DC amplifiers ຖືກໃຊ້ໃນຫມວດທີ່ສັນຍານຕ້ອງຖືກຕ້ອງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ໂດຍສະເພາະໃນໂປຣແກຣມການຮູ້ສຶກ, ການວັດແທກ ແລະ ການຄວບຄຸມ. ເນື່ອງຈາກເຂົາເຈົ້າຮັບມືກັບລະດັບສັນຍານທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະປ່ຽນແປງຊ້າໆ, ການອອກແບບຂອງເຂົາເຈົ້າຈຶ່ງເອົາໃຈໃສ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຖືກຕ້ອງແທນທີ່ຈະເປັນພຽງຜົນປະໂຫຍດເທົ່ານັ້ນ. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍເຖິງວິທີທີ່ DC amplifiers ຖືກສ້າງຂຶ້ນ, ວິທີທີ່ມັນເຮັດວຽກ, ປະເພດຫມວດທົ່ວໄປ, ລາຍລະອຽດເຊັ່ນ offset ແລະ drift, ແລະວິທີເລືອກທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບຜົນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.
ຄ1. DC amplifier ແມ່ນຫຍັງ?
ຄ2. ການກໍ່ສ້າງຫມວດ DC Amplifier
ຄ3. ປັດໄຈປະສິດທິພາບຂອງ DC Amplifiers
ຄ4. Single-Ended DC Amplifier ແລະ DC Level Shifting
ຄ5. Differential DC Amplifier
ຄ6. Low-Noise Ultra-Wideband DC Amplifiers
ຄ7. ການນໍາໃຊ້ DC Amplifier
ຄ8. DC Amplifier vs AC Amplifier ປຽບທຽບ
ຄ9. ข้อดีແລະข้อเสียຂອງ DC Amplifiers
ຄ10. ການນໍາໃຊ້ DC Amplifiers
ຄ11. ບັນຫາ ແລະ ການ ແກ້ ໄຂ ທົ່ວ ໄປ ຂອງ DC Amplifier
ຄ12. ສະຫລຸບ
ຄ13. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
DC Amplifier ແມ່ນຫຍັງ?
DC amplifier (direct-coupled amplifier) ເປັນ amplifier ທີ່ ສາມາດ ເພີ່ມ ສັນຍານ ລົງ ເຖິງ 0 Hz, ຫມາຍ ຄວາມ ວ່າ ມັນ ສາມາດ ຂະຫຍາຍ ລະດັບ DC ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ ພ້ອມ ທັງ ສັນຍານ ທີ່ ປ່ຽນ ແປງ ຢ່າງ ຊ້າໆ ໂດຍ ບໍ່ ກີດ ກັນ ມັນ.
ການກໍ່ສ້າງຫມວດ DC Amplifier
DC amplifier ໃຊ້ການຜູກພັນໂດຍກົງລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າລະດັບຜົນອອກ DC ຂອງຂັ້ນຕອນຫນຶ່ງກາຍເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງເງື່ອນໄຂຄວາມລໍາອຽງຂອງຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ. ນີ້ຄືຂໍ້ທ້າທາຍສໍາຄັນໃນການອອກແບບ: ຫມວດຕ້ອງຂະຫຍາຍສັນຍານໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຈຸດດໍາເນີນການໃຫ້ຫມັ້ນຄົງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ອຸນຫະພູມ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸປະກອນ.
ຫມວດ amplifier DC ມັກຖືກສ້າງໂດຍໃຊ້:
• ຂັ້ນ ຕອນ transistor ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ (ງ່າຍໆ ແລະ ລາຄາ ແພງ, ແຕ່ ມີ ຄວາມ ຮູ້ ສຶກ ໄວ ຕໍ່ ການ ປ່ຽນ ແປງ ແລະ ຄວາມ ລໍາອຽງ)
• Op-amp based DC amplifiers (ຫມັ້ນຄົງກວ່າແລະງ່າຍຂຶ້ນທີ່ຈະຄວບຄຸມເພື່ອຜົນປະໂຫຍດທີ່ຖືກຕ້ອງ)
ໃນ ການ ອອກ ແບບ ພື້ນຖານ ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ, ຂັ້ນ ຕອນ ຫນຶ່ງ ຂອງ transistor ຈະ ສົ່ງ ເສີມ ຂັ້ນ ຕອນ ຕໍ່ ໄປ ໂດຍ ກົງ. ເຄືອຂ່າຍຕ້ານທານຈະກໍານົດຈຸດລໍາອຽງ ແລະຫຼາຍຄັ້ງມີການເພີ່ມຕົວຕ້ານທານເພື່ອປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຜ່ານການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບ.
ຂັ້ນ ຕອນ collector-resistor ແບບ ງ່າຍໆ ຕິດຕາມ ຄວາມ ສໍາພັນ ປະມານ:
VC ≈ VCC − (IC × RC)
ສິ່ງນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອ IC ກະແສຂອງ transistor collector ປ່ຽນແປງ, voltage ຂອງ collector VC ກໍປ່ຽນຄືກັນ. ເພາະแรงดันຂອງຜູ້ເກັບນັ້ນອາດຂັບໄລ່ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປໂດຍກົງ, ແມ່ນແຕ່ການປ່ຽນແປງກະແສນ້ອຍໆກໍສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍຈຸດລໍາອຽງຂອງຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ, ປ່ຽນລະດັບ DC ຂອງຜົນອອກ.
Performance Parameters of DC Amplifiers
• Input Offset Voltage (Vos): ຄວາມແຕກຕ່າງເລັກນ້ອຍຂອງแรงดัน DC ທີ່อินพุตທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ຜົນອອກອ່ານເປັນศูนย์. Lower Vos ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງສໍາລັບສັນຍານນ້ອຍໆ.
• Input Offset Drift (dVos/dT): ການປ່ຽນແປງ offset ກັບອຸນຫະພູມ (μV/°C). ການ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ທີ່ ຕ່ໍາ ກວ່າ ຈະ ເພີ່ມ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ ໃນ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຂອງ ອຸນຫະພູມ.
• Input Bias Current (Ib): ກະແສ DC ນ້ອຍໆທີ່ໄຫຼເຂົ້າໄປໃນ input. ສິ່ງນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ການຫລຸດລົງຂອງแรงดันທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຂ້າມຄວາມຕ້ານທານຂອງແຫຼ່ງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດໃນການວັດແທກ.
• Input Bias Current Drift: ກະແສ Bias ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຕາມອຸນຫະພູມ, ຊຶ່ງສາມາດປ່ຽນຜົນອອກໄດ້ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ.
• Common-Mode Rejection Ratio (CMRR): ຄວາມສາມາດທີ່ຈະປະຕິເສດສັນຍານທີ່ປາກົດເທົ່າກັນໃນທັງສອງຂໍ້ມູນ. CMRR ທີ່ສູງກວ່າຈະຫລຸດຜ່ອນການຈັບສຽງດັງແລະການແຊກແຊງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.
• Power Supply Rejection Ratio (PSRR): ຄວາມສາມາດທີ່ຈະປະຕິເສດການປ່ຽນແປງแรงดันຂອງອຸປະກອນໄຟຟ້າ. PSRR ທີ່ສູງກວ່າຈະປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຜົນຜະລິດເມື່ອມີສຽງດັງຫຼືແບ່ງປັນ.
• Bandwidth: ຂອບເຂດความถี่ທີ່ຜົນປະໂຫຍດຖືກຕ້ອງ, ເລີ່ມຈາກ DC (0 Hz).
• Slew Rate: ຄວາມໄວສູງສຸດທີ່ຜົນຜະລິດສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້. ສິ່ງ ນີ້ ສໍາ ຄັນ ສໍາ ລັບ ການ ປ່ຽນ ແປງ ທີ່ ວ່ອງ ໄວ ແລະ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ທີ່ ໃຫຍ່ ກວ່າ.
• Noise: ມັກໃຫ້ເປັນສຽງດັງທີ່ອ້າງເຖິງอินพุต (nV / √Hz) ແລະ ສຽງດັງກະແສ (pA / √Hz). ສຽງດັງທີ່ຕ່ໍາກວ່າຈະປັບປຸງຜົນເມື່ອວັດແທກສັນຍານທີ່ອ່ອນແອ.
• 1/f Noise (Flicker Noise): ສຽງຊະນິດຫນຶ່ງທີ່ສັງເກດເຫັນໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນໃນຄວາມໄວຕໍ່າ ແລະສາມາດມີຜົນກະທົບຢ່າງແຮງກ້າຕໍ່ສັນຍານ DC ແລະ ສັນຍານທີ່ປ່ຽນແປງຊ້າໆ.
• Input Impedance: impedance input ທີ່ສູງກວ່າຈະຫລຸດຜ່ອນການພາລະຫນັກ ແລະ ຊ່ວຍເມື່ອແຫຼ່ງສັນຍານອ່ອນແອ ຫຼື ຄວາມຕ້ານທານສູງ.
ລາຍລະອຽດເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງມີຄວາມສົມດຸນ. amplifier ສາມາດ ມີ bandwidth ສູງ, ແຕ່ ຍັງ ມີ ປະສິດທິພາບ ບໍ່ ດີ ສໍາລັບ ການ ຮູ້ສຶກ DC ຖ້າ ຫາກ drift, bias current, ຫລື 1 / f noise ສູງ ເກີນ ໄປ.
Single-Ended DC Amplifier ແລະ DC Level Shifting
ໂສ້ amplifier DC ທີ່ ສິ້ນ ສຸດ ດຽວ ມັກ ຈະ ດີ້ນ ລົນ ກັບ ການ จับคู่ ລະ ດັບ DC ລະ ຫວ່າງ ຂັ້ນ ຕອນ. ເນື່ອງຈາກຂັ້ນຕອນຕ່າງໆຕິດຕໍ່ກັນໂດຍກົງ, voltage DC output ຂອງຂັ້ນຕອນຫນຶ່ງຕ້ອງສອດຄ່ອງກັບຄວາມຕ້ອງການຄວາມລໍາອຽງຂອງຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ.
ວິທີການປ່ຽນລະດັບທົ່ວໄປລວມເຖິງ:
• Emitter resistors ເພື່ອປັບລະດັບ DC ໂດຍການປ່ຽນແປງ emitter voltage
• ການປ່ຽນແປງລະດັບ diode ໂດຍໃຊ້ການຫລຸດ diode ທີ່ຄາດການໄດ້ (ປະມານ 0.6-0.7 V ສໍາລັບ silicon ໃນຫຼາຍເງື່ອນໄຂ)
• Zener diodes ເມື່ອຈໍາເປັນຕ້ອງມີການປ່ຽນແປງລະດັບທີ່ຫມັ້ນຄົງຫຼາຍກວ່າ
• ຂັ້ນ ຕອນ NPN / PNP ຕື່ມ ອີກ ເພື່ອ ໃຫ້ ລະດັບ DC ສອດຄ່ອງ ກັບ ທໍາ ມະ ຊາດ ຫລາຍ ຂຶ້ນ
ຄວາມອ່ອນແອທີ່ສໍາຄັນຂອງການຕິດຕໍ່ໂດຍກົງແມ່ນການເຄື່ອນໄຫວ, ບ່ອນທີ່ຜົນຜະລິດຈະເຄື່ອນເຫນັງຢ່າງຊ້າໆເຖິງແມ່ນວ່າ input ຈະບໍ່ປ່ຽນແປງ. ເນື່ອງຈາກແຕ່ລະຂັ້ນຕອນຜ່ານ DC offset ຂອງມັນໄປຂ້າງຫນ້າ, ຄວາມຜິດພາດສາມາດສະສົມແລະຍ້າຍຂັ້ນຕອນຕໍ່ໆໄປໃຫ້ໄກຈາກຈຸດດໍາເນີນການທີ່ຕັ້ງໃຈໄວ້. ເພາະເຫດນີ້, ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຈະຫຼີກລ່ຽງໂສ້ DC ທີ່ສົ້ນດຽວໃນລະບົບຄວາມແນ່ນອນ ຍົກເວັ້ນແຕ່ຈະມີການເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ແຂງແຮງ.
Differential DC Amplifier
ເຄື່ອງ ຂະຫຍາຍ DC ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ ໃຊ້ transistor ສອງ ໂຕ ທີ່ ສອດຄ່ອງ ກັນ ແລະ ໂຄງ ຮ່າງ ທີ່ ສົມ ດຸນ ເພື່ອ ຂະຫຍາຍ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ລະຫວ່າງ ສອງ input, ໃນ ຂະນະ ທີ່ ປະຕິ ເສດ ສັນຍານ ທີ່ ປະກົດ ວ່າ ເຫມືອນ ກັນ ໃນ ທັງ ສອງ input.
• ຂໍ້ມູນ: Vi1 ແລະ Vi2
• ຜົນຜະລິດດ້ານດຽວ: Vc1 ແລະ Vc2
• ຜົນອອກທີ່ແຕກຕ່າງ: Vo = Vc1 − Vc2
ເປັນຫຍັງຈຶ່ງມັກອອກແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:
• ການ ຄວບ ຄຸມ ການ drift ທີ່ ດີກວ່າ: ຖ້າ ຫາກ ທັງ ສອງ ເບື້ອງ ເຂົ້າກັນ, ອຸນຫະພູມ ແລະ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຂອງ ຄວາມ ອະຄະຕິ ມັກ ຈະ ເກີດ ຂຶ້ນ ໃນ ທິດ ທາງ ດຽວ ກັນ. ເນື່ອງຈາກຜົນຜະລິດຂຶ້ນຢູ່ກັບຄວາມແຕກຕ່າງ, ການປ່ຽນແປງທີ່ແບ່ງປັນຫຼາຍຢ່າງຈຶ່ງຍົກເລີກ.
• High common-mode rejection (CMRR): ສຽງດັງທີ່ປາກົດໃນທັງສອງinput ຈະຫລຸດລົງ, ດັ່ງນັ້ນຜົນອອກຈຶ່ງເຈາະຈົງຢູ່ທີ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງສັນຍານທີ່ແທ້ຈິງ.
• ການຂະຫຍາຍຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ແຂງແຮງ: ຫມວດຕອບສະຫນອງຕໍ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຂໍ້ມູນເປັນຕົ້ນຕໍ ຊ່ວຍໃຫ້ສັນຍານທີ່ເປັນປະໂຫຍດໂດດເດັ່ນຢ່າງຊັດເຈນ.
• ຄວາມລໍາອຽງທີ່ຫມັ້ນຄົງໂດຍໃຊ້ຄໍາຕອບຂອງ emitter: ຕົວຕ້ານທານ emitter ທີ່ແບ່ງປັນຫຼືແຫຼ່ງກະແສ "ຫາງ" ເພີ່ມການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບທີ່ປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຫລຸດຜ່ອນການເຄື່ອນເຫນັງ. ຫາງຂອງແຫຼ່ງປະຈຸບັນມັກຈະປັບປຸງປະສິດທິພາບຕື່ມອີກ.
Low-Noise Ultra-Wideband DC Amplifiers
Low-Noise Ultra-Wideband DC Amplifiers ຖືກອອກແບບເພື່ອສົ່ງສັນຍານຈາກ DC ແທ້ (0 Hz) ໄປສູ່ຄວາມໄວສູງຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນປະໂຫຍດໃນຫມວດທີ່ຕ້ອງຮັກສາທັງການປ່ຽນແປງສັນຍານທີ່ຊ້າໆແລະການປ່ຽນແປງທີ່ໄວຫຼາຍ. ມັນຖືກໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການຂະຫຍາຍວິດີໂອ ແລະ pulse, ລະບົບວັດແທກຄວາມໄວສູງ ແລະ ການເກັບຂໍ້ມູນທີ່ຄວາມຖືກຕ້ອງ ແລະ ຄວາມໄວເປັນສິ່ງສໍາຄັນທັງສອງ.
ເພື່ອ ຈະ ເຮັດ ໄດ້ ດີ ໃນ ຂອບ ເຂດ frequency ທີ່ ກວ້າງ ຂວາງ ເຊັ່ນ ນັ້ນ, amplifiers ເຫລົ່າ ນີ້ ຕ້ອງ ຮັກສາ ສຽງ ດັງ, ການ drift ຕ່ໍາ, ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ທີ່ ຮາບ ພຽງ ແລະ ການ ດໍາ ເນີນ ງານ ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ ໂດຍ ບໍ່ ມີ ການ ສັ່ນ ສະ ເທືອນ. ຫຼາຍຄັ້ງທ່ານສາມາດໃຊ້ເຕັກນິກຕ່າງໆເຊັ່ນ ການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບ, ຂັ້ນຕອນ cascode ແລະ ວິທີການຂະຫຍາຍ bandwidth, ແຕ່ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງໃຊ້ຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອຫຼີກລ່ຽງຄວາມບໍ່ຫມັ້ນຄົງ.
ນອກຈາກນັ້ນ, wideband DC amplifiers ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີພຶດຕິກໍາການຕອບສະຫນອງທີ່ຫມັ້ນຄົງພ້ອມກັບຂອບເຂດທີ່ດີ, ການຕິດຕໍ່ພື້ນດິນແລະການປ້ອງກັນຢ່າງລະມັດລະວັງ, ແລະເສັ້ນທາງສັນຍານສັ້ນໆ ແລະ ການຕອບສະຫນອງເພື່ອຫລຸດຜ່ອນຄວາມສາມາດທີ່ຫລົງ ທາງ. ເຂົາ ເຈົ້າຍັງ ຕ້ອງ ຄວບ ຄຸມ ແຫລ່ງ ສຽງ ດັງ ທີ່ ມີ ຄວາມ ໄວ ຕ່ໍາ ເຊັ່ນ ສຽງ 1 / f, ເພາະ ສິ່ງ ນີ້ ສາມາດ ຈໍາກັດ ຄວາມ ຖືກຕ້ອງ ຂອງ DC ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ປະສິດທິພາບ ຂອງ frequency ສູງ ກໍ ຕາມ.
ການນໍາໃຊ້ DC Amplifier
• Discrete Transistor DC Amplifiers: ຂັ້ນຕອນ transistor ທີ່ງ່າຍໆທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍສັນຍານ DC ແລະ ຊ້າໄດ້, ແຕ່ຕ້ອງມີການຄວບຄຸມຄວາມລໍາອຽງຢ່າງລະມັດລະວັງແລະມີຄວາມຮູ້ສຶກໄວຫຼາຍກວ່າຕໍ່ການເຄື່ອນໄຫວ.
• Operational Amplifiers (Op-Amps): IC-based amplifiers ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບ DC gain ທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ເງື່ອນໄຂຂອງສັນຍານ. ຫຼາຍຢ່າງລວມເຖິງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມລໍາອຽງພາຍໃນແລະເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍສຽງ DC ງ່າຍຂຶ້ນທີ່ຈະອອກແບບ.
• Instrumentation Amplifiers: ຖືກອອກແບບສໍາລັບສັນຍານນ້ອຍໆໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີສຽງດັງ. ຕາມ ປົກກະຕິ ແລ້ວ ມັນ ຈະ ໃຫ້ impedance input ສູງ, ການ drift ຕ່ໍາ ແລະ CMRR ສູງ ຫລາຍ, ເຮັດ ໃຫ້ ມັນ ເປັນ ທາງ ເລືອກ ທີ່ ເຂັ້ມ ແຂງ ສໍາລັບ ການ ວັດ ແທກ ຄວາມ ແນ່ນອນ.
• Auto-Zero ແລະ Chopper-Stabilized Amplifiers: Precision amplifiers ທີ່ອອກແບບມາເພື່ອຫລຸດຜ່ອນ offset ແລະ drift ໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກການແກ້ໄຂພາຍໃນ. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ມັກໃຊ້ໃນລະບົບວັດແທກ DC ທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ.
DC Amplifier vs AC Amplifier ປຽບທຽບ
| ລັກສະນະ | DC Amplifier (Direct-Coupled) | AC Amplifier (Capacitor-Coupled) |
|---|---|---|
| ຄວາມແຕກຕ່າງຫຼັກ | ບໍ່ມີ coupling capacitors ລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນ | ໃຊ້ coupling capacitors ລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນ |
| ຂອບເຂດສັນຍານ | ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ເຖິງ 0 Hz (DC) | ບໍ່ສາມາດຂະຫຍາຍ DC ທີ່ແທ້ຈິງ |
| ປະສິດທິພາບຄວາມໄວຕໍ່າ | ຫຼີກລ່ຽງການສູນເສຍຄວາມໄວຕໍ່າຈາກ capacitors | ໄດ້ ຮັບ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ຫລຸດ ລົງ ໃນ frequency ທີ່ ຕ່ໍາ ຫລາຍ |
| ດີ ທີ່ ສຸດ ສໍາ ລັບ | ການປ່ຽນແປງສັນຍານຊ້າໆຫຼືຫມັ້ນຄົງ | ສັນຍານທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງ DC |
| ອະຄະຕິ | ຕ້ອງການການອອກແບບອະຄະຕິຢ່າງລະມັດລະວັງ | ການມີອະຄະຕິງ່າຍຂຶ້ນແລະເປັນອິດສະຫຼະຫຼາຍກວ່າ |
| Offset ແລະ drift | ມີຄວາມຮູ້ສຶກໄວຕໍ່ການຊົດເຊີຍ ແລະ drift | ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຫນ້ອຍລົງຈາກການເພີ່ມທະວີການຊົດເຊີຍ DC |
| ພຶດຕິກໍາຫຼາຍຂັ້ນຕອນ | ຄວາມຜິດພາດຂອງ DC ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໃນທຸກຂັ້ນຕອນ | ຫລຸດຜ່ອນການເພີ່ມທະວີຄວາມຜິດພາດ DC offset |
| ບັນຫາທີ່ເປັນໄປໄດ້ | Offset, drift, ສະສົມ DC ຜິດພາດ | Phase shift ແລະ Low-frequency distortion |
| ການ ເລືອກ ທີ່ ດີ ທີ່ ສຸດ ແມ່ນ ຂຶ້ນ ຢູ່ ກັບ | ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ DC | ຈໍາເປັນຕ້ອງປິດ DC ແລະເຮັດໃຫ້ການລໍາອຽງຂອງເວທີງ່າຍຂຶ້ນ |
ข้อดีແລະข้อเสียຂອງ DC Amplifiers
ข้อดี
• ຂະຫຍາຍສັນຍານ DC ແລະ frequency ຕໍ່າຫຼາຍ
• ສາມາດສ້າງໄດ້ໂດຍໃຊ້ການເຊື່ອມຕໍ່ເວທີງ່າຍໆ
• ມີປະໂຫຍດເປັນສ່ວນປະກອບສໍາລັບຫມວດ differential ແລະ op-amp
ຂໍ້ບົກພ່ອງ
• Drift ສາມາດປ່ຽນຜົນອອກໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າມີຂໍ້ມູນທີ່ບໍ່ປ່ຽນແປງ
• ຜົນຜະລິດອາດປ່ຽນແປງຕາມອຸນຫະພູມ, ເວລາ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸປະກອນ
• ປັດໄຈ Transistor (β, VBE) ປ່ຽນແປງຕາມອຸນຫະພູມ, ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມລໍາອຽງ ແລະ ຜົນຜະລິດ
• ສຽງ ດັງ 1 / f ທີ່ ມີ ຄວາມ ໄວ ຕ່ໍາ ສາມາດ ຈໍາກັດ ຄວາມ ຖືກຕ້ອງ ສໍາລັບ ສັນຍານ ທີ່ ຊ້າໆ
ການນໍາໃຊ້ DC Amplifiers
• Sensor signal conditioning – ຂະຫຍາຍຜົນອອກຂອງ sensor ທີ່ອ່ອນແອໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການປ່ຽນແປງທີ່ຊ້າໆໃຫ້ຖືກຕ້ອງແລະຫມັ້ນຄົງ.
• ຫມວດວັດແທກ ແລະ ເຄື່ອງມື – ເພີ່ມສັນຍານໃນລະດັບຕໍ່າເພື່ອຈະສາມາດວັດແທກໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນ ແລະ ໄວ້ວາງໃຈໄດ້.
• ການຄວບຄຸມແລະວົງຈອນການຄວບຄຸມໄຟຟ້າ – ສະຫນັບສະຫນູນລະບົບຕອບສະຫນອງທີ່ຄວບຄຸມແລະຮັກສາแรงดันຫຼືກະແສທີ່ຫມັ້ນຄົງ.
• Differential amplifier ແລະ op-amp ພາຍ ໃນ stages – ໃຫ້ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ແລະ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ ພາຍ ໃນ ການ ອອກ ແບບ IC analog ຫລາຍໆ ຢ່າງ.
• Pulse ແລະ ການຂະຫຍາຍຄວາມໄວຕໍ່າໃນເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກຄວບຄຸມ – ເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມແຂງໃຫ້ແກ່ສັນຍານການຄວບຄຸມຄວາມໄວຕໍ່າໂດຍບໍ່ມີການບິດເບືອນ.
ບັນຫາ ແລະ ການ ແກ້ ໄຂ ທົ່ວ ໄປ ຂອງ DC Amplifier
| ບັນຫາທົ່ວໄປ | ສາເຫດ | ແກ້ໄຂ |
|---|---|---|
| Offset voltage ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດໃນການຜະລິດ | ການ offset input ເລັກ ນ້ອຍ ຈະ ສ້າງ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ທີ່ ເຫັນ ໄດ້ ຢ່າງ ແຈ່ມ ແຈ້ງ, ໂດຍ ສະ ເພາະ ໃນ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ສູງ. | ເລືອກ amplifiers ທີ່ ມີ offset ຕ່ໍາ, ໃຊ້ ການ ຕັດ offset (ຖ້າ ມີ), ແລະ ຮັກສາ ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ທີ່ ສົມຄວນ ໃນ ໄລຍະ ທໍາ ອິດ. |
| ອຸນຫະພູມປ່ຽນແປງຜົນຜະລິດຕາມເວລາ | ຜົນອອກຈະຄ່ອຍໆເຄື່ອນເຫນັງເມື່ອອຸນຫະພູມປ່ຽນແປງ, ເຖິງແມ່ນວ່າ input ຈະບໍ່ປ່ຽນແປງ. | ໃຊ້ amplifiers low-drift, ຄູ່ transistor ທີ່ສອດຄ່ອງກັນ, ແລະ ເພີ່ມການຕອບສະຫນອງ ຫຼື ຂັ້ນຕອນການເຂົ້າທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອຍົກເລີກການປ່ຽນແປງທີ່ແບ່ງປັນ. |
| ຄວາມບໍ່ຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມລໍາອຽງໃນຂັ້ນຕອນ transistor ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງ | ການປ່ຽນແປງ Transistor β ແລະ VBE ປ່ຽນຈຸດດໍາເນີນການ, ເຮັດໃຫ້ລະດັບ DC ບໍ່ຖືກຕ້ອງ. | ໃຊ້ຕົວຕ້ານທານ emitter ສໍາລັບການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບ, ເຄືອຂ່າຍຄວາມລໍາອຽງທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ຄວາມລໍາອຽງຂອງແຫຼ່ງປະຈຸບັນເພື່ອການຄວບຄຸມທີ່ດີຂຶ້ນ. |
| ຄວາມอิ่มตัวຂອງຜົນຜະລິດ ແລະ ການຟື້ນຟູຊ້າໆ | input DC ໃຫຍ່ຫຼືຜົນປະໂຫຍດສູງຈະຊຸກຍູ້ amplifier ໃຫ້ເຕັມໄປ ແລະການຟື້ນຟູອາດຕ້ອງໃຊ້ເວລາ. | ເພີ່ມ headroom ດ້ວຍ volt supply ທີ່ ເຫມາະ ສົມ, ຈໍາກັດ ຂອບ ເຂດ input ແລະ ເລືອກ amplifiers ທີ່ ມີ ຂອບ ເຂດ swing output ທີ່ ເຫມາະ ສົມ. |
| ການຮັບເອົາສຽງດັງໃນສັນຍານ DC ທີ່ອ່ອນແອ | ສັນຍານທີ່ອ່ອນແອໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການແຊກແຊງຂອງສາຍ, ສຽງດັງຫຼືກິດຈະກໍາຂອງຫມວດທີ່ຢູ່ໃກ້ໆ. | ໃຊ້ ເຄື່ອງ ປ້ອງ ກັນ, ການ ຕິດ ຕໍ່ ດິນ ທີ່ ເຫມາະ ສົມ, ສາຍ ໂສ້ ຄູ່ ທີ່ ບິດ ເບືອນ, ເຂົ້າ CMRR ສູງ ແລະ ການ ເລືອກ amplifier ທີ່ ມີ ສຽງ ດັງ ຕ່ໍາ. |
| ຄື້ນຂອງອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດ | Supply ripple ຈະປາກົດໃນຜົນຜະລິດຖ້າວ່າ PSRR ຕໍ່າເກີນໄປ. | ເລືອກ amplifier ທີ່ ມີ PSRR ສູງ, ເພີ່ມ ເຄື່ອງ ຕອງ ພະ ລັງ ແລະ ການ ແຍກ ຕົວ capacitors, ແລະ ຮັກ ສາ ການ ສະ ຫນັບ ສະ ຫນູນ ທີ່ ສະ ອາດ ແລະ ຫມັ້ນ ຄົງ. |
| ການສັ່ນສະເທືອນໃນເຄື່ອງຂະຫຍາຍ DC wideband | Layout parasitics ແລະ feedback paths ລົດຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນຄວາມໄວສູງ. | ໃຊ້ວິທີການວາງແຜນ PCB ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ເສັ້ນທາງຕອບສະຫນອງສັ້ນໆ, ການຂ້າມທີ່ເຫມາະສົມ ແລະ ນໍາໃຊ້ວິທີການຕອບແທນທີ່ແນະນໍາ. |
ການສະຫລຸບ
ຈໍາເປັນຕ້ອງມີເຄື່ອງຂະຫຍາຍ DC ເມື່ອຕ້ອງຂະຫຍາຍສັນຍານໂດຍບໍ່ສູນເສຍເນື້ອໃນ DC ເຊັ່ນ: ໃນລະບົບການຮູ້ສຶກ, ວັດແທກ ແລະ ລະບົບຄວບຄຸມ. ປະສິດທິພາບຂອງມັນຂຶ້ນຢູ່ກັບການຊົດເຊີຍ, ການເຄື່ອນໄຫວ, ກະແສຄວາມລໍາອຽງ, ສຽງດັງ, ແລະການປະຕິເສດການສະຫນອງຫຼືການແຊກແຊງແບບທໍາມະດາ. ດ້ວຍການອອກແບບຫມວດທີ່ເຫມາະສົມແລະປະເພດ amplifier ທີ່ຖືກຕ້ອງ, DC gain ສາມາດຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ຖືກຕ້ອງ ແລະ ໄວ້ວາງໃຈໄດ້ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ DC amplifier ແລະ zero-drift (chopper) amplifier ແມ່ນຫຍັງ?
DC amplifier ແມ່ນ amplifier ໃດໆ ທີ່ ສາມາດ ຂະຫຍາຍ ສັນຍານ ລົງ ເຖິງ 0 Hz, ຮ່ວມ ທັງ ລະດັບ DC ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ. amplifier zero-drift (chopper ຫຼື auto-zero) ເປັນເຄື່ອງขยาย DC ຊະນິດພິເສດທີ່ອອກແບບມາເພື່ອແກ້ໄຂ offset ແລະ drift, ເຮັດໃຫ້ມັນດີກວ່າສໍາລັບສັນຍານ DC ນ້ອຍໆທີ່ຕ້ອງຫມັ້ນຄົງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ.
ເປັນຫຍັງຜົນອອກຂອງ DC amplifier ຂອງຂ້ອຍຈຶ່ງປ່ຽນແປງເຖິງແມ່ນວ່າอินพุตສັ້ນລົງພື້ນ?
ສິ່ງນີ້ຕາມປົກກະຕິຈະເກີດຂຶ້ນຍ້ອນຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງอินพุต, ກະແສຄວາມລໍາອຽງຂອງอินพุต ແລະ ອຸນຫະພູມທີ່ເຄື່ອນເຫນັງພາຍໃນ amplifier. ເຖິງ ແມ່ນ ຈະ ມີ input ທີ່ ພື້ນ ດິນ, ຄວາມ ບໍ່ ສົມ ດຸນ ພາຍ ໃນ ເລັກ ນ້ອຍ ສາມາດ ສ້າງ ຄວາມ ຜິດ ພາດ ເລັກ ນ້ອຍ ທີ່ ຂະຫຍາຍ ອອກ ກວ້າງ, ເຮັດ ໃຫ້ output ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ໄປ ຢ່າງ ຊ້າໆ ແທນ ທີ່ ຈະ ຢູ່ ທີ່ 0.
ຂ້ອຍຈະຄິດໄລ່ຄວາມຜິດພາດ DC offset ທີ່ຜົນອອກຂອງ DC amplifier ໄດ້ແນວໃດ?
ການຄິດໄລ່ງ່າຍໆຄື: Output offset ≈ Input offset voltage (Vos) × Gain. ຍົກຕົວຢ່າງ, ການຊົດເຊີຍຂໍ້ມູນນ້ອຍໆຈະໃຫຍ່ກວ່າເມື່ອໄດ້ຜົນປະໂຫຍດສູງ. ໃນຫມວດແທ້, ການຊົດເຊີຍເພີ່ມເຕີມຍັງສາມາດມາຈາກກະແສ bias input ທີ່ໄຫຼຜ່ານຄວາມต้านทานຂອງແຫຼ່ງ, ຊຶ່ງເພີ່ມຄວາມຜິດພາດ DC ເພີ່ມເຕີມທີ່อินพุต.
ຂ້ອຍຈະຫລຸດຜ່ອນ DC amplifier offset ແລະ drift ໃນຫມວດແທ້ໄດ້ແນວໃດ?
ທ່ານສາມາດປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ DC ໂດຍການໃຊ້ການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ລົບ, ເລືອກປະເພດ amplifier ທີ່ຕ່ໍາແລະຕ່ໍາ, ແລະຮັກສາຄວາມຕ້ານທານຂອງຄວາມສົມດຸນເພື່ອກະແສຄວາມລໍາອຽງຈະສ້າງຄວາມຜິດພາດຫນ້ອຍລົງ. ໂຄງ ຮ່າງ PCB ທີ່ ດີ, ເຄື່ອງ ປ້ອງ ກັນ ແລະ ພະ ລັງ ທີ່ ສະ ອາດ ຍັງ ຊ່ວຍ ຫລຸດ ການ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ຂອງ output ທີ່ ຊ້າໆ ທີ່ ເບິ່ງ ຄື ວ່າ ລອຍ ໄປ.
ອັນໃດເປັນສາເຫດຂອງຄວາມอิ่มตัวໃນເຄື່ອງຂະຫຍາຍ DC ແລະຂ້ອຍຈະປ້ອງກັນມັນໄດ້ແນວໃດ?
ຄວາມอิ่มตัวເກີດຂຶ້ນເມື່ອຜົນອອກຂອງ amplifier ເຖິງຂີດຈໍາກັດຂອງแรงดันເພາະລະດັບ DC ພ້ອມກັບຜົນປະໂຫຍດຈະຊຸກຍູ້ມັນເກີນກວ່າການແກວ່ງຂອງຜົນອອກທີ່ມີຢູ່. ເພື່ອປ້ອງກັນມັນ, ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າ amplifier ມີບ່ອນຫວ່າງພຽງພໍ, ຫຼີກລ່ຽງຜົນປະໂຫຍດຫຼາຍເກີນໄປໃນໄລຍະທໍາອິດ ແລະ ຮັກສາລະດັບ DC input ໃຫ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດທີ່ຖືກຕ້ອງຂອງ amplifier.