- Ano ang isang Precision Rectifier Circuit?
- Paggawa ng Precision Rectifier
- Ang Binagong Precision Rectifier Circuit
- Precision Full Wave Rectifier gamit ang Op-Amp
- Kinakailangan ang Mga Bahagi
- Diagram ng Skematik
- Karagdagang Pagpapahusay
Ang isang tagapagwawas ay isang circuit na nagko-convert ng alternating kasalukuyang (AC) sa Direktang kasalukuyang (DC). Ang isang kasalukuyang alternating palaging nagbabago ng direksyon nito sa paglipas ng panahon, ngunit ang direktang kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon. Sa isang tipikal na circuit ng pagwawasto, gumagamit kami ng mga diode upang maitama ang AC sa DC. Ngunit ang pamamaraang pagwawasto na ito ay maaari lamang magamit kung ang input boltahe sa circuit ay mas malaki kaysa sa pasulong na boltahe ng diode na karaniwang 0.7V. Nauna naming ipinaliwanag ang diode-based na half-wave rectifier at full-wave rectifier circuit.
Upang mapagtagumpayan ang isyung ito, ipinakilala ang Precision Rectifier Circuit. Ang pagtutuwid ng katumpakan ay isa pang rectifier na nagko-convert sa AC sa DC, ngunit sa isang eksaktong pagwawasto gumagamit kami ng isang op-amp upang mabayaran ang pagbaba ng boltahe sa diode, iyon ang dahilan kung bakit hindi namin nawawala ang 0.6V o 0.7V boltahe na drop sa buong diode, maaari ding itayo ang circuit upang magkaroon ng kaunting pakinabang sa output ng amplifier din.
Kaya, sa tutorial na ito, ipapakita ko sa iyo kung paano ka makakabuo, makakapagsubok , makapag- apply, at mag-debug ng isang eksaktong circuit ng pagwawasto gamit ang op-amp. Sa tabi nito, tatalakayin ko ang ilang mga kalamangan at kahinaan din ng circuit na ito. Kaya, nang walang karagdagang pagtatalo, magsimula na tayo.
Ano ang isang Precision Rectifier Circuit?
Bago natin malaman ang tungkol sa Precision Rectifier Circuit, linawin natin ang mga pangunahing kaalaman sa circuit ng rectifier.
Ipinapakita ng nasa itaas na pigura ang mga katangian ng isang perpektong circuit ng pagwawasto na may mga katangian ng paglipat. Ito ay nagpapahiwatig kapag ang input signal ay negatibo, ang output ay magiging zero volts at kapag ang input signal ay positibo ang output ay susundan ang input signal.
Ang figure sa itaas ay nagpapakita ng isang praktikal na circuit ng tagatama kasama ang mga katangian ng paglipat. Sa isang praktikal na circuit ng pagwawasto, ang output waveform ay magiging 0.7 volts na mas mababa kaysa sa inilapat na boltahe ng pag-input, at ang katangian ng paglipat ay magiging hitsura ng figure na ipinakita sa diagram. Sa puntong ito, ang diode ay magsasagawa lamang kung ang inilapat na input signal ay bahagyang mas malaki kaysa sa pasulong na boltahe ng diode.
Ngayon ang mga pangunahing kaalaman ay wala sa paraan, ibalik natin ang ating pagtuon sa eksaktong circuit ng tagatama.
Paggawa ng Precision Rectifier
Ipinapakita ng circuit sa itaas ang isang pangunahing, kalahating alon na katumpakan na rectifier circuit na may isang LM358 Op-Amp at isang 1n4148 diode. Upang malaman kung paano gumagana ang isang op-amp, maaari mong sundin ang op-amp circuit na ito.
Ipinapakita rin sa iyo ng circuit sa itaas ang input at output waveform ng eksaktong circuit ng tagatama, na eksaktong katumbas ng pag-input. Iyon ay dahil kumukuha kami ng puna mula sa output ng diode at binabayaran ng op-amp ang anumang pagbagsak ng boltahe sa diode. Kaya, ang diode ay kumikilos tulad ng isang perpektong diode.
Ngayon sa imahe sa itaas, maaari mong malinaw na makita kung ano ang nangyayari kapag ang isang positibo at isang negatibong kalahating ikot ng input signal ay inilapat sa input terminal ng Op-Amp. Ipinapakita rin ng circuit ang mga katangian ng paglipat ng circuit.
Ngunit sa isang praktikal na circuit, hindi mo makukuha ang output tulad ng ipinakita sa itaas na pigura, hayaan mong sabihin ko sa iyo kung bakit?
Sa aking oscilloscope, ang dilaw na signal sa input, at ang berdeng signal ay ang output. Sa halip na makakuha ng isang pagwawasto ng kalahating alon, nakakakuha kami ng isang uri ng pag-aayos ng buong alon.
Ipinapakita sa iyo ng imahe sa itaas kapag naka-off ang diode, ang negatibong kalahating ikot ng signal ay dumadaloy sa pamamagitan ng risistor patungo sa output, at iyon ang dahilan kung bakit nakakakuha kami ng buong-alon na pagwawasto tulad ng output, ngunit hindi ito ang aktwal kaso
Tingnan natin kung ano ang mangyayari kapag kumonekta kami ng isang 1K load.
Ang circuit ay mukhang imahe sa itaas.
Ang output ay mukhang imahe sa itaas.
Ganito ang output dahil praktikal na nakabuo kami ng isang circuit ng divider ng boltahe na may dalawang 9.1K at isang 1K risistor, iyon ang dahilan kung bakit ang positibong pag-input na kalahati ng signal ay nagpalambing lamang.
Muli, ipinapakita sa iyo ng imaheng ito sa itaas kung ano ang mangyayari kapag binago ko ang halaga ng resistor ng pagkarga sa 220R mula sa 1K.
Hindi ito ang kaunting problema na mayroon ang circuit na ito.
Ipinapakita sa iyo ng imahe sa itaas ang isang kondisyon sa ilalim ng paa kung saan ang output ng circuit ay napupunta sa ibaba zero volts at tumaas pagkatapos ng isang tiyak na spike.
Ipinapakita sa iyo ng imahe sa itaas ang isang kondisyon sa ilalim ng paa para sa pareho ng mga nabanggit na mga circuit, na may pagkarga at walang pag-load. Iyon ay dahil, tuwing ang input signal ay napupunta sa ibaba zero, ang op-amp ay napupunta sa negatibong rehiyon ng saturation at ang resulta ay ang ipinakita na imahe.
Ang isa pang kadahilanan maaari nating sabihin na, tuwing ang swing boltahe ng pag-input ay swing mula positibo hanggang negatibo, magtatagal bago maglaro ang op-amps feedback at patatagin ang output, at ito ang dahilan kung bakit nakakakuha kami ng mga spike sa ibaba zero volts sa output
Nangyayari ito dahil gumagamit ako ng isang jelly bean LM358 op-amp na may mababang rate ng pagpatay. Maaari kang makawala sa problemang ito, sa pamamagitan lamang ng paglalagay ng isang op-amp na may mas mataas na rate ng pagpatay. Ngunit tandaan na mangyayari rin ito sa mas mataas na saklaw ng dalas ng circuit.
Ang Binagong Precision Rectifier Circuit
Ipinapakita ng nasa itaas na pigura ang isang nabagong katumpakan na circuit ng pagwawasto kung saan maaari naming mabawasan ang lahat ng mga nabanggit na mga pagkakamali at sagabal. Pag-aralan natin ang circuit at alamin kung paano ito gumagana.
Ngayon sa itaas na circuit, maaari mong makita na ang diode D2 ay magsasagawa kung ang positibong kalahati ng sinusoidal signal ay inilapat bilang isang input. Ngayon ang ipinakitang landas na nasa itaas (na may dilaw na linya) ay nakumpleto at ang Op-amp ay kumikilos bilang isang inverting amplifier, kung titingnan natin ang puntong P1, ang boltahe ay 0V dahil ang isang virtual ground ay nabuo sa puntong iyon, kaya't ang kasalukuyang ay hindi maaaring dumaloy sa pamamagitan ng risistor R19, at sa output point na P2, ang boltahe ay negatibong 0.7V habang ang op-amp ay nagbibigay ng bayad para sa drop ng diode, kaya't walang paraan na ang kasalukuyang maaaring pumunta sa point P3. Kaya, iyan ay kung paano namin nakamit ang isang 0V output tuwing ang isang positibong kalahating ikot ng signal ay inilapat sa input ng Op-amp.
Ipagpalagay natin ngayon na inilapat natin ang negatibong kalahati ng sinusoidal AC signal sa input ng op-amp. Nangangahulugan iyon na ang inilapat na input signal ay mas mababa sa 0V.
Sa puntong ito, ang Diode D2 ay nasa kondisyon ng reverse-bias na nangangahulugang ito ay isang bukas na circuit. Eksaktong sinasabi sa iyo ng imahe sa itaas.
Tulad ng Diode D2 ay nasa baligtad na kundisyon, ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng risistor R22 na bumubuo ng isang virtual ground sa puntong P1. Ngayon kapag inilapat ang negatibong kalahati ng input signal, makakakuha kami ng isang positibong signal sa output bilang isang inverting amplifier. At ang diode ay magsasagawa at makukuha namin ang bayad na output sa puntong P3.
Ngayon ang boltahe ng output ay magiging -Vin / R2 = Vout / R1
Kaya ang output boltahe ay nagiging Vout = -R2 / R1 * Vin
Ngayon ay obserbahan natin ang output ng circuit sa oscilloscope.
Ang praktikal na output ng circuit nang walang anumang nakakabit na pagkarga ay ipinapakita sa imahe sa itaas.
Ngayon pagdating sa pag-aaral ng circuit, ang isang half-wave rectifier circuit ay sapat na mabuti, ngunit pagdating sa isang praktikal na circuit, ang half-wave rectifier ay hindi magkaroon ng praktikal na kahulugan.
Dahil sa kadahilanang iyon, isang buong-alon na rectifier circuit ay ipinakilala, upang makamit ang isang buong-alon na eksaktong pagtutuwid, kailangan ko lamang gumawa ng isang summing amplifier, at iyon talaga ito.
Precision Full Wave Rectifier gamit ang Op-Amp
Upang makagawa ng isang buong-alon na eksaktong pagwawasto ng circuit, nagdagdag lamang ako ng isang summing amplifier sa output ng dati nang nabanggit na half-wave rectifier circuit. Mula sa puntong, ang P1 hanggang point P2 ay ang pangunahing circuit ng rectifier ng katumpakan at ang diode ay naka-configure na nakakakuha kami ng isang negatibong boltahe sa output.
Mula sa puntong, P2 sa puntong P3 ang summing amplifier, ang output mula sa eksaktong pagtutuwid ay pinakain sa summing amplifier sa pamamagitan ng risistor R3. Ang halaga ng risistor R3 ay kalahati ng R5 o masasabi mong R5 / 2 iyon ang paraan kung paano tayo nagtatakda ng isang 2X na nakuha mula sa op-amp.
Ang input mula sa puntong P1 ay pinapakain din sa summing amplifier sa tulong ng resistor R4, ang resistors R4 at R5 ay responsable para sa pagtatakda ng pakinabang ng op-amp sa 1X.
Dahil ang output mula sa Point P2 ay direktang pinakain sa summing amplifier na may nakuha na 2X, nangangahulugan iyon na ang boltahe ng output ay 2-beses na input boltahe. Ipagpalagay natin na ang input boltahe ay 2V rurok, kaya makakakuha kami ng isang 4V rurok sa output. Sa parehong oras, direkta kaming nagpapakain ng input sa summing amplifier na may nakuha na 1X.
Ngayon kapag nangyari ang pagpapatakbo ng summing nakakakuha kami ng isang summed up boltahe sa output na (-4V) + (+ 2V) = -2V at bilang op-amp sa output. Tulad ng op-amp ay naka-configure bilang isang inverting amplifier, makakakuha kami ng + 2V sa output na kung saan ay ang point P3.
Ang parehong bagay ay nangyayari kapag ang negatibong tuktok ng input signal ay inilapat.
Ipinapakita ng imahe sa itaas ang pangwakas na output ng circuit, ang waveform na asul ay ang Input at ang waveform sa Yellow ay ang output mula sa half-wave rectifier circuit, at ang waveform na berde ay ang output ng full-wave rectifier circuit.
Kinakailangan ang Mga Bahagi
- LM358 op-amp IC - 2
- 6.8K, 1% Resistor - 8
- 1K Resistor - 2
- 1N4148 Diode - 4
- Lupon ng Tinapay - 1
- Jumper Wires - 10
- Power Supply (± 10V) - 1
Diagram ng Skematik
Ang diagram ng circuit para sa half-wave at full-wave Precision rectifier na gumagamit ng op-amp ay ibinibigay sa ibaba:
Para sa pagpapakitang ito, ang circuit ay itinayo sa isang solderless breadboard, sa tulong ng eskematiko; Upang mabawasan ang induktansiyang parasitiko at kapasidad, nakakonekta ko ang mga bahagi nang malapit hangga't maaari.
Karagdagang Pagpapahusay
Ang circuit ay maaaring karagdagang nabago upang mapabuti ang pagganap nito tulad ng maaari kaming magdagdag ng isang karagdagang filter upang tanggihan ang mga ingay ng mataas na dalas.
Ang circuit na ito ay ginawa para lamang sa mga layunin ng pagpapakita. Kung iniisip mo ang tungkol sa paggamit ng circuit na ito sa isang praktikal na aplikasyon, kailangan mong gumamit ng isang uri ng chopper na op-amp at mataas na katumpakan na 0.1 ohms na risistor upang makamit ang ganap na katatagan.
Inaasahan kong nagustuhan mo ang artikulong ito at may natutunan na bago dito. Kung mayroon kang anumang pag-aalinlangan, maaari kang magtanong sa mga komento sa ibaba o maaaring magamit ang aming mga forum para sa detalyadong talakayan.