מעגל מיישר דיוק חצי גל וגל מלא באמצעות אופ

מיישר הוא מעגל הממיר זרם חילופין (AC) לזרם ישר (DC). זרם חילופין תמיד משנה את כיוונו לאורך זמן, אך הזרם הישיר זורם ברציפות לכיוון אחד. במעגל מיישר טיפוסי, אנו משתמשים בדיודות לתיקון AC ל- DC. אך ניתן להשתמש בשיטת תיקון זו רק אם מתח הכניסה למעגל גדול מהמתח הקדמי של הדיודה שהוא בדרך כלל 0.7V. הסברנו בעבר על מיישר חצי גל מבוסס מעגל ומיישר גל מלא.

כדי להתגבר על נושא זה, הוצג מעגל המיישר המדויק. המיישר המדויק הוא מיישר אחר הממיר AC ל DC, אך במיישר דיוק אנו משתמשים במגבר על כדי לפצות על ירידת המתח על פני הדיודה, ולכן אנו לא מאבדים את ירידת המתח של 0.6 וולט או 0.7 וולט על פני דיודה, ניתן לבנות את המעגל כך שיהיה לו רווח כלשהו גם בפלט המגבר.

לכן, במדריך זה, אראה לכם כיצד תוכלו לבנות, לבדוק, ליישם ולפתור באגים במעגל מיישר מדויק באמצעות מגבר אופ. לצד זאת, אדון גם בכמה יתרונות וחסרונות במעגל זה. לכן, ללא התייחסות נוספת, בואו נתחיל.

מהו מעגל מיישר מדויק?

לפני שנדע על מעגל המיישר המדויק, הבה נבהיר את היסודות של מעגל המיישר.

האיור לעיל מראה את המאפיינים של מעגל מיישר אידיאלי עם מאפייני ההעברה שלו. זה מרמז כאשר אות הקלט שלילי, הפלט יהיה אפס וולט וכאשר אות הקלט חיובי הפלט יעקוב אחר אות הקלט.

האיור לעיל מראה מעגל מיישר מעשי עם מאפייני ההעברה שלו. במעגל מיישר מעשי, צורת גל הפלט תהיה 0.7 וולט פחות ממתח הכניסה המיושם, ומאפיין ההעברה ייראה כמו האיור שמוצג בתרשים. בשלב זה, הדיודה תתנהל רק אם אות הכניסה המיושם גדול מעט מהמתח הקדמי של הדיודה.

עכשיו היסודות מהדרך, בואו נחזיר את המיקוד למעגל המיישר המדויק.

עבודה של מיישר דיוק

המעגל שלעיל מציג מעגל מיישר דיוק בסיסי וחצי גל עם LM358 Op-Amp ודיודה 1n4148. כדי ללמוד כיצד פועל מגבר, אתה יכול לעקוב אחר מעגל המגבר הזה.

המעגל לעיל מראה לך גם את צורת הגל של הקלט והפלט של מעגל המיישר המדויק, השווה בדיוק לקלט. הסיבה לכך היא שאנחנו לוקחים את המשוב מפלט הדיודה והמגבר המפצה מפצה על כל ירידת מתח על פני הדיודה. אז הדיודה מתנהגת כמו דיודה אידיאלית.

עכשיו בתמונה שלעיל, אתה יכול לראות בבירור מה קורה כאשר מוחל חצי מחזור חיובי ושלילי של אות הכניסה במסוף הכניסה של ה- Op-Amp. המעגל מראה גם את מאפייני ההעברה של המעגל.

אבל במעגל מעשי לא תקבל את התפוקה כפי שמוצג באיור לעיל, תן לי לספר לך למה?

באוסצילוסקופ שלי, האות הצהוב בכניסה והאות הירוק הוא הפלט. במקום לקבל תיקון של חצי גל, אנו מקבלים מעין תיקון של גל מלא.

התמונה לעיל מראה לך כאשר הדיודה כבויה, מחצית המחזור השלילית היא של האות שזורם דרך הנגד אל הפלט, ולכן אנו מקבלים את תיקון הגל המלא כמו הפלט, אך זה לא בפועל מקרה.

בואו נראה מה קורה כשאנחנו מחברים עומס 1K.

המעגל נראה כמו התמונה לעיל.

הפלט נראה כמו התמונה לעיל.

הפלט נראה ככה מכיוון שיצרנו כמעט מעגל מחלק מתח עם שני 9.1K ונגד 1K, ולכן המחצית החיובית של הקלט של האות רק הוחלשה.

שוב, תמונה זו לעיל מראה לך מה קורה כשאני משנה את ערך נגדי העומס ל- 220R מ- 1K.

זו לא מעט בעיה שיש למעגל זה.

התמונה שלעיל מציגה מצב של מתחת למצב שבו תפוקת המעגל עוברת מתחת לאפס וולט ועולה לאחר ספייק מסוים.

התמונה שלעיל מציגה מצב של תת רוחב של שני המעגלים הנ"ל, עם עומס וללא עומס. הסיבה לכך היא, שבכל פעם שאות הקלט יורד מתחת לאפס, המגבר האופטי עובר לאזור הרוויה השלילי והתוצאה היא התמונה המוצגת.

סיבה נוספת שאנחנו יכולים לומר שבכל פעם שמתח הקלט עובר מחיובי לשלילי, ייקח קצת זמן עד שהמשוב על המגברים יתחיל לפעול וייצב את התפוקה, ולכן אנחנו מקבלים את הדוקרנים מתחת לאפס וולט על תְפוּקָה.

זה קורה מכיוון שאני משתמש במגבר אופנתי LM358 שעועית ג'לי עם קצב נמוך . אתה יכול לחמוק מבעיה זו, רק על ידי הצבת מגבר אופ עם שיעור נמוך יותר. אך זכור כי זה יקרה גם בתחום התדרים הגבוה יותר של המעגל.

מעגל המיישר המדויק המתוקן

האיור לעיל מראה מעגל מיישר דיוק שונה באמצעותו נוכל להפחית את כל הפגמים והחסרונות הנ"ל. בואו נלמד את המעגל ונבין איך זה עובד.

עכשיו במעגל שלעיל, אתה יכול לראות שהדיודה D2 תתנהל אם המחצית החיובית של האות הסינוסי מוחל כקלט. כעת הושלם הנתיב המוצג לעיל (עם הקו הצהוב) והמגבר Op פועל כמגבר הפוך, אם נסתכל על נקודה P1, המתח הוא 0V שכן נוצרת קרקע וירטואלית באותה נקודה, כך שהזרם אינו יכול זורם דרך הנגד R19, ובנקודת המוצא P2, המתח הוא שלילי 0.7V מכיוון שמגבר ה- OP מפצה על ירידת הדיודה, כך שאין שום דרך שהזרם יכול להגיע לנקודה P3. אז, כך השגנו פלט 0 וולט בכל פעם שמופעל חצי כניסה חיובי של האות על כניסת המגבר.

בואו נניח שהחלנו את המחצית השלילית של אות ה- AC הסינוסי על קלט המגבר. כלומר אות הכניסה המיושם נמוך מ- 0 וולט.

בשלב זה, הדיודה D2 נמצאת במצב מוטה הפוכה שמשמעותה שהיא מעגל פתוח. התמונה לעיל בדיוק אומרת לך את זה.

מכיוון שהדיודה D2 במצב מוטה לאחור, הזרם יזרום דרך הנגד R22 ויוצר קרקע וירטואלית בנקודה P1. כעת כאשר מוחל המחצית השלילית של אות הקלט, נקבל אות חיובי בפלט כמגבר הפוך. והדיודה תתנהל ואנחנו נקבל את התפוקה המפוצה בנקודה P3.

כעת מתח המוצא יהיה -Vin / R2 = Vout / R1

אז מתח המוצא הופך ל- Vout = -R2 / R1 * Vin

עכשיו בואו נתבונן בפלט המעגל באוסילוסקופ.

התפוקה המעשית של המעגל ללא כל עומס המוצג מוצגת בתמונה לעיל.

עכשיו כשמדובר בניתוח המעגל, מעגל מיישר חצי גל מספיק טוב, אבל כשמדובר במעגל מעשי, מיישר חצי הגל פשוט לא הגיוני.

מסיבה זו הוצג מעגל מיישר גל מלא, כדי להשיג מיישר דיוק גל מלא, אני רק צריך להכין מגבר סיכום, וזה בעצם זה.

מיישר גל מלא מדויק באמצעות Op-Amp

כדי ליצור מעגל מיישר מדויק של גל מלא, הוספתי זה עתה מגבר סיכום לפלט של מעגל המיישר של חצי הגל. מהנקודה, P1 לנקודה P2 הוא המעגל המיישר המדויק הבסיסי והדיודה מוגדרת כל כך שאנחנו מקבלים מתח שלילי ביציאה.

מהנקודה, P2 לנקודה P3 הוא מגבר הסיכום, הפלט ממיישר הדיוק מוזן למגבר הסיכום דרך הנגד R3. הערך של הנגד R3 הוא חצי מ- R5 או שאתה יכול לומר שזה R5 / 2 וכך אנו מגדירים רווח 2X מתוך המגבר.

הכניסה מנקודה P1 מוזנת גם למגבר הסיכום בעזרת הנגד R4, הנגדים R4 ו- R5 אחראים על הגדרת הרווח של המגבר ל- 1X.

מכיוון שהיציאה מנקודה P2 מועברת ישירות למגבר המסכם עם הרווח של 2X, זה אומר שמתח המוצא יהיה פי 2 ממתח הכניסה. נניח שמתח הכניסה הוא שיא של 2 וולט, כך שנקבל שיא של 4 וולט ביציאה. יחד עם זאת, אנו מזינים ישירות את הקלט למגבר הסיכום עם רווח של 1X.

כעת כאשר פעולת הסיכום מתרחשת אנו מקבלים מתח מסכם ביציאה שהוא (-4V) + (+ 2V) = -2V וכמגבר OP ביציאה. מכיוון שמגבר ה- OP מוגדר כמגבר הפוך, נקבל + 2V בפלט שהוא הנקודה P3.

אותו דבר קורה כאשר מוחל הפסגה השלילית של אות הקלט.

המופעים בתמונה למעלה התוצר הסופי של המעגל, צורת הגל בכחול הוא קלט ואת צורת הגל ב צהוב הוא הפלט ממחצית גל המעגל המיישר, ואת צורת הגל בירוק הוא הפלט של מלוא גל מעגל מיישר.

רכיבים נדרשים

• LM358 מגבר אופ - IC
• 6.8K, נגד 1% - 8
• נגד 1K - 2
• 1N4148 דיודה - 4
• לוח לחם - 1
• חוטי מגשר - 10
• ספק כוח (± 10 וולט) - 1

תרשים סכמטי

תרשים המעגל למיישר דיוק של חצי גל וגל מלא באמצעות מגבר אופציה מופיע להלן:

לצורך הדגמה זו, המעגל בנוי בלוח לחם ללא הלחמה, בעזרת הסכמטי; כדי להפחית את ההשראות ואת הקיבול הטפילי, חיברתי את הרכיבים קרוב ככל האפשר.

שיפור נוסף

ניתן לשנות את המעגל נוסף על מנת לשפר את ביצועיו כמו שנוכל להוסיף פילטר נוסף על מנת לדחות רעשים בתדירות גבוהה.

מעגל זה מיוצר רק למטרות הדגמה בלבד. אם אתה חושב להשתמש במעגל זה ביישום מעשי, עליך להשתמש במגבר אופטר מסוג צ'ופר ונגד דיוק גבוה 0.1 אוהם כדי להשיג יציבות מוחלטת.

אני מקווה שאהבת את המאמר הזה ולמדת ממנו משהו חדש. אם יש לך ספק, אתה יכול לשאול בתגובות למטה או להשתמש בפורומים שלנו לדיון מפורט.