Нарийвчлалтай засах туршилт: 11 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Би саяхан нарийвчлалтай залруулах хэлхээний туршилт хийж, тодорхой дүгнэлт хийлээ. Нарийвчлалтай Шулуутгагч хэлхээ нь нийтлэг хэлхээ гэдгийг харгалзан үзвэл энэхүү туршилтын үр дүн зарим лавлагаа мэдээллийг өгч чадна.

Туршилтын хэлхээ дараах байдалтай байна. Ашиглалтын өсгөгч нь AD8048 бөгөөд үндсэн параметрүүд нь: 160MHz дохионы өргөн зурвасын өргөн, 1000В / бидэнд алах хурд. Диод нь SD101, Schottky диод бөгөөд 1ns урвуу сэргээх хугацаатай. Резисторын бүх утгыг AD8048 мэдээллийн хуудсыг ашиглан тодорхойлно.

1-р алхам:

Туршилтын эхний алхам: дээрх хэлхээний D2, богино холболтын D1 -ийг салгаж, үйлдлийн өсгөгчийн өөрөө том давтамжийн хариу урвалыг илрүүлнэ. Оролтын дохионы оргил хэсгийг 1V орчим байлгаж, давтамжийг 1МГц -ээс 100МГц болгон өөрчилж, оролт, гаралтын далайцыг осциллографоор хэмжиж, хүчдэлийн өсөлтийг тооцоолно. Үр дүн нь дараах байдалтай байна.

1М -ээс 100М хүртэлх давтамжийн хүрээнд долгионы хэлбэр нь мэдэгдэхүйц гажуудалгүй байдаг.

Олзны өөрчлөлт дараах байдалтай байна: 1M-1.02, 10M-1.02, 35M-1.06, 50M-1.06, 70M-1.04, 100M-0.79.

Энэхүү оптик өсгөгчийн 3 дБ хэмжээтэй том давтамжтай хаалттай давтамж нь 100 МГц-ээс арай илүү байгааг харж болно. Энэ үр дүн нь үндсэндээ AD8048 гарын авлагад өгсөн дохионы давтамжийн хариу урвалын том муруйтай нийцэж байна.

Алхам 2:

Туршилтын хоёр дахь шатанд SD101A гэсэн хоёр диодыг нэмж оруулав. Оролт, гаралтыг хэмжих үед оролтын дохионы далайц ойролцоогоор 1V оргилд хэвээр байна. Гаралтын долгионы хэлбэрийг ажигласны дараа осциллографын хэмжих функцийг оролтын дохионы үр дүнтэй утга, гаралтын дохионы хугацааны дундажыг хэмжих, тэдгээрийн харьцааг тооцоолоход ашигладаг. Үр дүн нь дараах байдалтай байна (өгөгдөл нь давтамж, гаралтын дундаж mV, оролтын rms mV, тэдгээрийн харьцаа: гаралтын дундаж / оролтын эргэлт):

100 кГц, 306, 673, 0.45

1МГц, 305, 686, 0.44

5MHz, 301, 679, 0.44

10MHz, 285, 682, 0.42

20MHz, 253, 694, 0.36

30MHz, 221, 692, 0.32

50 МГц, 159, 690, 0.23

80 МГц, 123, 702, 0.18

100 МГц, 80, 710, 0.11

Эндээс харахад хэлхээ нь бага давтамжтайгаар сайн залруулга хийж чаддаг боловч давтамж нэмэгдэх тусам залруулах нарийвчлал аажмаар буурдаг. Хэрэв гаралт нь 100 кГц дээр суурилсан бол гаралт нь ойролцоогоор 30 МГц дээр 3 дБ буурсан байна.

Том дохионы нэгдэл нь AD8048 оп өсгөгчийн зурвасын өргөнийг 160 МГц юм. Энэ хэлхээний дуу чимээний ололт 2 байна, тиймээс хаалттай хүрдний өргөн нь ойролцоогоор 80 МГц байна (өмнө тайлбарласан, бодит туршилтын үр дүн 100 МГц-ээс арай том байна). Шулуутгагдсан гаралтын дундаж гарц нь 3 дБ-аар буурдаг бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 30 МГц бөгөөд энэ нь туршиж буй хэлхээний хаалттай хэлхээний зурвасын гуравны нэгээс бага юм. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид 3dB-ээс бага тэгшхэн нарийвчлалтай шулуутгагч хэлхээ хийхийг хүсвэл хэлхээний битүү зурвасын өргөн нь дохионы хамгийн өндөр давтамжаас дор хаяж 3 дахин их байх ёстой.

Туршилтын долгионы хэлбэрийг доор харуулав. Шар долгионы хэлбэр нь оролтын терминалын vi, цэнхэр долгионы хэлбэр нь гаралтын терминалын vo хэлбэрийн долгионы хэлбэр юм.

Алхам 3:

Давтамж нэмэгдэх тусам дохионы хугацаа бага багаар багасч, цоорхой улам бүр нэмэгдсээр байна.

Алхам 4:

Энэ үед оп өсгөгчийн гаралтыг ажиглахад (энэ нь vo биш гэдгийг анхаарна уу) долгионы хэлбэр нь гаралтын тэг огтлолцлын өмнө болон дараа ноцтой гажуудалтай байгааг олж мэдэх боломжтой. 1 МГц ба 10 МГц давтамжтай оп -өсгөгчийн гаралтын долгионы хэлбэрийг доор харуулав.

Алхам 5:

Өмнөх долгионы хэлбэрийг түлхэх татах гаралтын хэлхээний кроссоверын гажуудалтай харьцуулж болно. Ухаалаг тайлбарыг доор өгөв.

Гаралтын хүчдэл өндөр байх үед диод бүрэн асдаг бөгөөд энэ үед хоолойн хүчдэлийн бууралт мэдэгдэхүйц буурдаг бөгөөд оп өсгөгчийн гаралт нь гаралтын хүчдэлээс үргэлж нэг диод өндөр байдаг. Энэ үед op amp нь шугаман өсгөлтийн төлөвт ажилладаг тул гаралтын долгионы хэлбэр нь толгойн сайн долгион юм.

Одоогийн байдлаар гаралтын дохио тэгийг давах үед хоёр диодын нэг нь дамжуулалтаас таслал руу шилжиж эхэлдэг бол нөгөө нь унтраалтаас асаалттай байна. Энэ шилжилтийн үед диодын эсэргүүцэл нь маш том бөгөөд үүнийг нээлттэй хэлхээгээр ойролцоогоор тооцоолж болох тул энэ үед op өсгөгч нь шугаман төлөвт ажиллахгүй, харин нээлттэй гогцоонд ойрхон байна. Оролтын хүчдэлийн дор op өсгөгч нь диодыг дамжуулахын тулд гаралтын хүчдэлийг хамгийн их хурдтайгаар өөрчлөх болно. Гэсэн хэдий ч оп өсгөгчийн уналтын хурд хязгаарлагдмал бөгөөд диодыг агшин зуур асаахын тулд гаралтын хүчдэлийг нэмэгдүүлэх боломжгүй юм. Үүнээс гадна диод нь унтраах эсвэл унтраах хооронд шилжих хугацаатай байдаг. Тиймээс гаралтын хүчдэлийн зөрүү байна. Дээрх op өсгөгчийн гаралтын долгионы хэлбэрээс гаралтын хүчдэлийг өөрчлөх оролдлого хийхдээ гаралтын тэг огтлолын ажиллагаа хэрхэн "тэмцэж" байгааг харж болно. Зарим материалууд, түүний дотор сурах бичигт дурдсанаар сөрөг диафрагмын улмаас диодын шугаман бус байдал нь анхны 1/AF хүртэл буурсан байна. Гэсэн хэдий ч үнэндээ гаралтын дохионы тэг огтлолцлын ойролцоо, op өсгөгч нь нээлттэй гогцоонд ойрхон байгаа тул оп -өсгөгчийн сөрөг санал хүсэлтийн бүх томъёо хүчингүй бөгөөд диодын шугаман бус байдлыг шинжлэх боломжгүй юм. сөрөг хариу өгөх зарчим.

Хэрэв дохионы давтамжийг цаашид нэмэгдүүлэх юм бол зөвхөн нислэгийн хурдны асуудал биш, харин оп өсгөгчийн давтамжийн хариу урвал доройтдог тул гаралтын долгионы хэлбэр нэлээд муу болно. Доорх зурагт 50 МГц давтамжтай гаралтын долгионы хэлбэрийг харуулав.

Алхам 6:

Өмнөх туршилтыг AD8048 оп өсгөгч ба SD101 диод дээр үндэслэсэн болно. Харьцуулахын тулд би төхөөрөмжийг солих туршилт хийсэн.

Үр дүн нь дараах байдалтай байна.

1. Оп өсгөгчийг AD8047 -аар солино. Op amp-ийн том дохионы зурвасын өргөн (130MHz) нь AD8048 (160MHz) -ээс арай бага, эргэлтийн хурд нь бас бага (750V/us, 8048 нь 1000V/us), мөн нээлттэй давталтын ашиг нь 1300 орчим байдаг бөгөөд энэ нь бас 8048 оны 2400 -аас доогуур байна.

Туршилтын үр дүн (давтамж, гаралтын дундаж, оролтын эргэлт, тэдгээрийн харьцаа) дараах байдалтай байна.

1М, 320, 711, 0.45

10М, 280, 722, 0.39

20М, 210, 712, 0.29

30М, 152, 715, 0.21

3dB -ийн сулрал нь 20 МГц давтамжтай бага зэрэг бага байгааг харж болно. Энэ хэлхээний хаалттай давтамжийн зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 65 МГц тул 3dB-ийн гаралтын дундаж уналт нь хэлхээний хаалттай хэлхээний зурвасын гуравны нэгээс бага юм.

2. SD101 -ийг 2AP9, 1N4148 гэх мэтээр орлуулаарай, гэхдээ эцсийн үр дүн ойролцоо, мэдэгдэхүйц ялгаа байхгүй тул би энд давтахгүй.

Доор үзүүлсэн шиг хэлхээн дэх D2 -ийг нээдэг хэлхээ байдаг.

Алхам 7:

Хоёр диод ашигладаг хэлхээний хоорондох чухал ялгаа (цаашид хоёр хоолойтой хэлхээ гэж нэрлэдэг) нь хоёр хоолойтой хэлхээнд ажиллах өсгөгч нь дохионы тэг огтлолцлын ойролцоо ойролцоогоор нээлттэй хэлхээний төлөвт байх явдал юм., мөн энэ хэлхээг (цаашид нэг хоолойтой хэлхээ гэх) Дунд хэсэгт хийх үйлдэл нь дохионы хугацааны тэн хагас нь бүрэн нээлттэй хүрд төлөвт байна. Тиймээс түүний шугаман бус байдал нь давхар хоолойн хэлхээнээс хамаагүй ноцтой юм.

Энэ хэлхээний гаралтын долгионы хэлбэрийг доор харуулав.

Давхар хоолойтой хэлхээтэй төстэй 100 кГц нь диодыг асаахад цоорхойтой байдаг. Анхны газар зарим овойлт байх ёстой. Оролтын дохио нь хоёр 200 ом эсэргүүцэлээр шууд дамждаг. Хэлхээг бага зэрэг сайжруулснаар үүнээс зайлсхийх боломжтой. Энэ нь бидний доор хэлэлцэх асуудлуудтай ямар ч холбоогүй юм. Энэ нь 1MHz юм.

Алхам 8:

Энэхүү долгионы хэлбэр нь хос хоолойн хэлхээнээс ялгаатай юм. Давхар хоолойтой хэлхээ нь ийм давтамжтай 40 н орчим хоцорч, нэг хоолойтой хэлхээний саатал 80 нс бөгөөд дуугарч байна. Үүний шалтгаан нь диод асаахаас өмнө op amp нь бүрэн нээлттэй хэлхээ бөгөөд гаралт нь тэжээлийн сөрөг хүчдэлтэй ойролцоо байдаг тул зарим дотоод транзистор нь гүн ханасан эсвэл гүнзгий төлөвт байх ёстой. Оролт тэгийг давах үед "гүн унтах" төлөвт байгаа транзисторыг эхлээд "сэрээдэг", дараа нь гаралтын хүчдэлийг уналтын хурдаар диод хүртэл нэмэгдүүлдэг.

Бага давтамжтай үед оролтын дохионы өсөлтийн хурд тийм ч өндөр биш тул эдгээр процессын үр нөлөөг харуулаагүй болно (дээрх 100k -тэй адил), давтамж өндөр болсны дараа оролт дахь дохионы хурд их байна., ингэснээр транзисторыг "сэрээдэг". Өдөөлтийн хүчдэл эсвэл гүйдэл нэмэгдэх бөгөөд энэ нь дуугарах шалтгаан болдог.

Алхам 9:

5 МГц. Энэ давтамж дээр үндсэндээ залруулга хийгддэггүй.

Алхам 10: Дүгнэлт

Дээрх туршилтууд дээр үндэслэн дараахь дүгнэлтийг гаргаж болно.

1. Давтамж маш бага байх үед диодын шугаман бус байдлыг оп -өсгөгчийн гүний сөрөг эргэлтээр арилгаж, ямар ч хэлхээ сайн засах нөлөө авч чадна.

2. Хэрэв та өндөр давтамжийн нарийвчлалтай залруулга хийхийг хүсч байвал нэг хоолойт хэлхээг хүлээн зөвшөөрөхгүй.

3. Хос хоолойтой хэлхээтэй байсан ч оп өсгөгчийн уналтын хурд ба зурвасын өргөн нь өндөр давтамжтай залруулах нарийвчлалд ноцтой нөлөөлнө. Энэхүү туршилт нь тодорхой нөхцөлд эмпирик харилцааг бий болгодог: хэрэв гаралтын тэгш байдал нь 3 дБ байх шаардлагатай бол хэлхээний хаалттай давтамжийн зурвасын өргөн (оп-ийн GBW биш) хамгийн өндөр дохионоос дор хаяж гурав дахин их байна. давтамж. Хаалттай хэлхээний зурвасын өргөн нь үргэлж өсгөгчийн GBW-ээс бага эсвэл тэнцүү байдаг тул өндөр давтамжийн дохиог нарийвчлалтай засах нь маш өндөр GBW op өсгөгч шаарддаг.

Энэ нь мөн 3 дБ гаралтын тэгш байдлыг хангахад тавигдах шаардлага юм. Хэрэв оролтын дохионы зурваст илүү өндөр гаралтын тэгш байдлыг хангах шаардлагатай бол оп өсгөгчийн давтамжийн хариу үйлдэл өндөр байх болно.

Дээрх үр дүнг зөвхөн энэ туршилтын тодорхой нөхцөлд авсан бөгөөд оп өсгөгчийн уналтын хурдыг тооцоогүй бөгөөд эндэх хурд нь энд маш чухал хүчин зүйл болох нь ойлгомжтой. Тиймээс энэхүү харилцаа нь бусад нөхцөлд хамааралтай эсэх талаар зохиогч шүүхийг зүрхлэхгүй байна. Хохирлын түвшинг хэрхэн авч үзэх вэ гэдэг нь дараагийн хэлэлцэх асуулт юм.

Гэсэн хэдий ч нарийвчлалтай залруулах хэлхээнд оп өсгөгчийн зурвасын өргөн нь дохионы хамгийн өндөр давтамжаас хамаагүй том байх ёстой.