Dasar Op-amp Diferensiator sirkuit adalah kebalikan dengan yang ada pada Integrator Amplifier sirkuit yang kita melihat di tutorial sebelumnya. Di sini, posisi kapasitor dan resistor telah terbalik dan sekarang reaktansi, Xcterhubung ke terminal input dari penguat pembalik sementara resistor, Rƒ membentuk elemen umpan balik negatif di seluruh penguat operasional seperti biasa.
Sirkuit ini melakukan operasi matematika Diferensiasi, yang itu " menghasilkan tegangan output yang berbanding lurus dengan tegangan input yang rate-of-perubahan yang berkenaan dengan waktu ". Dengan kata lain lebih cepat atau lebih besar perubahan ke sinyal tegangan input, semakin besar arus input, semakin besar akan menjadi perubahan tegangan output dalam menanggapi, menjadi lebih dari sebuah "spike" dalam bentuk.
Seperti dengan rangkaian integrator, kami memiliki resistor dan kapasitor membentuk Jaringan RC di seluruh penguat operasional dan reaktansi ( Xc ) dari kapasitor memainkan peran utama dalam kinerja sebuah Op-amp Diferensiator .
Op-amp Diferensiator Circuit
Sinyal input untuk pembeda yang diterapkan pada kapasitor. Blok kapasitor konten DC sehingga tidak ada arus ke titik penjumlahan penguat, X menghasilkan nol tegangan output. Kapasitor hanya memungkinkan tipe AC perubahan tegangan input untuk melewati dan frekuensi yang tergantung pada laju perubahan sinyal input.
Pada frekuensi rendah reaktansi kapasitor adalah "tinggi" menghasilkan keuntungan rendah ( Rƒ / Xc ) dan tegangan output yang rendah dari op-amp. Pada frekuensi tinggi reaktansi kapasitor jauh lebih rendah menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi dan tegangan output yang lebih tinggi dari penguat pembeda.
Namun, pada frekuensi tinggi sirkuit pembeda op-amp menjadi tidak stabil dan akan mulai berosilasi. Hal ini terutama karena efek orde pertama, yang menentukan respons frekuensi dari rangkaian op-amp menyebabkan respon orde kedua yang, pada frekuensi tinggi memberikan tegangan output jauh lebih tinggi dari apa yang diharapkan. Untuk menghindari hal ini gain frekuensi tinggi rangkaian perlu dikurangi dengan menambahkan nilai kecil tambahan kapasitor di resistor umpan balik Rƒ .
Ok, beberapa matematika untuk menjelaskan apa yang terjadi!. Karena tegangan simpul dari penguat operasional pada terminal input pembalik adalah nol, arus, i mengalir melalui kapasitor akan diberikan sebagai:
Muatan pada kapasitor sama dengan Kapasitansi x Tegangan pada kapasitor
Tingkat perubahan biaya ini
tapi dQ / dt adalah arus kapasitor i
dari mana kita memiliki output tegangan yang ideal untuk pembeda op-amp diberikan sebagai:
Oleh karena itu, tegangan keluaran Vout adalah konstanta -Rƒ.C kali turunan dari tegangan input Vinterhadap waktu. Tanda minus menunjukkan 180 opergeseran fasa karena sinyal input terhubung ke pembalik terminal masukan penguat operasional.
Satu titik terakhir menyebutkan, Op-amp Diferensiator sirkuit dalam bentuk dasarnya memiliki dua kelemahan utama dibandingkan dengan sirkuit integrator sebelumnya. Satu adalah bahwa ia menderita ketidakstabilan pada frekuensi tinggi seperti yang disebutkan di atas, dan yang lainnya adalah bahwa input capacitive membuatnya sangat rentan terhadap sinyal noise acak dan kebisingan atau harmonik hadir dalam rangkaian sumber akan diperkuat lebih dari sinyal input itu sendiri. Hal ini karena output sebanding dengan kemiringan tegangan input sehingga beberapa cara membatasi bandwidth untuk mencapai stabilitas loop tertutup diperlukan
Op-amp Diferensiator Bentuk gelombang
Jika kita menerapkan sinyal terus berubah seperti Square-wave, Segitiga atau gelombang sinus jenis sinyal ke input dari rangkaian pembeda penguat sinyal output yang dihasilkan akan berubah dan yang bentuknya akhir tergantung pada RC waktu yang konstan dari Resistor yang / Capacitor kombinasi.
Peningkatan Op-amp Diferensiator Amplifier
Dasar resistor tunggal dan tunggal kapasitor rangkaian op-amp pembeda tidak banyak digunakan untuk mereformasi fungsi matematika Diferensiasi karena dua kesalahan yang melekat yang disebutkan di atas, "Instabilitas" dan "Noise". Jadi dalam rangka untuk mengurangi gain loop tertutup keseluruhan rangkaian pada frekuensi tinggi, resistor tambahan, Rinditambahkan ke input seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Peningkatan Op-amp Diferensiator Amplifier
Menambahkan resistor masukan Rin membatasi differentiators peningkatan keuntungan dengan perbandingan Rƒ / Rin . Rangkaian sekarang bertindak seperti penguat pembeda pada frekuensi rendah dan penguat dengan umpan balik resistif pada frekuensi tinggi memberikan jauh lebih baik suara penolakan.Atenuasi Tambahan frekuensi yang lebih tinggi dicapai dengan menghubungkan kapasitor C1 secara paralel dengan resistor umpan balik pembeda, Rƒ . Hal ini kemudian membentuk dasar dari Active High Pass Filter seperti yang telah kita lihat sebelumnya di bagian filter.
Sumber :
http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_7.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar