משוב על מעגלי מגבר תפעולי

משווים

אם אתה משתמש במגבר תפעולי ללא משוב שלילי (OOS), אנחנו בהחלט יכולים לומר מה קורה משווה. בכדי להבין כיצד זה עובד, תוכלו לבצע ניסויים פשוטים אך חזותיים. לשם כך אתה צריך קצת: המגבר התפעולי עצמו, ספק כוח עם מתח של 9 ... 25V, מספר נגדים, זוג נוריות לד ומתח (מודד דיגיטלי).

בדיקת ההיגיון הפשוטה ביותר מורכבת מנורות LED ונגדים, כפי שמוצג באיור 1.

כאשר מופעל מתח חיובי על כניסת הגשושית (אתה יכול אפילו לספק U), הנורית האדומה נדלקת, ואם הכניסה מחוברת לחוט משותף, הנורית הירוקה נדלקת. בעזרת בדיקה כזו, מצב הפלט של המגבר התפעולי שנבדק נעשה ברור ומובן.

כ"ארנב "ניסיוני, כל אחד שאינו איכותי ויקר במיוחד מתאים מגבר תפעולילדוגמה, KR140UD608 (708) בתיבות פלסטיק או K140UD6 (7) במתכת עגולה.

איור 1. תרשים של בדיקה הגיונית פשוטה

יש לציין שלמרות המקרים השונים, האמצע של מעגלי המיקרו הללו זהה ותואם לזה המוצג בתרשימים למטה. לעיתים קרובות קורה שהצבע של נרתיקי מתכת ומתכת אינו תואם, אם כי למעשה מדובר באותם מעגלי מיקרו. עכשיו רוב המגברים התפעוליים, במיוחד מיובאים, זמינים בתיקים מפלסטיק והכל עובד טוב ומושלם, ואין בלבול עם הפינים. ולפני כן, מעגלי מיקרו "פלסטיים" כאלו נקראו בביזוי "מוצרי צריכה" על ידי מומחים.

איור 2. תרשים על מגבר תפעולי

לצורך הניסויים הראשונים, אנו מרכיבים את המעגל שמוצג באיור 2. לא נעשה כאן הרבה: המגבר התפעולי עצמו והגישה הלוגית המוצגת באיור 1 מחוברים למקור כוח חד קוטבי. מתח אספקה ​​+ U חד קוטבית 9 ... 30V. לעוצמת הלחץ בניסויים שלנו אין חשיבות מיוחדת.

כאן יכולה להתעורר שאלה לגיטימית לחלוטין: "מדוע הגשש הגיוני מכיוון שהמגבר התפעולי הוא אלמנט אנלוגי?" כן, אבל במקרה זה, המגבר התפעולי לא עובד במצב רווח, אלא במצב משווה, ויש לו שתי רמות פלט בלבד. מתח קרוב ל- 0V נקרא אפס לוגי, ומתח קרוב ל- + U הוא יחידה לוגית. במקרה של כוח דו קוטבי, מתח קרוב ל- U מתאים לאפס הגיוני.

בעת הפעלת מתח אספקה, יש להדליק את אחת מנורות ה- LED. אי אפשר לענות על השאלה איזה, אדום או ירוק, מכיוון שהכל תלוי בפרמטרים של מגבר תפעולי מסוים ובתנאים חיצוניים, למשל, הפרעות רשת. אם אתה לוקח כמה מאותו סוג של מגבר מוגבר, התוצאות יהיו שונות מאוד.

המתח ביציאת המגבר התפעולי נשלט על ידי מד מתח: אם הנורית האדומה דולקת, המתח יציג מתח קרוב ל + U, ואם הנורית הירוקה תאורה, המתח יהיה כמעט אפס.

כעת תוכלו לנסות להפעיל מתח כלשהו על הכניסות ולהסתכל על המחוונים והמתח כיצד יתנהג המגבר התפעולי. הדרך הקלה ביותר היא להפעיל מתח על ידי נגיעה באצבע אחת בתור של כל כניסה של המגבר התפעולי, והשנייה באחד מפינים הכוח. במקרה זה, זוהר של הגשש וקריאת המתח אמור להשתנות. אך יתכן ושינויים אלה לא יתרחשו.

העניין הוא שכמה מגברים תפעוליים נועדו להבטיח כי המתח בכניסות נמצא בגבולות מסוימים: מעט גבוה יותר מהמתח בטרמינל 4 וקצת נמוך ממתח האספקה ​​בטרמינל 7. "מעט נמוך יותר, גבוה יותר" הוא 1 ... 2 ב. כדי להמשיך בניסויים, לאחר שמילאו את התנאי שצוין, יהיה צורך להרכיב תוכנית מעט מורכבת יותר, המוצגת באיור 3.

איור 3 מעגלים תפעוליים של מגבר משוב

כעת המתח מועבר לכניסות באמצעות נגדים משתנים R1, R2, אשר יש להתקין את המנועים בסמוך למיקום האמצעי לפני תחילת המדידות. עוצמת המתח עברה כעת למקום אחר: הוא יראה את הפרש המתח בין הכניסות הישירות וההפוכות.

עדיף אם מד מתח זה הוא דיגיטלי: הקוטביות של המתח יכולה להשתנות, סימן מינוס יופיע על המחוון של המכשיר הדיגיטלי, ומכשיר המצביע פשוט "יתגלגל" בכיוון ההפוך. (ניתן להשתמש במתח מד מתח עם נקודת אמצע בסולם.) בנוסף, התנגדות הכניסה של מד מתח דיגיטלי גבוהה בהרבה מזו של המצביע, כך שתוצאות המדידה יהיו מדויקות יותר. מצב הפלט ייקבע על ידי מחוון LED.

ראוי לתת עצות כאלה: עדיף לעשות את הניסויים הפשוטים האלה במו ידיך, ולא רק לקרוא ולהחליט שהכל פשוט וברור. כך לקרוא את הדרכת הגיטרה, ולעולם לא להרים את הגיטרה. אז בואו נתחיל.

הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לכוון את מנועי הנגד המשתנים למצב האמצעי בערך, בעוד שהמתח בכניסות המגבר התפעולי קרוב לחצי מתח האספקה. יש למקסם את הרגישות של מד המתח, אך אולי לא מיד, אלא בהדרגה, כדי לא לשרוף את המכשיר.

נניח שהפלט של המגבר התפעולי נמוך, הנורית הירוקה דולקת. אם זה לא כך, ניתן להשיג מצב זה על ידי סיבוב של הנגד R1 המשתנה בצורה כזו שהמנוע ינוע במורד המעגל - זה יכול להיות למעשה עד 0V.

כעת, באמצעות הנגד משתנה R1, אנו מתחילים להוסיף מתח לכניסה הישירה של המגבר התפעולי (פין 3), תוך התבוננות בקריאות המתח. ברגע שהמתח מראה מתח חיובי (המתח בכניסה הישירה (מסוף 3) גדול מזה שבפוך (מסוף 2)) הנורית האדומה תידלק. לפיכך המתח ביציאת המגבר התפעולי הוא גבוה או, כפי שסוכם קודם, יחידה לוגית.

קצת עזרה

ליתר דיוק, אפילו לא יחידה לוגית, אלא רמה גבוהה: יחידה לוגית מצביעה על אמיתות האות, לדבריהם, אירוע התרחש. אבל אמת זו, יחידה לוגית זו יכולה לבוא לידי ביטוי וברמה נמוכה. כדוגמה, נוכל להיזכר בממשק RS-232, בו מתח שלילי מתאים ליחידה לוגית, ואילו לאפס לוגי יש מתח חיובי. למרות שבתכניות אחרות, היחידה הלוגית מתבטאת לרוב ברמה גבוהה.

אנו ממשיכים בניסיון המדעי שלנו. אנו מתחילים לסובב בזהירות ובאטיות את הנגד R1 בכיוון ההפוך, בעקבות מד מתח. בנקודה מסוימת הוא יראה אפס, אך הנורית האדומה עדיין תאיר. אין זה סביר לתפוס עמדה בה שני נוריות ה- LED כבויות.

עם סיבוב נוסף של הנגד, הקוטביות של קריאות המתח תשתנה גם לשלילה. זה מרמז כי המתח בכניסה הפוכה (2) בערך המוחלט הוא גבוה יותר מאשר בכניסה הישירה (3). הנורית הירוקה נדלקת, מה שמצביע על רמה נמוכה ביציאת המגבר התפעולי. לאחר מכן תוכלו להמשיך לסובב את הנגד R1 באותו כיוון, אך לא יתרחשו שינויים: נורת הלד הירוקה לא נכבה ואף לא משנה את הבהירות כלל.

תופעה זו מתרחשת כאשר המגבר התפעולי נמצא במצב השוואה, כלומר ללא משוב שלילי (לפעמים אפילו עם PIC).אם מגבר ה- OP פועל במצב לינארי, מכוסה על ידי משוב שלילי (OOS), אז כאשר מנוע הנגד R1 מסתובב, מתח היציאה משתנה ביחס לזווית הסיבוב, קרא את הפרש המתח בכניסות, ולא שלב בכלל. במקרה זה, ניתן לשנות את בהירות הנורית בצורה חלקה.

מכל האמור לעיל, ניתן להסיק: המתח ביציאת המגבר התפעולי תלוי בהבדל המתח בכניסות. במקרה בו המתח בכניסה הישירה גבוה יותר מאשר בהיפוך, מתח היציאה גבוה. אחרת (המתח על ההיפוך גבוה יותר מאשר על הכוח הישיר), רמת הפלט היא אפס הגיוני.

כבר בתחילת הניסוי הומלץ להתקין את מנועי הנגד R1, R2 בערך במצב האמצעי. ומה יקרה אם תקבע אותם תחילה לשליש מהמחזור או לשני שליש? כן, למעשה שום דבר לא ישתנה, הכל יעבוד באותו אופן כפי שתואר לעיל. מכאן ניתן להסיק כי האות בפלט המגבר התפעולי אינו תלוי בערך המוחלט של המתחים בכניסות הישירות וההיפוכות. וזה תלוי רק בהבדל המתח.

מכל מה שנאמר ניתן להסיק מסקנה חשובה אחת נוספת: מגבר תפעולי ללא משוב הוא משווה - משווה. במקרה זה, מתח ההפניה או ההפניה מוחל על כניסה אחת, והמתח, שערכו צריך להיות מבוקר, על השני. איזו כניסה לאספקת מתח הייחוס נקבעת במהלך פיתוח המעגל.

כדוגמה, איור 4 מראה תרשים. טיימר משולב NE555עם כניסתם יש מייד שני משווים פנימיים DA1 ו- DA2.

איור 4מעגל טיימר משולב NE555

מטרתם היא לנהל את הפנימי ההדק RS. לוגיקת הבקרה די פשוטה: היחידה ההגיונית מפלט המשווה DA2 מכוונת את ההדק לאחד, והיחידה הלוגית מפלט המשווה DA1 מאפסת את ההדק.

מחלק מורכב על נגדים R1 ... R3, המספק מתח מתייחס לתשומות המגדלים. לכל שלושת הנגדים יש התנגדות זהה (5K), ויוצרים 2/3 ו- 1/3 ממתח האספקה, אשר מסופקים בהתאמה לכניסה ההפוכה DA1 ולכניסה הלא הפוכה DA2.

מבחינת מה שנכתב למעלה, מסתבר שהיחידה הלוגית ביציאה של המשווה DA1 מתקבלת אם מתח הכניסה בכניסה הישירה עולה על מתח ההתייחסות בהיפוך (2 / 3Upit), ההדק מאופס לאפס.

על מנת להגדיר את ההדק ל -1, עליכם להגיע לרמה גבוהה בפלט של המשווה הפנימי DA2. מצב זה יושג כאשר רמת המתח בכניסה הפוכה DA2 פחות מ- 1 / 3Upit. זהו מתח התייחסות כזה המופעל על הכניסה הישירה של המשווה DA2.

כאן המטרה של התיאור של הטיימר המשולב NE555 אינה מוגדרת, בדיוק כדוגמה לשימוש במגבר ה- OP, מוצגים משווני הקלט מוסתרים בתוך המעגל המיקרו. למי שמעוניין להשתמש בטיימר 555, תוכלו להמליץ ​​לקרוא את המאמר "טיימר משולב NE555".

ראה גם: משוב מעגלי מגבר תפעולי

בוריס אלאדישקין