Ako porozumieť obvodom detektora špičiek operačného zosilňovača?
Ak je aplikovaný signál špičkového napätia menší ako predchádzajúce špičkové napätie, potom kondenzátor nedetekuje aplikovaný vrchol.
Operačné zosilňovače tvoria stavebné bloky lineárnych integrovaných obvodov. Operačné zosilňovače sa takmer všade používajú v elektronike. V zásade ide o zosilňovač napätia. Ako naznačuje názov, operačné zosilňovače sa používajú na vykonávanie matematických operácií na vstupoch, ktoré sú na ne aplikované. Ale okrem matematických operácií môže vykonávať aj prácu na detekcii špičiek pomocou diódy a kondenzátora. Op-Amp Peak detector je obvod, ktorý detekuje špičky signálu vstupného napätia, ak predchádzajúce signály vstupného napätia majú špičku, menšiu ako súčasný signál špičkového napätia alebo jednoduchými slovami, detekuje a drží najpozitívnejší vrchol v signál vstupného napätia.
- 1Pochopte základy obvodov operačného zosilňovača. Základné myšlienky uvedené nižšie, nám pomáha pochopiť peak detektor obvodov v jednoduchej ceste.
- Operačné zosilňovače majú dva vstupné terminály a jeden výstupný terminál.
- Vstupné svorky zahŕňajú invertujúci vstupný terminál a neinvertujúci vstupný terminál.
- Invertujúci vstup vytvára výstup, ktorý je opačný vo polarity k tomu vstupu.
- Neinvertujúci vstup vytvára výstup s rovnakou polaritou ako vstup.
- Výsledkom použitia kladného napäťového vstupu na neinvertujúci terminál je kladný napäťový výstup.
- 2Dokončite obvod detektora špičiek operačného zosilňovača pomocou diódy, kondenzátora a prepínača MOSFET podľa obrázku. Pripojte diódu k výstupnému terminálu operačného zosilňovača a poskytnite spätnú väzbu pre operačný zosilňovač. Kondenzátor zapojený do obvodu pomáha pri detekcii špičiek aplikovaného signálu vstupného napätia. Všimnite si, že prepínač MOSFET a kondenzátor sú paralelné. Prepínač MOSFET pomáha pri vybíjaní kondenzátora.
Nasledujúce základné nápady nám pomáhajú jednoduchým spôsobom porozumieť obvodom detektora špičiek. - 3Pochopte správanie rôznych komponentov použitých v obvode. Každý komponent použitý v obvode má svoj vlastný príspevok k detekcii špičiek.
- Dióda funguje ako skrat, ak je anóda pozitívnejšia ako katóda. Preto keď je kladné vstupné napätie aplikované na neinvertujúci terminál, výstup operačného zosilňovača sa stane kladným. Pretože anóda diódy je pripojená k výstupnému terminálu, dióda sa stane predpätou vpred a dokončí obvod. Ak je na neinvertujúci terminál privedené záporné napätie, výstup sa stane záporným a dióda sa stane predpätou. Preto sa obvod rozpojí.
- Kondenzátor je spočiatku nenabitý. Pri prvom vstupnom signáli sa kondenzátor nabije na maximálnu hodnotu signálu vstupného napätia a túto hodnotu udržiava ako výstup obvodu. Ak je aplikovaný signál špičkového napätia menší ako predchádzajúce špičkové napätie, potom kondenzátor nedetekuje aplikovaný vrchol.
- Na vybitie kondenzátora sa používa spínač MOSFET. Prepínač MOSFET pomáha pri detekcii všetkých použitých vstupných špičiek. To sa dá dosiahnuť vybitím kondenzátora po jeho nabití na maximálnu hodnotu.
- 4Aplikujte vstupný signál na obvod detektora špičiek. Použitý vstupný signál je taký, ako je znázornené na obrázku. Aplikovaný signál má 6 píkov, konkrétne Vp1, Vp2, Vp3, Vp4, Vp5 a Vp6, ktoré majú rôznu veľkosť. Všimnite si toho, že tieto vrcholy nie sú v pravidelnom časovom intervale.
- 5Analyzujte obvod a nakreslite jeho výstupné signály priebehu. Vyššie uvedený obrázok ukazuje výstup obvodu detektora píkov, v ktorom sú detekované piky Vp1, Vp2, Vp4, Vp6 a Vp3, Vp4 nie sú detegované. Všimnite si tiež , že spínač MOSFET sa nepoužíva na vybíjanie kondenzátora po jeho nabití.
- Vp1 spôsobuje, že výstup operačného zosilňovača je kladný. Preto sa dióda stane predpätou dopredu, pretože jej anóda je pripojená k výstupu Op-Amp, ktorý je kladný, a katóde ku kondenzátoru, ktorý je na zemnom potenciáli. Pretože dióda je predpätá vpred, kondenzátor sa nabíja na špičkovú hodnotu Vp1, ktorá je detekovaná.
- Keď obvod narazí na Vp2, jeho výstup sa stane kladným. Anóda diódy je pripojená k výstupnému terminálu, ktorý má teraz hodnotu Vp2, a katódu ku kondenzátoru, ktorý má hodnotu Vp1. Pretože Vp2 je väčší ako Vp1, dióda sa stane predpätou dopredu a funguje ako skrat. Preto sa kondenzátor nabíja na špičkovú hodnotu Vp2, ktorá je detekovaná v obvode.
- Vp3 nie je v obvode detegovaný, pretože keď sa v obvode vyskytne Vp3, anóda diódy je pripojená k Vp3 (na výstupnom termináli) a katóda k Vp2. Pretože Vp2 je pozitívnejší ako dióda Vp3, dióda sa stáva obrátenou. Preto nedochádza k nabíjaniu kondenzátora. Kondenzátor sa však drží na úrovni napätia na Vp2.
- Obvod detekuje Vp4, pretože je väčší ako Vp2 (nielen Vp3) a nabíja sa na úroveň Vp4.
- Vp5 nie je detegovaný z toho istého dôvodu, že Vp4 je väčší ako Vp5 a kondenzátor udržuje svoju konštantnú úroveň napätia na Vp4.
- Detekuje sa Vp6, pretože je väčší ako Vp5 aj Vp6.
Dokončite obvod detektora špičiek operačného zosilňovača pomocou diódy, kondenzátora a prepínača MOSFET podľa obrázku.
- Použité signály môžu byť v pravidelnom časovom intervale alebo nemusia.
- Napriek tomu, že v obvode je spínač MOSFET, spínač sme nepoužili. Preto boli detegované iba 4 píky, ako je znázornené na výstupnom vlnovom priebehu.
Prečítajte si tiež: Ako rýchlo rozpustiť ľad?
