - đầu vào có cứ, tín hiệu đầu vào kết nối với đầu vào không đảo (+), thể hình 3.4 (a) Nếu muốn khuếch đại nghịch đảo, mà đầu ra khỏi giai đoạn với đầu vào, kết nối tín hiệu vào inverting đầu vào (-) mặt đất + đầu vào, thể hình 3.4 (b) Hình 3.4: Đơn đầu vào, khuếch đại vòng hở: Một cách khác để xác định cực đầu sử dụng nguyên tắc sau: Các đầu cho phân cực phù hợp với biểu tượng đầu vào tích cực Trong trường hợp Hình 3.3 (a), - Đầu vào có giá trị dương lớn nhất, sản lượng tiêu cực Tất mạch khuếch đại thảo luận gọi mở vòng lặp chúng hoạt động lặp mở Như biết, ứng dụng điển hình khuếch đại thuật toán làm đơn giản hóa thảo luận cách thức yếu tố đầu vào khác biệt công việc Hầu hết mạch khuếch đại thuật toán tích hợp thông tin phản hồi tiêu cực Điều có nghĩa phần tín hiệu đầu trở lại trừ từ đầu vào Phản hồi tiêu cực dẫn đến hoạt động ổn định dự đoán chi phí hạ thấp xuống (mà dễ dàng mua đạt vòng hở cao để bắt đầu với) Phân tích mạch khuếch đại thuật toán thực dễ dàng so với việc phân tích khuếch đại rời rạc transistor truyền thống thông số ấn tượng op-amp cho phép thực ba giả thiết mạch đơn giản hóa: • Giả định 1: V1 = V2 Giải thích: Làm có thể giả định yếu tố đầu vào V1 V2 luôn giống nhau? Chúng ta không buộc V1 V2 điều nào? Có, lập luận này: Các điện áp đầu A (V2 - V1) A, tăng vòng hở, số cao Vì vậy, chênh lệch nhỏ V1 V2 gây sản lượng lớn Tuy nhiên, sản lượng có giới hạn thực tế thành lập nguồn cung cấp điện; Vì vậy, để giữgiới hạn nó, khác biệt V1 V2 phải nhỏ Điều minh họa hình 3.5 Việc cung cấp điện 15 V -15 V, mà điện áp khoảng 12 V -12 V (được 80% nguồn cung cấp) Nếu đạt vòng hở 100.000 người, khác biệt V1 V2 gây sản lượng 12 V tính toán cách sử dụng phương trình 3.1: Vout = A (V2 - V1) Sắp xếp lại cho Vì vậy, thấy rằng, để giữ cho hoạt động khuếch đại tuyến tính với đầu bên giới hạn nó, khác biệt V2 V1 phải nhỏ 0,00012 V, mà điện áp nhỏ Do đó, nói V1 giống V2 • Giả thuyết 2: Đầu vào số không Giải thích: Các kháng đầu vào op-amp cao, thường M nhiều Nó cao nên mô hình yếu tố đầu vào mạch mở hình 3.6; Tất nhiên, chảy vào mạch mở Hình 3.5 : Đầu vào khuếch đại thuật toán điện áp Hình 3.6 : Mô hình mạch tương đương khuếch đại thuật toán • Giả thuyết 3: kháng đầu số không Giải thích: Một kháng đầu thấp có nghĩa điện áp đầu không kéo xuống tải trọng rút nhiều tiền thuê thời Đây mức thấp ba giả định kháng đầu thường 50 75  (tuy nhiên, thấp nhiều với cung cấp trở lại) Giả định tải thúc đẩy cao đáng kể so với kháng đầu op-amp, trường hợp hầu hết ứng dụng Nhiều loại khác khuếch đại thuật toáncó sẵn, với tên mục đích chung, rộng băng thông, tiếng ồn thấp, tần số cao, đến tên vài Đối với hầu hết kiểm soát ứng dụng, loại mục đích chung đủ Hình 3.7 cho thấy bảng liệu cho phổ biến, mục đích chungbộ khuếch đại thuật toán 741 (MC1741), có bốn loại bao bì Bên cạnh nghịch đảo đầu vào đầu noninverting chân, điều khuếch đại thuật toáncó thêm hai chân gọi bù đắp null Như trình bày sơ đồ nhỏ hình 3.7, chúng sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu tăng hay giảm nhẹ cho mục đích loại bỏ DC bù đắp vônmột điện áp DC nhỏ mà xảy đầu ra, yếu tố đầu vào xác bình đẳng Nhìn vào đặc tính điện (Hình 3.7), đạt điện áp tín hiệu lớn cho 50200 V / mV Điều có nghĩa rằng, mức tối thiểu, tỷ lệ 50 V cho mV trong, tương đương với 50.000 V cho volt trong, tăng 50.000 (tối thiểu) Cũng thông báo kháng đầu vào đưa thường M kháng đầu thường 75 741 truyền thống op-amp thường trích dẫn sách giáo khoa người quen thuộc với thường nuôi phòng thí nghiệm Tuy nhiên, có hàng trăm loại khuếch đại thuật toántrên thị trường, nhiều người số họ tốt số cách 741 May mắn thay, gần tất số họ có cấu hình pin giống 741, bạn thiết kế mạch xung quanh 741 sau thay mô hình khác nhau, bạn cần thực Ví dụ phiên khuếch đại thuật toánbao gồm LF355, LM308, LF411 Các LF411 có kháng đầu vào cao điện áp thực tế bù đắp Nhiều mạch tín hiệu điều hữu ích xây dựng sử dụng op-amps Một số phổ biến thể trang Điện áp dẫn theo điện áp, mạch hữu ích, đẩy mạnh tín hiệu mà không cần tăng điện áp Nó chuyển đổi tín hiệu trở kháng cao (dễ dàng nạp Hình 3.7 Bảng liệu cho mục đích chung 741 khuếch đại thuật toán (Bản quyền© Semiconductor Components Industries, LLC Được sử dụng cho phép.) 10 thống xây dựng Chúng thảo luận thực tế chắn phải có để có hiệu họ nên vào có kết thúc Vì điều khiển trung tâm kiểm soát hệ thống, làm cho tinh thần để buộc tất chắn với điều khiển đặt chúng Điều gọi mặt đất đơn điểm minh họa hình 3.54 Điều quan trọng Hình 3.52 Lớp tĩnh điện nối đất đầu Khuếch đại hoạt động tín hiệu điều khiển Hình 3.53 Một tín hiệu trả lại chứa chắn mặt đất đơn điểm có rắn, kết nối trở kháng thấp cho đất đất sản; không , tiếng ồn dâng lên chắn reradiate tất chắn khác Đôi chắn phân lập từ đất cuối phần trường hợp, phương pháp tốt để chèn mạch cô lập phá vỡ chắn thời điểm ( Hình 3.55 ) Cách tiếp cận có lợi cho phép thành phần riêng lẻ để lý an toàn , chưa ngăn chặn vòng mặt đất Cân nhắc dây thực dây kích thước Hầu hết dây điện làm đồng dây dẫn tốt 56 thể Nhưng đồng có số kháng Vùng kháng cự thường bỏ qua cho dòng chảy chạy ngắn nhỏ, cho chạy lâu dòng lớn hơn, kích thước dây trở thành vấn đề Càng dày dây, sức đề kháng có, đó, dây dày mang theo nhiều (so với sợi dây mỏng hơn) mà không nóng lên, có điện áp thả dọc theo chiều dài Kích thước dây xác định dây Gage Mỹ (AWG) hiển thị Bảng 3.2 Chú ý AWG # lớn, đường kính nhỏ hơn, kháng ance (trong ohms 1.000 ft) lên, công suất xuống Nói chung có hai loại sử dụng dây: quyền lực tín hiệu Năng lượng dây cung cấp điện (ví dụ, để lái xe động lớn hơn), dây tín hiệu sử dụng cho truyền thông (ví dụ, để kết nối chuyển đổi giới hạn cảm biến nhiệt độ) Dây dẫn điện có xu hướng khoảng AWG # 0000 tới # 14, tùy thuộc vào capac ity yêu cầu Dây tín hiệu có xu hướng khoảng AWG # 18 đến # 28, tùy thuộc vào giảm điện áp dung thứ Như giải thích chương trước, cảm biến sử dụng kỹ thuật vòng lặp miễn dịch với vấn đề giảm điện áp, kích thước dây thường không vấn đề Tuy nhiên cảm biến đầu tín hiệu điện áp phải quan tâm với điện áp giảm dòng Ví dụ 3.11 trình bày cách xác định xác kích thước dây tín hiệu Hình 3.54 Tất khiên vào nơi 57 Hình 3.54: Sử dụng mạch cách li để tránh vòng mặt đất BẢNG 3.2 : Kích thước (AWG) American Wire Gage VÍ DỤ 3.11 Một cảm biến nhiệt độ kết nối với điều khiển 100 ft AWG # 24 dây (xem hình 3.56) Các cảm biến đặt điện áp từ 0V đến 10V Bộ điều khiển có kháng đầu vào 1K Điều giảm điện áp tối đa dọc theo dây Giải pháp Đầu tiên tính toán kháng dây Từ bảng dây (Bảng 3.2), thấy # 24 dây có sức đề kháng 25.67 / 1000ft Tổng chiều dài dây 100 ft (100ft 100 ft lại) Tổng số kháng dây = x200ft=5.13 58 Từ luật ohm biết điện áp thả tỷ lệ thuận với tại, cần phải xác định tối đa dự kiến điện dây dẫn Điều xảy cảm biến đặt 10 V Lưu ý kháng mạch tải 1K cộng với dây điện trở Tối đa dây = 9.95mV Hiểu biết tính toán điện áp thả dọc theo dây (sử dụng luật ohm của) Điện áp thả dọc theo dây = I x R = 9.95 mA x 5.13 =.05V Vì vậy, trường hợp này, số điện áp thả dây 05V (0,025 025V lại) để lại điện áp tín hiệu điều khiển 9,95 V (xem hình 3.56) Hình 3.56: Điện áp thả cáp cảm biến (Ví dụ 3.11) Các loại dây Dây điện có sẵn dây điện có bọc cách cá nhân [xem hình 3.57 (a)], loại cáp thực trước Có lẽ cáp điện thông dụng copkhông kim loại bọc cáp thể hình 3.57 (b), có sẵn kích thước # đến # 14 Bạn nhận dây cáp nhà tiêu chuẩn Dây điện lớn có sẵn cáp dịch vụ lối vào [xem hình 3.57 (c)] Cáp có sẵn kích cỡ 4/0 (0000) thông qua # 8, thường đồng mắc cạn nhôm Dây tín hiệu sử dụng để kết nối cảm biến, công tắc, động nhỏ thường kích thước # 18 đến # 24 Dây thường theo cặp xoắn lại với nhau, che chắn Xoắn dây không giữ chúng lại 59 với nhau, làm giảm vấn đề nhiễu Che chắn tiếp tục giảm nhạy cảm với nhiễu Một dây xoắn đôi che chắn thể hình 3.57 (d) Hình 3.57: Các loại dây 60 Hình 3.58 : Phần cứng định tuyến cáp Đường truyền cáp Số lượng tuyệt đối cáp môi trường công nghiệp tự động đòi hỏi số tổ chức Các dây cá nhân mà với cảm biến chuyển đổi giới hạn gắn cắt bớt để cấu trúc thượng tầng tiện dụng, số điểm hệ thống, nhiều cáp theo hướng tương tự nhóm lại khay cáp ống dẫn điện (xem Hình 3.58) Nguyên tắc đặt điện tín hiệu đường dây khay riêng biệt duits con- có thể, họ phải vượt qua, họ phải vượt qua góc bên phải Thậm chí dây tín hiệu cách dây kim loại liên tục ống dẫn, họ nên giữ inch từ đường dây điện ac với lên đến 20 A inch từ đường dây điện ac với 20 A Nếu tín hiệu dây điện không ống kim loại khay, aration sep- nên tăng gấp đôi 61 TỔNG KẾT Các hoạt động khuếch đại (op-amp) khuếch đại tuyến tính đóng gói mạch tích hợp, có tính chất mong muốn sau đây: (1) tăng vòng hở cao (thông thường, 100.000 hay nhiều hơn), (2) kháng đầu vào cao (1M nhiều hơn), (3) kháng đầu thấp (50-75 ) Với bổ sung vài thành phần thụ động, nhiều mạch giao diện hữu dụng khác xây dựng từ opamps, chẳng hạn sau: • Là người theo điện áp có tăng điện áp thúc đẩy giai đoạn khác cuối năm ISO- mạch • Đảo ngược khuếch đại noninverting khuếch đại tuyến tính ổn định nơi được thiết lập với hai điện trở • Một khuếch đại tổng hợp cho điện áp đầu tổng hợp nhiều điện áp đầu vào • Một khuếch đại nhạc cụ khuếch đại khác biệt thực tế thường đóng gói vi mạch Nó khuếch đại khác biệt hai điện áp bao gồm yếu tố đầu vào điện trở cao đệm lợi dễ dàng lựa chọn • Bộ tích làm khác biệt cho sản lượng điện áp tỷ lệ với thay đổi đầu vào theo thời gian • Bộ lọc hoạt động mạch sử dụng khuếch đại qua tần số định từ chối người khác • Một so sánh so sánh hai điện áp analog xác định lớn (với đầu kỹ thuật số) Một vòng lặp loại đặc biệt giao diện tín hiệu có sử dụng thay tuổi volt để truyền đạt thông tin Hệ thống miễn dịch với kháng dây cáp necting con- khắp nơi vòng khép kín, không phụ thuộc vào sức đề kháng Hệ thống vòng đòi hỏi truyền đặc biệt thu cuits, hai thực với op-amps 62 Việc chuyển đổi tương tự thiết bị trạng thái rắn mà chuyển đổi tín hiệu analog Một sử dụng phổ biến thiết bị chuyển mạch tương tự cho ghép kênh analog Một ví dụ ghép kênh nơi mà số tín hiệu cảm biến tương tự kết nối, lúc, ADC Một thiết bị giao diện mạch mẫu giữ, tạm thời giữ điện áp tương tự tụ điện sạc xử lý Nối đất dùng để điện áp trái đất vật lý không giống Sigma Nal trả lại tín hiệu thông thường mạch Thiết bị nối đất yếu lý an toàn Tuy nhiên, dây dẫn có hai địa điểm, khăn ferent điện áp mặt đất địa phương gây dòng mặt đất vòng lớn vật dẫn, mà không mong muốn Để tránh tình trạng này, dây dẫn phải vào có kết thúc; không thể, cô lập mạch cách ly quang sử dụng để phá vỡ tính liên tục điện Che chắn bảo vệ tín hiệu từ tiếng ồn điện Tiếng ồn điện có hai hình thức, từ trường điện trường, cân nhắc che chắn khác loại THUẬT NGỮ hoạt động lọc: Một mạch mà kết hợp op-amp Analog: chuyển thiết bị trạng thái rắn mà thực chức tương tự công suất thấp chuyển đổi khí lọc mạch mà cho phép phạm vi định tần số để vượt qua làm suy giảm tất người khác băng qua Nhiễu: điều kiện xảy sản lượng so sánh dao động điện áp đầu vào gần điện áp ngưỡng khép kín đạt được: Việc đạt khuếch đại phản hồi sử dụng Giá trị lợi vòng kín đạt vòng hở (cho phản hồi tiêu cực) chế độ thông thường: Hệ thống từ chối, theo điện áp phổ biến hai dây tín hiệu ferential biệt loại bỏ Hệ thống sử dụng lợi để giảm tiếng ồn mà thường chung cho hai dây 63 so sánh: Một loại khuếch đại thuật toán sử dụng vòng lặp mở để xác định điện áp cao thấp so với điện áp khác vòng lặp tại: Trong hệ thống truyền dẫn tín hiệu, vòng dây mà từ máy phát đến máy thu trở lại với máy phát Các tín hiệu tình báo chuyển tải mức thay điện áp Hệ thống miễn dịch với giọt điện áp gây dây điện trở tại-to-điện áp chuyển đổi:khuếch đại thuật toándựa mạch sử dụng nhận cho hệ thống vòng trị dòng Các tần số mà tăng mạch lọc giảm xuống 0,707 (tần số cắt -3 Db ) DC bù đắp điện áp: Điện áp nhỏ mà xảy đầu op-amp, yếu tố đầu vào bình đẳng; DC bù đắp loại bỏ với điều chỉnh điện trở Decibel: Gain thể thang logarit Bộ khuếch đại mạch mà tạo điện áp đầu tỷ lệ thuận với chênh lệch điện áp tức thời hai tín hiệu đầu vào Op-amps họ khuếch đại khác biệt; Tuy nhiên, khuếch đại khác biệt thực tế kết hợp bổ sung thành phần quốc điện áp khác biệt: Một tín hiệu điện áp thực hai dây, nơi chẳng có dây lúc tiềm mặt đất khác biệt: Một mạch op-amp có điện áp đầu tỷ lệ thuận với tỷ lệ taneous instan- thay đổi điện áp đầu vào Nối đất: Điện áp (hoặc kết nối tới) bề mặt trái đất số nơi mệnh ticular điện trường: Một điều kiện tồn không gian hai đối tượng tiềm điện áp ferent Một dây không gian giả định "tiếng ồn" điện áp tỷ lệ với cường độ trường 64 • Mật mã cao lọc mạch cho phép tần số cao để vượt qua suy giảm tần số thấp tín hiệu • Thiết bị khuếch đại khuếch đại vi sai thực tế, thường đóng gói vi mạch, với • tính sức đề kháng cao đầu vào, đầu sức đề kháng thấp, lựa chọn lợi Tích hợp khuếch đại thuật toánmạch dựa có điện áp đầu tỷ lệ thuận với khu vực đường truy tìm điện áp đầu vào • Giao diện việc kết nối thành phần hệ thống • Đảo ngược khuếch đại thuật toán mạch khuếch đại điện áp đơn giản với đầu vào, nơi đầu ra khỏi giai đoạn với đầu vào; mạch khuếch đại thuật • toánphổ biến Đảo ngược đầu vào trừ (-) đầu vào op-amp; sản lượng khỏi giai đoạnvới đầu vào • Mạch cô lập :Một mạch mà chuyển điện áp tín hiệu mà điện vật lýsự liên kết • Thấp qua lọc : Một mạch cho phép tín hiệu tần số thấp để vượt qua suy • giảmtín hiệu tần số cao Từ trường tiếng ồn không mong muốn Một dòng cảm ứng dây dây trongmột từ trường biến thiên theo thời gian • Máy điện báo kép :Các khái niệm chuyển đổi tín hiệu đầu vào (một thời điểm) thông qua đầu ra;thường sử dụng nhiều cảm biến sử dụng ADC đơn (analog-to-kỹ thuật sốChuyển đổi) • phản hồi tiêu cực Một thiết kế mạch, nơi phần tín hiệu đầu đưa trở lạivà trừ vào tín hiệu đầu vào Điều dẫn đến lợi thấp dự đoán vàtính chất mong muốn khác • khuếch đại không đảokhuếch đại thuật toánmạch khuếch đại điện áp đơn giản với đầu vào,mà đầu giai đoạn với đầu vào • đầu vào noninverting Cực dương (+) đầu vào op-amp; sản lượng • • giai đoạnvới sản lượng Khắc lọc Một mạch mà làm suy giảm phạm vi hẹp tần số hoạt động khuếch đại (khuếch đại thuật toán) Một khuếch đại tuyến tính cao đạt đóng gói tích hợpmạch; sở nhiều mẫu thiết kế khuếch đại chuyên dùng • mở vòng lặp đạt Việc đạt khuếch đại thông tin • phản hồi sử dụng; thường làcác đạt tối đa Quang học mạch cô lập mà sử dụng diode phát sáng (LED) tế bào quang điệnđể chuyển tín hiệu • lập trình thiết bị đo đạc khuếch đại khuếch đại đo đạc vớilợi nhuận cố định mà lựa chọn với đầu vào kỹ thuật số 65 • mẫu giữ mạch Một mạch tạm thời lưu trữ hay nhớ tư tương đương cấp điện áp • tín hiệu thông thường Các điểm điện áp tham chiếu chung mạch, thường • • • tiêu cựcthiết bị đầu cuối việc cung cấp điện (hoặc pin) tín hiệu trở lại Xem tín hiệu chung kết thúc đơn điện áp : Điện áp tín hiệu tham chiếu đến mặt đất đơn điểm mặt đất Một điểm kết nối hệ thống, nơi mà tất tín hiệu nhà ăn kết nối với sau kết nối với mặt trái đất • tổng hợp khuếch đại Một mạch khuếch đại thuật toáncó nhiều đầu vào đầu Cácgiá trị điện áp đầu tổng điện áp đầu vào cá nhân • ảo mặt đất điểm mạch mà luôn thực tế điện áp mặt đất chất kết nối với mặt đất • điện áp theo mạch khuếch đại thuật toánrất đơn giản hữu ích với tăng điện áp 1dùng để cô lập giai đoạn mạch để đạt • cửa sổ so sánh A so sánh với built-in trễ, là, hai ngưỡng:một switch-in điểm điểm switch-in thấp TẬP phần 3.1 Tìm Vout cho khuếch đại hình 3.59.Giả đạt 10 tất trường hợp Một khuếch đại thuật toáncó lợi vòng hở 200.000 cung cấp với 12 Vvà -12 V chênh lệch điện tối đa tồn V1 gìvà V2 trước bão hòa? (Đây có phải lý V1 V2 coi "hầu như" một?) Sử dụng giả định op-amp để mô tả cách người theo điện áp hoạt động Vẽ mạch khuếch đại nghịch đảo với mức tăng 35 Vẽ mạch khuếch đại nghịch đảo với mức tăng 50 hiển thị số pin pin 741 có mục đích chung op-amp Nguồn cung cấp điện áp ± 15 V Vẽ mạch khuếch đại noninverting với mức tăng 24 Vẽ mạch khuếch đại noninverting với mức tăng 30 thu hút số pin pin 741 có mục đích chung op-amp Nguồn cung cấp điện áp ± 15 V Vẽ mạch khuếch đại tổng hợp với bốn yếu tố đầu vào Việc đạt cho đầu vào 66 nên 15 Giả sử trở kháng nguồn kết nối với tổng hợp amp kΩ Vẽ mạch khuếch đại khác biệt với đạt 20 Giả sử trở kháng nguồn kΩ 10 Phác thảo đầu mạch tích hợp có dạng sóng đầu vào Hình 3.60 (giả RC = 1): 11 Phác thảo đầu mạch điện có R = MΩ C = 10 μF Các dạng sóng đầu vào thể hình 3.60 12 Phác thảo đầu mạch khác biệt có dạng sóng đầu vào hình hình 3.61 (giả RC = 1) 13 Phác thảo đầu mạch khác biệt có R = MΩ C = 10 μF Các dạng sóng đầu vào thể hình 3.61 14 a Tìm đạt decibel khuếch đại có tăng điện áp thẳng 7000 b Ước tính thu khuếch đại tương tự sử dụng phương pháp Ví dụ 3.8 15 a Tìm đạt decibel khuếch đại có tăng điện áp thẳng 3300 b Ước tính thu khuếch đại tương tự sử dụng phương pháp Ví dụ 3.8 16 a Tìm đạt điện áp thẳng khuếch đại có đạt 35 67 db b Ước tính tăng thẳng khuếch đại tương tự sử dụng phương pháp Ví dụ 3.9 17 a Tìm đạt điện áp thẳng khuếch đại có đạt 50 db b Ước tính tăng thẳng khuếch đại tương tự sử dụng phương pháp Ví dụ 3.9 112 Chương Hình 3.60 : Hình 3.61 : 18 Vẽ mạch lọc thông thấp với fc = kHz đạt 10 Sử dụng R = k 19 Vẽ mạch lọc thông thấp với fc = kHz đạt 20 Sử dụng R = k 20 Vẽ mạch lọc cao với fc = 10 kHz đạt 10 Sử dụng R = k 68 21 Vẽ mạch lọc cao với fc = kHz đạt 15 Sử dụng R = k 22 Vẽ mạch lọc notch với FN = 1,6 kHz Sử dụng R = k 23 Vẽ mạch so sánh chuyển 0-5 V analog đầu vào tăng 2,9 V Phần 3.2 24 Giải thích lý tín hiệu không suy yếu hệ thống tại-loop 25 Vẽ mạch hệ thống tại-loop Khi Vin V, vòng lặp mA Tại thời điểm, Vout phải Vin Một chuyển đổi analog 26 gì, làm khác với chuyển đổi khí? 27 Các mạch tạo mẫu giữ hình 3.42 sử dụng để tổ chức tín hiệu cho 0,25 Nếu Rs = k, kích thước tụ điện cần thiết? Phần 3.3 28 Giải thích khác biệt trái đất mặt đất tín hiệu trở lại Một vòng lặp mặt đất 29 gì? Làm có dòng điện lớn dòng trở lại nguồn cung cấp lượng rõ ràng? 30 Tìm dòng điện vòng lặp mặt đất mà dài 200 ft, có dây điện trở 0,05 / ft, có khác biệt V sân 31 Tìm dòng điện vòng lặp mặt đất mà dài 300 ft, có dây điện trở 0,01  / ft, có khác biệt V sân 32 Tại quan trọng để có khung kim loại thiết bị kết nối với mặt đất trái đất? 33 Mô tả cách ly quang Hình 3.47 69 34 lý cho việc sử dụng mạch cô lập kết nối hệ thống trol con- gì? 35 Giải thích nguyên tắc đằng sau che chắn từ tính 36 Tại cần thiết để nghiền chắn tĩnh điện? 37 Giải thích khái niệm mặt đất đơn điểm lý điều quan trọng 38 Tìm tổng điện áp thả 200-ft # 20 xoắn mạch dây cặp chở 100 mA (Gợi ý: Các tín hiệu 200 ft ngược lại.) 39 Tìm tổng điện áp thả 500-ft # 22 xoắn mạch dây cặp chở 50 mA (Gợi ý: Các tín hiệu 500 ft ngược lại.) 70 [...]... tất cả những người khác Các bộ lọc notch [Hình 3.26 (d)] bác bỏ chỉ một phạm vi hẹp của tần số và vượt qua tất cả những người khác Một số các bộ lọc này đặc biệt hữu ích cho các tín hiệu điều khiển trong các hệ thống Ví dụ, bộ cảm biến báo cáo những thứ như nhiệt độ hoặc tốc độ dòng chảy đã rel- tín hiệu atively chậm thay đổi Một bộ lọc thấp qua sẽ cho phép các tín hiệu cảm biến để vượt qua thời loại... trong hình 3.10 chỉ đòi hỏi hai điện trở, Ri và Rf Ri là điện trở đầu vào, và Rf là điện trở phản hồi rằng nguồn cấp dữ liệu là một phần của tín hiệu đầu ra trở lại vào đầu vào Cái này Hình 3.10 : Các mạch khuếch đại nghịch đảo là một bộ khuếch đại nghịch đảo vì các tín hiệu đầu vào đi đến đầu vào đảo ngược, có nghĩa là đầu ra là ra khỏi giai đoạn với các đầu vào Việc đạt được điện áp được xác định bởi... máy biến áp không nghịch đảo Nhiều tình huống gọi cho một bộ khuếch đại không đảo ngược đầu ra Ví dụ, đầu ra của cảm biến nhiệt độ có thể được như vậy mà khi nhiệt độ tăng lên, điện áp tăng lên Nếu đây là mối quan hệ tương tự mà các bộ điều khiển muốn, chúng tôi không muốn khuếch đại để nghịch nó Các mạch cho các bộ khuếch đại không nghịch đảo được thể hiện trong hình 3.12 Nó tương tự như bộ khuếch đại. .. khuếch đại amp trừ các tín hiệu đầu vào Vin bây giờ đi trực tiếp đến đầu vào không nghịch đảo và Ri là có căn cứ Chú ý rằng các amp noninverting có trở kháng đầu vào gần như vô hạn (Ri) vì Vin chỉ kết nối với đầu vào bộ khuếch đại thuật toán 16 Hình 3.11 :Một mạch khuếch đại nghịch đảo (Ví dụ 3.2) Hình 3.12: Các mạch khuếch đại không nghịch đảo Giải thích về cách các mạch hoạt động như sau: Nếu V1 là... một ước tính gần của đạt decibel với bút chì và giấy (hoặc trong đầu của bạn!) Thủ tục này được thể hiện trong ví dụ 3.8, trong đó sử dụng các quy tắc sau đây: 1 Yếu tố đạt được điện áp thẳng vào bội số của 10 và bội số của 2 2 Đối với mỗi bội số của 10, thêm 20 db 3 Đối với mỗi bội số của 2, thêm 6 db VÍ DỤ 3.8 Ước tính lợi decibel cho các bộ khuếch đại của Ví dụ 3.6 Giải pháp Các bộ khuếch đại của... áp chia Điện áp đầu vào thực tế để điều khiển có thể được tính như sau từ sự cai trị áp-chia: V Điều này cho thấy rằng chỉ có 0,45 V của tín hiệu 5 V làm cho nó để điều khiển Chúng tôi có thể khuếch đại các tín hiệu ở bộ điều khiển để bù đắp cho sự suy giảm, nhưng điều đó sẽ khuếch đại tiếng ồn cũng như các tín hiệu Một giải pháp tốt hơn là để chèn một người theo điện áp gần cảm biến, như thể hiện trong... hai cảm biến nhiệt độ Các cảm biến có điện trở nội của 5 kΩ, và điện áp khác nhau tối đa giữa các bộ cảm biến sẽ là 2 V Thiết kế sự khác biệt khuếch đại mạch để có một sản lượng của 12 V khi chênh lệch đầu vào là 2 V Giải pháp Đầu tiên tính toán đạt được yêu cầu: Av = = = 6 23 Bằng cách cho phép Ra = Rb và Rf = Rg, chúng ta có thể sử dụng phương trình 3.7 Cần chú ý là cảm biến trở kháng là 5 kΩ, chúng... cách ly giữa các bộ lọc và các mạch nó điều khiển, và cung cấp một số đạt được là tốt Một bộ lọc bằng cách sử dụng một op-amp được gọi là một bộ lọc tích cực Hình 3.27 cho thấy một đơn tầng thấp vượt qua bộ lọc kết hợp một op-amp Chú ý rằng điều này về cơ bản là một khuếch đại không đảo với một bộ lọc RC nối với đầu vào Hiệu suất của bộ lọc này có thể được mô tả bằng phương trình 3.3 và 3.12: Hình 3.27... Ri và Rf là hiện nay ở các điện trở bên ngoài nên lớn hơn nhiều so với giá thuê hiện thời nhỏ mà thực sự đi vào op-amp (nhớ lại rằng phương trình bộ khuếch đại thuật toán được dựa trên giả định rằng không có dòng điện đi vào các op-amp) Do đó, cả Ri và Rf nên nhỏ hơn đầu vào bộ khuếch đại thuật toánkháng trong trường hợp này, không nhiều hơn 100 k nếu có thể ít nhất mười lần Tổng kết bộ khuếch đại. .. suy giảm phụ thuộc vào loại bộ lọc Một đơn giai đoạn lọc RC thông thường (được mô tả dưới đây) giảm tín hiệu bởi một yếu tố của 10 mỗi lần tần số tăng lên 10 (hoặc -20 db mỗi thập kỷ) Các cao-pass filter [Hình 3.26 (b)] có xu hướng từ chối tín hiệu với tần số dưới ty cắt giảm tần số và vượt qua những người ở trên [Hình 3.26 (c)] đi tín hiệu với một loạt các tần số giữa FC1 và FC2 và từ chối tất cả những