कैसे ठीक से एक सेशन- amp का उपयोग करें?

Question

यहाँ पोस्टिंग के बाद से मैं पहले कभी भी op-amps का इस्तेमाल करने से नहीं चूकता था, ऐसी नई चीज़ें सुनना जो मैंने पहले कभी नहीं सुनी (Vom, Vcm etc)। मैंने हमेशा सोचा था कि ओपी एएमपीएस बस इसमें प्लग है और यह हर समय काम करेगा ... बहुत गलत।

मेरे पास कुछ ऐसे प्रश्न हैं जिनकी सबसे ज्यादा सराहना की जाएगी यदि आप में से कोई भी उन्हें उत्तर दे सकता है, इससे पहले कि मैं उनसे पूछूं, हां मैं पिछले 2 घंटों से इस मंचों पर पिछले प्रश्नों के लिए देख रहा हूं जो कि पूछे गए थे। अभी भी थोड़ी उलझन है लेकिन इसने कुछ चीजों को स्पष्ट किया है।

चीजों को सुसंगत रखने के लिए मैं इस ओपी एएमपी का इस पूरे उदाहरण में उपयोग करूंगा। MCP601

VCM: कॉमन मोड इनपुट रेंज

यहाँ मैं समझता हूँ कि -इस प्रकार की सीमा जो MCP601 को खुशी से स्वीकार कर सकती है कि कुछ भी गलत नहीं हो रहा है, अगर किसी को इन सीमाओं के तहत जाना है या सेशन में आप अप्रत्याशित त्रुटि देखेंगे।

उदाहरण: इनपुट = ऑडियो सिग्नल (1.2V pk-pk) VDD = 4.8V VSS = GND

वीसीएम - ऊपरी सीमा = 4.8-1.2 = 3.6

वीसीएम - निचली सीमा = 0-0.3 = -0.3

VCM - $V_{CM_{PP}}$ = 3.6 - (- 0.3) = 3.9 वी

$V_{IN}$ - इनपुट का धनात्मक चक्र = 600mV + (VDD / 2) = 3

$V_{IN}$ - इनपुट का ऋणात्मक चक्र = -600mV + (VDD / 2) = 1.8

$V_{IN}$ = 1.2Vpk-pk

मतलब इनपुट Vpk-pk उपयुक्त है?

VOM: आउटपुट वोल्टेज स्विंग

यहाँ मैं समझता हूँ - इसकी वह सीमा है जिसकी क्लिपिंग से पहले MCP601 आउटपुट करने में सक्षम है।

उदाहरण: इनपुट = ऑडियो सिग्नल (1.2V pk-pk) VDD = 4.8V VSS = GND GAIN = 3.2

इनपुट बायस = VDD / 2 RL = 5k

VOM - ऊपरी सीमा = 0 + 100mV = 100mV

VOM - निचली सीमा = 4.8-100mV = 4.7V

VOM - $V_{OM_{PP}}$ = 4.7-100mV = 4.6V

$V_o$ - इनपुट का धनात्मक चक्र = (3.2 * 600mV) + (VDD / 2) = 4.32V

$V_o$ - इनपुट का ऋणात्मक चक्र = (3.2 * -600mV) + (VDD / 2) = 0.48V

$V_o$ - $V_{o_{PP}}$ = (4.32-0.48) = 3.84V (कैप को डिकोड करने से पहले)।

इस तरह मैंने दोनों के लिए गणना करना समझा $V_{CM}$ तथा $V_{OM}$। मेरे लिए यह ओपी-एएमपी विन के साथ एक समस्या नहीं होनी चाहिए और साथ ही खुशी के साथ विन को बढ़ाना चाहिए, हालांकि इसके विपरीत यह 2.84Vpp पर क्लिप होता है। यह ऊपर की गणना से मुझे बहुत मतलब नहीं है। VCM को VOM के साथ-साथ संतुष्ट होना चाहिए। जैसा कि VOM में 4.6V का Vpp है जो> तो मेरे Vo ऑफ आइडियल 3.84Vpp है और मेरे VDD 4.8V होने के कारण इसे 3.84Vpp पर बढ़ाया जाना चाहिए कोई समस्या नहीं है?

अगर कोई मुझे दिखा सकता है कि वास्तव में वीसीएम और वीओएम की गणना कैसे करें जो आश्चर्यजनक होगा, मेरा मानना ​​है कि यह विधि कुछ याद कर रही है या मैं कुछ मूलभूत तर्क को नहीं समझ रहा हूं। मैं इस विधि के माध्यम से इनपुट और आउटपुट सीमाओं को समझने की क्षमता हासिल करना चाहूंगा।

यह कॉन्फ़िगरेशन काम करता है अगर मैं VDD को ~ 6.1V तक बढ़ा देता हूं, अगर कोई यह बता सकता है कि वीसीएम और वीओएम गणनाओं के माध्यम से मैं शायद दोनों को सहसंबंधित कर सकता हूं और संभवत: मेरे पास जो भी भ्रम है, वह स्पष्ट हो जाएगा।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

Comments

प्रश्न पर +1। वैसे, मुझे लगता है कि आपको बीजेटी अंतर-जोड़ी इनपुट ओपैंप के योजनाबद्ध का अध्ययन करने में समय बिताना चाहिए। यह काफी हद तक मदद करेगा। आप सामान्य मोड इनपुट रेंज और आउटपुट को भी बेहतर ढंग से समझ पाएंगे। जब आप किसी एक की बारीकी से जांच करेंगे तो अचानक "आप" दिखाई देंगे। "दूर" रहना आपको स्पष्ट रूप से "देखने" से रोक देगा और इसके बजाय आपको "अंगूठे के नियमों" का एक गुच्छा देगा। एक विशिष्ट opamp डिजाइन की तलाश में आप बहुत अधिक बताएंगे और इन सवालों पर अपने लिए सोचने की अनुमति देंगे।

— जोंक

मैं 1-अप की सराहना करता हूं! मैं आपसे 100% सहमत हूँ, काश स्कूलों में ऑप-एम्प्स की यह विशेषता होती। मुझे ऐसा लग रहा है कि मैं सवाल और न्याय नहीं कर रहा हूं। इनपुट और आउटपुट सीमाओं के कारण मेरे सेशन-

— एम्प्लेंट फ्लॉप

कुछ मौजूदा प्रश्नों को देखने की कोशिश करें: (1) करंट पाथ्स , एबी एम्पलीफायर और LM380 । उन तीनों LM380 के साथ सौदा करते हैं। समझने वाली पहली बात इनपुट चरण की अंतर-amp "जोड़ी" है। उस का पालन करें और आम मोड भाग आसान है।

— जोंक

जब भी कोई व्यक्ति ओप्स के बारे में पूछता है और उनका उपयोग कैसे करता है, मैं सुझाव देता हूं कि "सभी के लिए ऑप्स

— 6:11 पर Bleelrekkie

मैं यह कई बार भाग गया, मैं इसके एक अद्भुत ईबुक से सहमत हूं क्योंकि इसने कुछ चीज़ों को स्पष्ट किया है, हालांकि यह मेरे कुछ विशिष्ट सवालों के जवाब नहीं देता है। उदाहरण के लिए, यह वास्तव में आपको आउटपुट वोल्टेज स्विंग की जांच करने का तरीका नहीं बताता है, इसके बजाय यह बताता है कि क्या डेटाशीट एक आरएल = 50 निर्दिष्ट करता है, यह आरएल = 25k से अधिक चीजों को चला सकता है

— प्लज़्ज़

Answer 1

आपका दूसरा डेटाशीट स्निप mV नहीं वोल्ट में है, और आउटपुट रेंज आपूर्ति वोल्टेज के सापेक्ष है। तो 4.8V आपूर्ति और 5K लोड (0V तक) के साथ रैखिक उत्पादन रेंज 0.1 से 4.7V है। यदि आप 2.4V पर इनपुट और आउटपुट को पूर्वाग्रह करते हैं, तो आप 4.6Vp-p प्राप्त कर सकते हैं। सेशन-एम्पी आउटपुट आपूर्ति वोल्टेज से अधिक नहीं हो सकता (या यहां तक ​​कि मिलते हैं)।

यदि इनपुट 2.4V पर पक्षपाती है, तो आपका इनपुट रेंज -0.3 से 3.6V है, इसलिए आप केवल इनपुट रेंज के आधार पर 2.4Vp-p = (3.6-2.4V) * 2 के इनपुट वोल्टेज को संभाल सकते हैं, हालांकि आप भी यह सुनिश्चित करने की जरूरत है कि आउटपुट संतृप्त न हो।

आपके सर्किट में +3.2 का लाभ है, इसलिए इनपुट वोल्टेज को +/- 0.71875V या 1.4375Vp-p की सीमा के भीतर होना चाहिए, जिससे पूर्ण आउटपुट रेंज प्राप्त होगी, इसलिए इनपुट रेंज सीमित नहीं है।

आप एक एकल बिजली की आपूर्ति पर बहुत अधिक किसी भी ऑप-amp का उपयोग कर सकते हैं बशर्ते आपके पास पर्याप्त आपूर्ति वोल्टेज हो और आपको काम की सीमा के भीतर इनपुट प्रदान किया हो और बशर्ते आप उपलब्ध आउटपुट रेंज को ध्यान में रखते हों।

सामान्य तौर पर कम बिजली के सर्किट के लिए आप अपने प्रदर्शन से अधिक मूल्य प्रतिरोधों का उपयोग करना चाहेंगे। आप 5K के साथ आउटपुट लोड कर रहे हैं || (2.2K + 1K) जो कि 5K से कम है, जाहिर है, इसलिए आउटपुट स्विंग की गारंटी नहीं है। आम तौर पर आप फीडबैक प्रतिरोधों के लिए कम से कम 10x अधिक जा सकते हैं, शायद बहुत अधिक। यदि आप लोड को 25K या 100K तक बढ़ा सकते हैं, और प्रतिक्रिया प्रतिरोधों को 100: 1 तक बढ़ा सकते हैं तो बेहतर होगा। यदि आप प्रतिरोधों के साथ बहुत ऊपर जाते हैं तो स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए आपको आर 3 में एक छोटा संधारित्र जोड़ना पड़ सकता है।

Comments

खेद है कि पूरी तरह से एमवी से चूक गए, इसे ठीक कर दिया। क्षमा करें, एक बार फिर: / मुझे समझ नहीं आया कि आप 2.4Vp-p में कैसे आए किसी कारण से यह समझ में आता है कि मेरा इनपुट 1.2Vp-p है जैसा कि इसके ऊपर दिखाया गया है, क्या मैंने गणना में गलती की है?

— प्लज़्ज़

इनपुट के कारण परेशानी होने से पहले आपका आउटपुट संतृप्त हो जाएगा, लेकिन 2.4V पर बायस्ड इनपुट के साथ आप 0V से नीचे जा सकते हैं , लेकिन उच्च तरफ आप केवल 3.6V तक जा सकते हैं, इसलिए यह सीमित संख्या है (संधारित्र के माध्यम से इसे केंद्रित किया जाएगा) 2.4V पर) 3.6V - 2.4V 1.2V है। तो 2.4V के सापेक्ष + 1.2V। इनपुट नकारात्मक जा सकता है (2.4V से अधिक 2.4V के सापेक्ष लेकिन यह कोई फर्क नहीं पड़ता)। वैसे भी, इनपुट सीमित नहीं है, आउटपुट 3.2 की बढ़त के साथ सीमित हो रहा है, और मध्य आपूर्ति (इस मामले में 2.4V) इष्टतम पूर्वाग्रह है क्योंकि आउटपुट रेंज आपूर्ति वोल्टेज के मध्य के आसपास केंद्रित है।

— स्पायरो पेफेनी

मुझे अभी भी समझ में नहीं आ रहा है कि आउटपुट सीमित है, गणना के आधार पर Vom: -0.1V <Vo <4.7V Vo: 0.48 <Vo <4.32V यह op amp के आउटपुट पर है, जब तक कि आप इसे डिकूप नहीं करते हैं, जब तक कि यह thats मुसीबत?

— प्लज़्ज़

4.8V आपूर्ति के साथ रेखीय आउटपुट रेंज 5K के निर्दिष्ट भार के साथ + 0.1V से + 4.7V है। 25K या इससे अधिक का भार रखना बेहतर होगा। आपका लोड 5K से कम है इसलिए आउटपुट स्विंग निर्दिष्ट से कम हो सकता है।

— स्पेरो पेफेनी

मैं एक 1M का उपयोग करने की कोशिश की है और यह अभी भी क्लिप?

— प्लज़्ज़

Answer 2

मेरा मानना ​​है कि मुझे यह समझ में आ गया है।

इस तरह के रूप में एक परियोजना को लेना और इस सीमा तक op-amps का उपयोग करना, जैसे कि उन विशेषताओं की तलाश करना जो आप आमतौर पर इनपुट बायस करंट , Vom , Vcm के रूप में विश्वविद्यालय से बाहर आने के लिए नहीं देखेंगे। , आदि।

इन सभी शर्तों को ध्यान में रखते हुए मुझे भ्रमित करने की कोशिश करते हैं और थोड़े से उन बुनियादी चीजों को अधिलेखित करते हैं जिन्हें मैं op-amps के बारे में जानता था।

जब मुझे पहली बार पेश किया गया था $V_{OM}$ तथा $V_{CM}$ किसी कारण के लिए मैंने खुद पर विश्वास किया जैसे कि $V_{in}$ तथा $V_{out}$ उल्लंघन नहीं किया $V_{OM}$ तथा $V_{CM}$तब क्लिपिंग मौजूद नहीं होनी चाहिए। यह पूरी तरह गलत है

मैंने जो कुछ भी नहीं देखा वह वोल्टेज ड्रॉप है जो ऑप-amp की वास्तुकला की वजह से आंतरिक-amp है।

मतलब कोई भी ऑप-एम्पी रेल-टू-रेल नहीं जा सकता है जब तक कि उसका सही (इंटर्नल्स में कोई वोल्टेज नहीं)।

उपरोक्त समस्या के लिए एक एकल बिजली की आपूर्ति गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर है, जिसका अर्थ है कि "नकारात्मक" स्विंग करने के लिए पूर्वाग्रह की आवश्यकता होती है

सन्दर्भ के लिए:

इस प्रकार, इसका 4.576V - 2.288V - 0V है

$V_{DD_{pp}}$ = 4.576 वी $V_{DD_{p}}$ = 2.288 वी

प्रयोगों के माध्यम से, मैंने एम्पलीफायर के वोल्टेज ड्रॉप को लगभग 1.616Vpp के आसपास पाया

हम 2 मामले परिदृश्य करेंगे,

input_1 = 860mVpp

इनपुट .2 = 1.14Vpp

लाभ = 3.2

---

Input_1: 860mVpp

VCM:

-0.3 < $V_{IN}$ <3.376

विन:

१. <५ 1. < $V_{IN}$ <2.718

विन Vcm की सीमा के भीतर है

VOM:

-15.424 < $V_{OUT}$ <१५

0.912 < $V_{OUT}$ <3.664

वीओ Vcm की सीमा के भीतर है

जैसा कि आपने भविष्यवाणी की थी, आप अपने सिग्नल से व्यवहार करने की उम्मीद करेंगे।

---

Input_2: 1.14Vpp

VCM:

-0.3 < $V_{IN}$ <3.376

विन:

१.६५ 1. < $V_{IN}$ <2.798

विन Vcm की सीमा के भीतर है

VOM:

-15.424 < $V_{OUT}$ <१५

0.404 < $V_{OUT}$ <4.052

वीओ Vcm की सीमा के भीतर है

आप अपने संकेत की उम्मीद करेंगे कि जैसा आपने भविष्यवाणी की है वैसा ही व्यवहार करें ।

मेरे आस्टसीलस्कप पर यह 2.96Vpp पर क्लिप करता है लेकिन हमें उम्मीद है कि आउटपुट 1.14Vpp * 3.2 = 3.648Vpp होगा? जो हो रहा है वह ऑप-एम्प का वोल्ट ड्रॉप है।

जैसा कि ऑप-एम्प के वोल्टेज ड्रॉप के ऊपर बताया गया था ~ 1.616Vpp तो मेथ्स इन-टेल्स कर रहा है

VDD -Vod = 4.576 - 1.616 = 2.96Vpp !! यह अनिवार्य रूप से हमें बता रहा है कि हमारे ऑप-एम्प वास्तव में क्या कर सकते हैं। जो अब सब समझ में आता है।

अनिवार्य रूप से एक ऑप-एम्प रेल को क्या कहता है - रेल इसका मतलब है कि कम से कम मैं जो देख सकता हूं वह यह है कि आपका विन और वाउट कभी भी ऑप-एम्प्स वीओएम और वीसीएम का उल्लंघन नहीं करेगा

यही कारण है कि जब मैं VDD ~ 6.1V बढ़ाता हूं, तो यह ऑप amp के रूप में काम करता है, जो वास्तव में 3.648Vpp के अपेक्षित आउटपुट का अनुसरण कर सकता है।

Vdd - Vod = 6.1 - 1.616 = 4.484 सेशन के रूप में op-amp नई सीमा अब 4.484Vpp है और 3.648Vpp <4.484Vpp के बाद से आप इसे आउटपुट पर देख सकते हैं।

Answer 3

वीपीके-पीके = 3.6 - (- 0.3) = 3.9 वी।
मतलब इनपुट Vpk-pk उपयुक्त है?

संभवतः। CM श्रेणी का मध्य बिंदु यहाँ Vdd / 2 नहीं है बल्कि 3.9 / 2 = 1.95V है। इसके बाद 3.9Vpp तक के इनपुट सिग्नल की अनुमति होगी। । हालाँकि आपका लाभ आउटपुट को क्लिप करेगा।

यदि आउटपुट क्लिपिंग नहीं है, तो आउटपुट रैखिक श्रेणी में रहता है। यह लोडिंग> 5k से वीएल = 2.5 वी पर निर्भर दोनों आपूर्ति रेल से 100 मीटर की सममित कतरन के लिए परिभाषित किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि CMOS रेल-टू-रेल Op Amps में Nch या Pch ड्राइवर पर 250 Ohms के ऑर्डर पर क्लिपिंग का प्रतिरोध है। यदि लोड Vss = 0 पर जाता है, तो Vss के ऊपर ड्रॉपआउट कम होता है, लेकिन Vdd के नीचे अधिक ड्रॉपआउट होता है, क्योंकि अब VL@2.5V के साथ तुलना में वर्तमान की तुलना में दोगुना है

Vin {pp} * Av = 1.2 * 2.4 = 3.84Vpp लीनियर आउटपुट रेंज में फिट होगा जब CM रेंज के मध्य के पास इनपुट और डिफरेंस रेफरेंस दोनों कॉमन (जीरो डिफरेंशियल) हों। (अपनी आपूर्ति के लिए 2V के पास याद रखें) यह इस उदाहरण में Vdd / 2 = Vcm पूर्वाग्रह के लिए भी काम करता है।

सलाह: प्रतिक्रिया और लोड संयुक्त के लिए 25k के आर न्यूनतम मूल्यों का उपयोग करें

सभी Op Amps आउटपुट रेजिस्टेंस को नकारात्मक प्रतिक्रिया लाभ द्वारा कम किया गया है। लेकिन कतरन से नकारात्मक प्रतिक्रिया का कुल नुकसान होता है। चूंकि वीडीएस में एफईटी में वृद्धि जब वीजीएस कम हो जाती है जो कि यहां वीडीडी है, तो इसे 5V से नीचे तेजी से बढ़ने के लिए जाना जाता है जैसे कि सीडी 4000 पारिवारिक तर्क 1kOhm की ओर और वीडी मिनट पर अधिक।

Comments

मेरा मानना ​​है कि आप जो कह रहे हैं, मैं उसे समझना शुरू कर रहा हूं। आप मेरे आरएल मूल्य के कारण इसके 5k के रूप में नहीं बल्कि इसके बारे में सुझाव दे रहे हैं, लेकिन इससे कम मेरे हेडरूम को बहुत कम ला रहा है।

— प्लज़्ज़

VDD को ~ 6.1V तक बढ़ाते समय मैं इसका उल्लेख करना भूल गया था

— Pllsz

उल्लेख करने के लिए भी भूल गया, अवरोधक प्रतिक्रिया को बदलना अभ्यस्त होना चाहिए क्योंकि मैं एक digi पॉट का उपयोग R2 के रूप में कर रहा हूं ताकि VCM और VOM को पढ़ना सीख सकें क्योंकि मैं शायद एक नए ओपी एएमपी की आवश्यकता है

— प्लज़्ज़ जूल