Tôi đã đọc trong một bài viết về ứng dụng op-amp rằng nó có thể hoạt động như một diode chính xác. Diode chính xác là một diode lý tưởng có điện áp chuyển tiếp giảm rất nhiều. Tôi không thể hiểu khái niệm này. Xin vui lòng giải thích cho tôi.
Câu trả lời:
Một op-amp lý tưởng muốn làm cho hai đầu vào của nó có điện áp bằng nhau thông qua đường phản hồi âm. Nhìn vào một "diode chính xác" rất đơn giản:
Lưu ý rằng đầu vào đảo ngược (-) cũng là Vout. Vin là đầu vào khác. Hãy nhớ rằng, op-amp muốn làm cho đầu vào của nó có cùng điện áp.
Giả sử rằng Vout bắt đầu ở 0V và Vin là 5V. Bởi vì đầu vào đảo ngược ở điện áp thấp hơn đầu vào không đảo, đầu ra của op-amp sẽ dương. Điều này làm cho dòng điện chạy qua diode, tiếp đất.
Nếu đây chỉ là một diode, thì chúng ta sẽ quan sát mức giảm 0,65-ish volt thông thường của diode. Nhưng op-amp vẫn thấy sự khác biệt này. Tại điểm mà Vout nhỏ hơn 0,65V so với Vin, vẫn có sự khác biệt giữa các đầu vào của op-amp và do đó, nó sẽ điều khiển đầu ra cao hơn nữa, tìm kiếm trạng thái cân bằng trong đó hai đầu vào có cùng điện áp.
Cuối cùng, điện áp đầu ra của op-amp cao hơn 0,65V so với Vin. Sau khi giảm điện áp, điều này làm cho Vout = Vin và các đầu vào của op-amp có cùng điện áp và chúng tôi đã đạt đến trạng thái cân bằng.
Bây giờ Vout và Vin đang ở mức 5V, nhưng nói sau đó Vin giảm xuống 0V. Bây giờ op-amp sẽ cố gắng bù bằng cách xuất ra điện áp âm nhất có thể. Tuy nhiên, diode ngăn chặn bất kỳ dòng điện nào do điện áp âm này. Do đó, nó hoạt động như một diode, cho phép dòng điện chỉ theo một hướng, ngoại trừ không có sụt áp.
Có, một op-amp có thể hoạt động như một bộ chỉnh lưu chính xác nhưng không hoạt động trong các ứng dụng nguồn - nếu bạn có tín hiệu muốn chỉnh lưu (có thể để chuyển đổi thành giá trị cực đại) thì hãy sử dụng mạch bên dưới: -
Phần âm của tín hiệu được tái tạo chính xác dưới dạng tín hiệu đi tích cực tại Vout. Hai op-amps có thể được kết hợp để tạo ra một bộ chỉnh lưu sóng đầy đủ.
Đây không phải là một số hình thức chỉnh lưu năng lượng hoàn hảo - việc sử dụng nó bị giới hạn ở các tín hiệu năng lượng thấp.
Có những mạch đơn giản hơn sử dụng một diode nhưng, nếu bạn cần điều chỉnh chính xác tín hiệu tốc độ khá cao, bạn cần tránh bão hòa bộ khuếch đại khi có một nửa cực "sai" của dạng sóng - điều này đạt được với diode phụ ( D2 trong sơ đồ trên).
Googling " chỉnh lưu chính xác " sẽ nhận được một vài gợi ý khác về ý tưởng.
Bộ giới hạn diode (không đảo). Đây là mạch đơn giản nhất của một "diode lý tưởng" được kết nối nối tiếp với tải RL (tải không thuộc về mạch):
Trong mạch này, op-amp tăng điện áp đầu ra với VF để khắc phục sự sụt giảm điện áp diode không mong muốn (ở đây) VF. Cũng xem câu chuyện Wikibooks này để xem các học sinh của tôi đã chuyển đổi diode không hoàn hảo thành một "diode" gần như lý tưởng mà không cần VF ... hoặc nhấp vào biểu tượng diode trong thư viện của câu chuyện hoạt hình dưới đây để điều tra mạch:
Nhược điểm của giải pháp mạch không đảo này là độ bão hòa (ở nửa sóng đầu vào âm) và lỗi chế độ chung. Sau đó, hãy xem một triển khai đảo ngược khác của một "diode lý tưởng".
Song song (đảo ngược) bộ giới hạn diode. Mạch lẻ này giống như một bộ chuyển đổi nhật ký op-amp nhưng ở đây đầu ra op-amp không được sử dụng như một đầu ra mạch thông thường; thay vào đó, đầu vào op-amp đảo ngược đóng vai trò là đầu ra?!? Hãy xem tại sao ...
Ở điện áp đầu vào dương (khi mạch giới hạn), op-amp thêm điện áp bù VOA = VF nối tiếp với điện áp rơi VF trên diode. Kết quả là, sự kết hợp giữa diode không hoàn hảo và op-amp trở thành một diode ảo gần như lý tưởng có điện áp chuyển tiếp bằng 0 VF 0 ... và nó hoạt động giống như một sợi dây. Bộ giới hạn diode thụ động không hoàn hảo (điện trở R và diode D) sẽ cắt điện áp dương đầu vào ở khoảng 0,7V đã biến thành một bộ giới hạn gần như lý tưởng cắt điện áp ở ≈ 0V (mặt đất ảo).
Ở điện áp đầu vào âm , op-amp đạt tới đường ray dương ... diode bị tắt ... và điện áp đầu vào được đưa qua điện trở R đến tải (rõ ràng, R phải đủ thấp).
Sự khái quát. Trong cả hai triển khai "diode lý tưởng" - không đảo ngược (sê-ri) và đảo ngược (song song), op-amp thực sự làm như vậy - nó thêm một điện áp (emf) VF nối tiếp vào VF giảm điện áp trên diode. Sự khác biệt duy nhất là trong trường hợp đầu tiên, nó tăng lên với điện áp VF trước diode ("kéo lên" cực dương) trong khi trong trường hợp thứ hai, nó giảm với điện áp VF sau khi diode ("kéo xuống" cực âm) .
Và như một nhận xét cuối cùng, nếu "diode" có nghĩa là "phần tử 2 cực", thì chỉ có cấu trúc liên kết cuối cùng có thể được coi là một diode. Phần tử ảo này bao gồm diode D, op-amp OA và nguồn cung cấp -Vs (bao gồm bóng màu cam trong hình bên dưới). Kết quả của tất cả sự kết hợp này là đáng ngạc nhiên - điện trở bằng 0 và điện áp bằng 0 trên "phần tử" ... chỉ là một đoạn dây được kết nối song song với (rút ngắn) tải. Hai cực là điểm tổng (nơi đầu vào đảo ngược và diode được kết nối) và cực dương của cung -V âm.
Đây là một câu chuyện khác của Wikibooks nơi học sinh của tôi chuyển đổi theo cách này diode không hoàn hảo thành một "diode" gần như lý tưởng mà không cần VF.
