تقویت کننده های op-amp در فلزیاب های Minediver PI

سلام به همه
بعضی از دوستان بعد از ساخت یک فلزیاب بلافاصله به فکر تقویت برد ان می کنند و برای به انجام رساندن این هدف تمام قسمت های دستگاه را درخور تغییرات می کنند . یکی از قسمت ها که برای افزایش برد مورد حملات اماتوری قرار می گیرد پیش تقویت کننده op-amp ای در فلزیاب می باشد قافل از اینکه op-amp ها دارای فرمول و قواعد خواص خود هستند و هرگونه دستکاری محاسبه نشده می تواند مشکلات زیادی را به وجود اورد که کاملا از چشم پنهان می ماند .
برای رفع این تفکرها گفتم که اندکی در مورد op-amp ها توضیح دهم .
op-amp
یک تویت کننده ap-amp ،تقویت کننده ای با بهره تقویت بالا ، امپدانس ورودی زیاد (حدود مگا اهم) و امپدانس خروجی کم می باشد ( کمتر از 100 اهم ). در op-amp ورودی پایه مثبت ، خروجی هم فاز با سیگنال ورودی تولید می کند (( نا وارونگر )) ، در صورتی که ورودی پایه منفی خروجی با فاز مخلف را تولید می کند (( وارونگر )) شکل 1 را ببینید . قابل ذکر است نوع استفاده از تقویت کننده کاملا بستگی به مدار وطراح دارد .
در اینجا من تقویت کننده op-amp ad8055 که در minediver استفاده شده است را برای شما دوستان توضیح میدم.
در minediver به دلیل اینکه سیکنال خروجی کویل از نوع منفی می باشد از تقویت کننده وارونگر استفاده شده است (برای بدست اوردن ولتاژ مثبت در خروجی )
این تقویت کننده دارای بهره ثابت می باشد . خروجی از ضرب ورودی در یک بهره ثابت حاصل می شود که بوسیله مقاومت ورودی Ri و مقاومت فیدبک Rf ایجاد شده است و این خروجی نسبت به ورودی معکوس شده است
فرمل و شماتیک این تقویت کننده را در شکل 2 می بینید باید در اینجا بگویم که op-ampها مقوله پیچیده ای دارند که بطور کامل نمی توان در اینجا بحث کرد مثل محاسبه امپدانس ورودی و خروجی ، واتاژ افست ، زمین مجازی تازه این ها در تحلیل dc می باشد تحلیل ac بحث دیگری دارد .
بشما دوستان عزیز توصیه میکنم که برای تقویت فلزیاب خود زیاد به این قسمت دست نزنید بزارید براتون مثال بزم :
اگر شما ضریب بهره را افزایش دهید به مقدار زیاد (( بدون انجام محاسبات )) به همان اندازه ولتاژ افست زیاد می شود و از همه بدتر نویز نیز تقویت می گردد و باعث اعوجاج در سیستم می شود در ضمن تقویت بیش از حد باعث ایجاد پدیده برش سیگنال در خروجی نیز می شود . لذا برای انجام تقویت می توانید از معادلات استفاده کنید تا بهترین بهره را داشته باشید .

با ارزوی موفقیت همه شما mohammad

مبانی انتگرال گیر با استفاده از op_amp

سلام به همه دوستان . قرار شده بود که در تاپیک (( کویل در فلزیاب pi قسمت اول ))) در مورد محاسبات انتگرال گیر توضیح بدهم . بهتر دیدم که این موضوع را در این تاپیک ارائه کنم تا مطالب با موضوع تاپیک ها همخوانی داشته باشد .
دوستان مطالب زیر برگرفته از کتاب مدارات الکترونیک لوئیس نشلسکی می باشد که من انها را اندکی خلاصه کرده و براتون ارئه کردم .
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
اگر در op_amp ها مدار فیدبک خازن باشد مدار حاصل یک انتگرالگیر می شود .در شکل زیر مدار انتگرال گیر امده است ، مدارمعادل ان نیز با زمین مجازی امده است .
واتاژ ورودی و خروجی خازن حاصل از جریان i است ، از ورودی به خروجی جریان دارد . (( دوستان زمین مجازی به معنی فرض زمین بودن نقطه اتصال بین rو xc است چون Vi = 0v ولی جریان از ان نقطه به زمین نمی رود )) .
امپدانس خازن از رابطه زیر حساب می شود :
Xc = 1 / jwc =1 / sC

در رابطه بالا s = jw یک متغییر لاپلاسی است پس نسبت Vo / V1 به شکل زیر بدست می اید :

i = V1 / R = - Vo / (1 /sC)= -sCVo
پس :
Vo / V1 = -1 / sCR
دوستان حال اگر از طرفین انتگرال بر حسب زمان بگیریم داریم :
Vo (t) =-1 /RC$V1(t)dt
( با عرض پوزش به دلیل نداشت نماد انتگرال از نماد $ در رابطه بالا استفاده کردم ) .
معادله بالا نشان می دهد که :

خروجی انتگرال گیر برابر است با ، ورودی با ضریبی برابر با (( ورودی ضرب در ))

1/RC و در فاز مخالف .
عمل انتگرال گیری نوعی جمع سطح زیر موج یا منحنی در طول یک دوره زمانی می باشد . اگر ولتاژ ثابتی بعنوان ورودی به انتگرال گیر اعمال شود طبق معادله ولتاژ در طول زمان یک پریود رشد کرده و در نتیجه ولتاژ شیبداری را در خروجی بوجود می اید . بنابراین معادله نشان می دهد که ولتاژ شیبدار خروجی به ازای ولتاژ ورودی ثابت ، در فاز مخالف ولتاژ ورودی بوده و در فاکتور i/rc هم ضرب می شود .

پایان

دوستان مبحث انتگرال گیر مبحث زیاد پیچیده ای نیست ولی مطالب و نکات بسیاری دارد که به نوبت ارائه می دهم مطالب بالا گام اول در محاسبه مقدار dc خروجی انتگرال گیر با ورودی ثابت بود . در جلسات بعدی از تجزیه و تحلیل در حوضه ac و بعد ان محاسبات انتگرال با ورودی متغییر را خواهم گفت و اگر زمان اجازه دهد محاسبات انتگرال گیر مایندایور را نیز ارائه می کنم .

در ضمن قابل ذکر است که این مطالب را من سال ها پیش اموختم ممکن است که بر اثر گذشت زمان نکته ای را نگفته باشن و یا نکته ای را به اشتباه بیان کرده باشم هرچند من این مقالات را قبل از ارائه با کتوب چک کرده ام ولی اگر اشتباهای بود خواهش می کنم که به من گوشزد کنید تا در اصرع وقت مطالب را اصلاح کنم .

با سپاس Mohammad

پارامتر فرکانس در Op-amp

سلام به همه دوستان
تا حالا فاکتورهای مهم انتگرال گیری و تقویت در op-amp را ارائه کردم فاکتر مهم دیگر نیز هست به نام فرکانس که دانستنش خالی از لطف نیست .
دوستانی که پس از ساخت مدارات فلزیاب اقدام به عمل تغیرات در پیش تقویت کننده Op-amp می کنند باید از مطالب زیر اگاهی داشته باشند .
پارامترهای فرکانس در Op-amp
در یک Op-am سعی بر این است که تقویت کننده دارای بهره بالا و عرض باند گسترده ای باشد . چنین عملی ممکن است به علت پسخورد مثبت درمدار باعث بی ثباتی عمل تقویت و سیگنال خروجی شود . برای اطمینان از ثبات عمل ، مدارات Op-amp با مدارات جبران کننده درونی ساخته می شوند ، که این خود سبب می شود تا بهره مدار باز خیلی زیاد ، با افزایش فرکانس ناچیز شود . این کاهش بهره Roll - off خوانده می شود . در اغلب مدارات Op-amp این کمیت با میزان 20db در دهه یا 60db در هر اکتا اتفاق می افتد یعنی پس از طی ثابت زمانی خواص در طی زمان این مشکل پدید می اید که باعث می شود پس از گذشت زمان خروجی مدار ناپایدار شود و پس از زمان بیشتر خروجی با عوجاج زیاد به سمت بینهایت میل می کند .
دقت کنید که علیرغم اینکه مشخصات Op-amp بهره ولتاژ در مدار باز ( Avd ) را در لیست مشخصات ان معین می نمایند (( توسط کارخانه سازنده در کاتالوگ ارائه می شود )) ف کاربر بخاطر کاهش بهره ولتاژ مدار به مقدار خیلی کمتری ( بهره ولتاژ در مدار بسته Acl ) از مدار پسخورد مقاومتی (( Rf )) در ان استفاده می کنند .
تصحیحات متعددی از این کاهش بهره حاصل می گردد :
اول اینکه بهره ولتاژ تقویت کننده باثبات تر است و مقدار دقیق ان را می توان با مقاومت خارجی برقرار نمود.
دوم اینکه امپدانس ورودی مدار نسبت به حالت اولیه اش افزایش می یابد .
سوم اینکه امپدانس خروجی ان نسبت به حالت اولیه کاهش می یابد .
و بالاخره چهارم اینکه پاسخ فرکانس مدار بسته به حالت اولیه افزایش می یابد .
پس با دانستن نکات بالا به عرض باند بهه Op-am می پردازیم :
بدلیل اضاف شدن مدار جبران کننده داخلی Op-amp ، بهره ولتاژ با افزایش فرکانس افت می کند .در شکل زیر نمودار بهره در برابر فرکانس یک نمونه Op-amp را نشان می دهد(( که توسط کارخانه سازنده ارائه می شود ))
.
در فرکانس های پایین تا حالت dc ((فرکانس صفر )) ، بهره همان مقداری که مشخصه سازند بیان می کند ( یعنی بهره تفاضل ولتاژ Avd ) را دارا است و معمولا مقدار بسیار بزرگی است . با افزایش فرکانس سیگنال ورودی بهره مدار باز ، افت می کند تا به مقدار 1 برسد . فرکانس در این مقدار بهره ، به وسیله سازنده به نام عرض باند بهره واحد ( B1 ) نامگذاری شده .
علیرغم اینکه این کمیت فرکانس است که در ان بهره 1 می گردد ، می توان ان را عرض باند( پهنای باند فرکانسی ) هم فرض نمور ، زیرا فرکانس باند از 0Hz تا فرکانس بهره واحد بعنوان عرض باند معرفی می گردد .

بنابراین می توان به نقطه ای که در ان بهره به 1 تقلیل یافته ، فرکانس بهره واحد ( f1 ) یا عرض باند بهره وحد ( B1 ) را اطلاق نمود .
فرکانس مورد توجه دیگر، که در شکل زیر به چشم می خورد ، فرکانسی است که در ان بهره به میزان 3db یا ( 0.707 برابر بهره dc ) ، Avd افت می کند . این فرکانس قطع Op-amp می باشد که با نام fc می شناسیم .
در واقع ، فرکانس بهره واحد ، و فرکانس قطع با رابطه زیر بهم مرتبطند :
f1 = Avd * fc
معادله بالا نشان می دهد که برای Op-amp فرکانس بهره واحد را می توان :
حاصلضرب بهره و عرض باند نیز خواند .

دوستان گرامی این مطال در واقع به نوعی پیش گفتار بحث سرعت واکنش به سیگنال در Op-amp می باشد که به امید خدا در قسمت بعدی ارائه می کنم این قسمت یعنی سرعت واکنش نوعی مرتبط به سرعت اشکارسازی فلزات در فلزیاب ها می باشد لذا این پارامتر در طراحی مدارات فلزیاب مهم می باشد و می تواند مشکل بسیاری از دوستان را حل کند و پاسخ انها را بدهد بخصوص دوستانی که ماینر می سازند چون خروجی Op-amp ماینر به مبدل انالوگ به دیجیتال ارسال می شود این سرعت باید در هردو طبقه یکی باشد وگرنه اختلاف فاز بوجود امده در پریود های زمانی ان قسمت از سیگنالی که حاوی اطلاعات اشکاری فلز است از چشم مبدل انالوگ به دجیتال پنهان مانده و به اصتلاح فلزیاب بار رد کند . این مشکل در فلزیاب های دیگر که از کنورتر انالوگ به دیجیتال استفاده نمی کنند به شکل همزمانی بین خروجی سیگنال op_amp با طبقه نمونه برداری بسیار چشم می خورد .
با سپاس Mohammad

سرعت واکنش سیگنال در Op-amp

با سلام به همه دوستان
در موضوع قبل در مورد پارامتر فرکانس در Op-amp بحث کردم که این موضوع به نوعی پیشگفتار مبحث زیر می باشد . در این بحث محاسبه سرعت واکنش Op-amp به سیگنال و همچنین حداکثر فرکانس مجاز برای Op-amp توضیح می دهم .
دوستانی که می خواهند برای انجام عمل تقویت در Op-amp ها راندمان دستگاه ها را بالا ببرند باید به این امر توجه کنند البته زمانی این موضوع پررنگ تر می شه که نوع Op-amp در مدار تغییر کند و تعویض شود .
سرعت واکنش "SR " Slew Rate
پارامتر دیگری که توان Op-amp را در برخود با انواع سیگنال ها تحت تاثیر قرار می دهد ، سرعت واکنش Op-amp به سیگنال یا سیگنال های ورودی می باشد که بدین ترتیب تعریف می شود :
سرعت واکنش : حداکثر تغییری که خروجی تقویت کننده بر حسب ولت در 1 میکروثانیه می نماید V / mS .
SR = دلتا Vo / دلتا t

جناب sadegh72 شما دنبال لقمه جویده شده اماده قورت دادن میگردی؟ دوست عزیز برای موفقیت در هر کاری باید زحمت کشید

پاسخ به sadegh72

سلام
از همه دوستان که نسبت به من لطف دارن ممنون و سپاس گذارم .
دوست عزیز sadegh72 شاید من بی سواد باشم و گفته من از کتاب ها باشه ولی مطمئنا برای دیگران احترام قائل هستم و تاکنون رعایت احترام برای همه را لازم دونستم . من معتقد هستم که سخنان یک انسان نتیجه تربیت ان در طی طول عمر ان می باشد که ممکن است درست باشد یا نه .

در مورد مطالب هم باید بگم که من نیز همین مطالب را خواندم و از همین مطالب و فرمول ها برای طراحی و بهینه کردن فلزیاب ها استفاده کردم و برخلاف تصور شما من کاملا موفق نیز شدم و توانستم تمامی مشکلات مایندایور را حل کنم ((برای اثبات هم به عکس مایندایور خودم با اخرین تغییرات در یک تاپیکی با نام خودم قرار دادم اگر بدقت مشاهده کنید می بینید که 7 قسمت در مدار میندایور دچار دست خوش شده . همچنین در عکس زیر هم اخرین تغییرات که 2 ماه پیش اعمال کردم را می بینید به همراه کویل های ساخته شده . این عکس ها را به این دلیل گذاشتم تا متوجه شید که بکار گیری این مطالب بی تاثیر نیست ))
. باور کنید برای رفع عیوب هر قسمت از دستگاه راه سختی را رفتم و تقریبا 3 تا 4 سال نیز طول کشیده است حال شما از من انتظار دارید راهی را که طی این چند سال رفته ام در چند خط و یک تاپیک بگنجانم .
من تمام راه هایی که برای رفع نقص نیاز به طی کردن است را نشان دادم ، راه پیمایی با خودتان . من مجبور نیستم این مراحل را دوباره تکرار کنم اگر اینکار را بکنم وقت خود را تلف کردم . در ضمن این نشان دهنده این نیست که من علم خود را دریغ می کنم .
از دوستان در سایت سوال کنید ، چقدر من به پیام های خصوصی انها در رابطه با رفع نقص دستگاه ها همکاری کردم و چه بسا برای بعضی ها مدار تصحیح عیوب را ارسال کردم .
دوست گرامی مطمئن باش اگر تا اعبد هم بشینی پای این تاپیک ها کسی بهت نمیگه که چگونه مدارت را رفع نقص کنید و کسی هم شماتیک از یک دستگاه عالی هم بهت نمیده این رو همه می دونند و طبیعی است پس بهتره بجای اینکه خاطر دوستان را برنجونی باهمدیگر همکاری کنید تا مشکلات هموار شه نه دوچندان .
مثال بزنم ( با عرض پوزش از همه دوستان ))
sadegh72 جان مثل اینکه یادت رفته تا 9 ما پیش همه داشتن کویل با سیم افشان می ساختند و حتی به مشخصات سیم هم دقت نمی کردند تازه اگر 2.5 اهم می شد وزن کویل به نیم کیلو هم می رسید همین مطالب کپی شده بود که این دیدگاه اشباه که بر اساس تجربیات یک یا چند نفر بود را پاک کرد و راه حل درست را ارائه کرد و هم اکنون دوستان کویل های استاندارد می سازند (( می توانید از دوستانی که تشکرات فراوان کردند و مشکلشان نیز حل شد سوال کنید در همین تاپیک .ادب حکم می کنه که من اسم نبرم )) .
یا حتی 80% دوستان نمی توانند خروجی Op-Amp را کالیبره کنند و حتی نمی توانند مدار را در یک حالت پایدار کالیبره کنند (( این جملات را از خودم نساختم بلکه از سوالات دوستان پیداست می توانید برای اثبات هم از مدیر سایت بخواهید به باکس پیام های خوصوصی من نگاه بیندازد و نتیجه را به شما و دوستان اعلام کند من این اجازه را می دهم ))
ویا دوستی از من خواست محاسبه دقیق ساخت کویل را یاد بدم که این کار را با ارسال مطالب کردم و باز در اخر از من می پرسه امپدانس چیه ؟؟ این دوست من حتی تعریف امپدانس را هم نمی دونه ولی انتظار ارسال مطالب حرفه ای را از دوستان داره ، و جالب هست که به خودش اهم فتخار می کنه و می گه ماینر 4 را ساختم . چی بگم .......
دوست من حال اگر کسی یا کسانی نمی توانند با وجود این مطالب روان و شیوا و از همه مهمتر خلاصه شده به یک نتیجه مناسب برسند بهتر است بجای اینکه دیگران را به گزافه گویی متهم کنند دور الکترونیک را خط بکشند چون مسلما برای اینکار ساخته نشده اند و بروند کیت بخرند و منتاژ کنند و دلشان خوش باشد که الکترونیک را فول شده اند .
در ضمن دوست گرامی من نمی دانم مطالب صحیح تئوری را از کجا برای دیگران بیارم ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
خوب مسلم هست که این مطالب از کتاب ها می باشد مگر قرار است از فضا بیاید . باور کنید در دانشگاه نیز این مطالب را به من اموختند و از روی همین کتاب ها . من در ساخت و طراحی نیروگاه ها کار می کنم در بخش اتوماسیون و کنترل پیشرفته باور کنید در این محیط بسیار پیچیده الکترونیک اکثر مواقع از همیین اصول تئوری استفاده می کنیم چون این مطالب بیس طراحی مدارات الکترونیکی می باشند . در ضمن این کتاب هایی که شما در جملتون به کنایه انها را بگونه ای ناچیز و بی فایده خوانده اید از کتاب های معتبر هستتند که کلیه اساتید در این رشته روزی انها را مطالعه کردند ! اگر شما کتابی فراتر از کتوب دانشگاهی سراغ دارید ، خوب چرا ارائه نمی کنید تا به سواد من و دوستان اضافه شود ؟
چیز دیگری که برای من قابل توجه هست اینکه بسیاری از دوستان هم این مطالب پیش پا افتاده را درک نمیکنند و انتظار ارسال مطالب پیچیده دارند شما باشید جای من چه می کنید ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
حال sadegh72 جان چه شما از این مطالب خوشد بیاد یا نیاد و یا به درد بخوره یا نخوره و یا هر فکری که بکنی من وظیفه خودم می دانم که این مطالب را در سایت بگم چون بسیاری از دوستان نیاز به اینها دارند و حتی اگر احتمال 1% ، اینکه این مطالب برای ارتقائ سطح علمی سایت و رفع نقص دستگاه های دوستان که زحمت زیاد و هزینه بالا و صرف وقت برای ساخت دستگاهشون کرده اند مفید باشد بازهم من درنگ نمی کنم و این مطالب را ارسال می کنم و تا حد توانایی و سوادم و وقتم نیز به همه انها کمک می کنم حتی ناچیز .
متاسفانه این تاپیک هم که داشت از نظر محتوا به خوبی پیش می رفت الوده به حرف های بچگانه شد .
در اخر نیز از همه دوستان که من را به عنوان یک دوست در این سایت پذیرفته اند کمال تشکر را دارم
با طلب پوزش و معذرت خواهی از همه دوستان ، اگر بی ادبی شد من را به بزرگواری خود ببخشید
با سپاس Mohammad

حداکثر پاسخ فرکانسی Op-Amp

سلام به همه دوستان
برای اینکه این تاپیک از حال و هوای سخنان بیهوده دربیاد بهتر دیدم که به بحث Op-amp ها ادامه بدهیم .
در موضوع قبل گفتیم که حداکثر فرکانس Op-Amp قابل محاسبه است ولی نکته قابل ذکر این بود که برای بدست اوردن حداکثر فرکانس کاری یک Op-Amp نیاز به داشتن پارامتر سرعت واکنش Op-am یا همان SR می باشد که طریقه محاسبه ان را کامل گفتم . دوستان باید توجه ککند که دلیل استفاده از این پارامترها این می باشد که اگر شما در یک سیستمی خواهان تعویض Op-Amp هستید و یا می خواهید ضریب تقویت Op-Amp را بگونه ای تغییر دهید تا بهترین راندمان را داشته باشید باید این دو پارامتر ذکر شده را در نظر بگیرید البته قابل ذکر است که در اکثر Op-Amp های تولیدی با تکنولوژی روز این دو پارامتر در حداکثر طراحی شده است که اکثر Op-Amp ها در مدارها به راحتی نصب شده و ایجاد اختلال نمی کند البته این دو مقدار این دو پارامتر زمانی پررنگتر می شود که فرکانس کاری بالا رود .
حداکثر فرکانس سیگنال برای OpAmp :
حداکثر فرکاسی که یک Op-Amp می تواند در ان کار بکند بدون اینکه خروجی ان از حالت پایداری خارج شود و همچنیین ضریب تقویت ان در طی پریود های متناوب دچار تغییر نشود . در ضمن حداکثر فرکانس کاری به عرض باند و سرعت واکنش SR وابسته است .
از انجایی که سطح ولتاژ ac در خروجی Op-Amp وجود دارد پس برای خروجی ان داریم :

Vo = K sin ( 2 π f t )
در این معادله k برابر است با :
K = Acl * Vi
که در مباحث قبلی گفته شد :


Acl = | Rf / Ri |

پس حداکثر میزان تغییرات برابر است با 2 π f K در مبنای ولتاز بر زمان V/s
پس برای جلوگیری اعوجاج در خروجی میزان تغییر باید کمتر از SR باشد یعنی :
2 π f K < SR
نکته : 2 π f = ω
پس :
ω K < SR
پس طور کلی می توان از معادله زیر مقادیر حداکثر فرکانس را حساب کرد :

f < SR / 2 π K (( Hz ))
ω < SR / K (( rad/s))
در نهایت قابل ذکر است که فرکانس f در معادله بالا بوسیله عرض باند بهره محدود می شود .
با سپاس Mohammad