تحلیل رگلاتور بسیار دقیق و ساده با آپ امپ

[غزال]

سلام
آپ امپ ها بسادگی میتوانند مطابق تصویر 1 ، رگلاتور بسیار دقیق و قابل تغییری را در اختیار ما بگذارند
درواقع این رگلاتور بخشی از منبع تغذیه ای است که توسط استاد عزیزم جناب آقای رجبی ارائه شده و در تاپیک زیر تحلیل آنرا آغاز کردم که بدلیل عدم استقبال و لذا بموجب عدم نیاز کاربران محترم متوقف گردید

http://www.irantk.ir/showthread.php?t=37235&p=195513&viewfull=1#post195513

اما ازآنجاکه آشنایی با عملکرد آپ امپ و کاربردهای گسترده آن خلاقیت انسان را شکوفا میسازد و با اطلاعات ناچیزی توانایی های چشمگیری به انسان می بخشد و از طرفی شیرین و پرجاذبه و دل چسب است

لذا پس از استقبال از تاپیک " http://www.irantk.ir/showthread.php?t=37517&p=197130&viewfull=1#post197130" اکنون با همان قوانین آپ امپ ، کاربرد جالب دیگر آنرا تحلیل و اثبات میکنیم
آپ امپ موصوف 741 است که با لوکیشن u1 در نقشه تاپیک فوق مشخص شده و ولتاژ خروجی را بسیار بسیار دقیق و صاف و ایده آل میسازد که بمنظور ساده شدن تحلیل و احتراز از اعشار ، از زینر 6 ولت ( بجای 5/6 ولت ) استفاده کردم و تحلیل ساده آنرا با حساب سرانگشتی بشرح پست آتی تقدیم میکنم


یعنی در واقع تحلیل رگلاتور U1 در منبع تغذیه زیر را تقدیم میکنم

 

[غزال]

مشاهده فایل‌پیوست 68042

ادامه پست 1

محاسبه سرانگشتی و دقیق مقادیر
​

1- ابتدا باید بدانیم که جریان ورودی های آپ امپ بقدری ناچیز است که در محاسبات علمی هم صفر فرض میشود و لذا درصورت نیاز ، میتوان در محاسبات و تعیین قطعات و تحلیل آن چنین فرض کنیم که ورودی ها ، قطع است

2- برای تحلیل آپ امپ ها باید ولتاژ مرز تغییر حالت را پیدا کنیم یعنی باید ببینیم وقتی دو ورودی مساوی میشوند چه ولتاژی دارند که اندکی کمتر و یا بیشتر شود خروجی را وارونه میکند ( باید این ولتاژ مرز را پیدا کنیم )
پس برای تعیین این ولتاژ ، مدار را ساده میکنیم

3- بدلیلی که عرض کردم میتوانیم فرض کنیم که ورودی های آپ امپ قطع است ، لذا شکل 1 تبدیل به شکل 2 میشود
بنابرین دو مدار سری شکل 3باقی میماند ( زینر 6 ولت و R4 با هم سری -- R5 و R6 با هم سری ) و این دو مدار سری با هم موازی شده اند زیرا ابتدای هر دو مدار به VO (خروجی آپ امپ) متصل است و انتهای هر دو به زمین متصل است

اما چرا نقطه A , B را بهم متصل کردم زیرا :

4- ازآنجاکه در مرز تعادل ، ولتاژ دو ورودی آپ امپ مساوی هستند پس در مرز تعادل ، ولتاژ هر دو ورودی یعنی ولتاژ نقطه A و B مساوی و هم پتانسیل است پس جهت سادگی تحلیل میتوانیم بدلخواه خود A , B را بهم متصل فرض کنیم یا آزاد کنیم زیرا در هر مداری اگر دو نقطه هم پتانسیل یا هم ولتاژ (مانند A,B ) را بهم متصل و یا از هم آزاد کنیم هیچ تغییری در جریان و ولتاژ مدار اتفاق نمی افتد

پس ابتدا A,B را بهم متصل میکنیم تا ولتاژ R5 موازی با زینر شود و مشخص گردد
و در نتیجه با فرض اتصال A,B زینر و مقاومت R5 با هم موازی میشوند یعنی ولتاژ زینر و R5 مساوی هستند

به این ترتیب ولتاژ R5 مشخص شد که برابر ولتاژ زینر یعنی 6 ولت است (شکل 3 )

حالا اگر ولتاژ R6 و یا ولتاژ R4 را هم مشخص کنیم کار تمام است زیرا ولتاژ مرز همان ولتاژ دو سر R6 و یا ولتاژ R4 است که بسادگی مشخص میشود
بنابرین حالا اتصال فرضی A,B را آزد میکنیم تا ولتاژ R6 را بدست آوریم

5- زیرا مطابق شکل 4 ازآنجاکه R5 و R6 سری هستند و مقاومتشان هم مساوی است (10K ) بنابرین ولتاژ آنها هم باید مساوی باشد و لذا چون ولتاژ R5 مقدار 6 ولت است ، پس ولتاژ R6 هم 6 ولت است که همان ولتاژ مرز است و بنابرین ولتاژ مرز ، 6 ولت بدست آمد

6- ازآنجا که مطابق شکل 4 ، ولتاژ خروجی آپ امپ برابر جمع ولتاژ R5 و R6 است بنابرین ولتاژ خروجی آپ امپ 12 ولت است

حالا اگر محاسبات سرانگشتی و ساده را هم متوجه نشدید اشکالی نداره کافیه این مدار را داشته باشید و در پست آتی عملکرد بسیار ساده آنرا تحلیل میکنیم که چگونه نمیگذارد ولتاژ خروجی ذره ای کمتر یا بیشتر از 12 ولت شود

 

[غزال]

سلام
مشاهده فایل‌پیوست 68042

عملکرد رگلاتور​

فرض کنید ولتاژ خروجی 12 ولت است درنتیجه زینر 6 ولت از آن کم میکند و به ورودی منفی میدهد پس 6 ولت به ورودی منفی میدهد

از طرف دیگر خروجی 12 ولتی توسط R5 و R6 نصف شده (چون مقاومت R5,R6 مساویند ) و به ورودی مثبت متصل شده پس ورودی مثبت هم 6 ولت است و لذا آپ امپ عکس العملی نشان نمیدهد
زیرا ولتاژ خروجی زمانی تغییر حالت میده که یکی از ورودی ها بزرگتر از دیگری بشه

حالا اگر ولتاژ خروجی ذره ای بیشتر شود مثلا 12/2 ولت شود
دراینصورت 6 ولت توسط زینر کم میشود و 6/2 به ورودی منفی میدهد

از طرف دیگر R5و R6 خروجی را نصف کرده و 6/1 ولت به ورودی مثبت میدهد
به این ترتیب ورودی منفی1/ ولت بزرگتر است پس خروجی بسمت صفر میل میکند و لذا خروجی از 12/2 شروع به کاهش میکند

اما همینکه کمتر از مرز تعادل یعنی کمتر از 12 ولت و مثلا 11/8 ولت شود
دراینصورت 6 ولت توسط زینر کم میشود و 5/8 ولت به ورودی منفی میدهد

ازطرف دیگر R5 و R6 نصف خروجی یعنی 5/9 ولت را به ورودی مثبت میدهد
به این ترتیب ورودی مثبت 1/ ولت بزرگتر میشود پس خروجی را بسمت ماکزیمم ، افزایش میدهد

نتیجه اینکه اگر ولتاژ خروجی به اندازه مویی بیشتر یا کمتر از 12 ولت شود آپ امپ بلافاصله وارد عمل شده و اجازه این کار را نمیدهد و فورا اصلاح میکند

و ازآنجاکه گین آپ امپ خیلی خیلی بزرگ است یعنی کاه را کوه میکند لذا به کوچکترین تغییرات ولتاژ عکس العمل نشان میدهد و نمیگذارد ذره ای از 12 ولت کمتر و یا بیشتر شود

و حالا میتوانیم از پتانسیومتری بجای R6 استفاده کنیم تا رگلاتور قابل تنظیم داشته باشیم تا ولتاژ رگلاتور را به دلخواه خود تنظیم کنیم.

 

[fzi]

سلام
مشاهده فایل‌پیوست 68042

عملکرد رگلاتور​

فرض کنید ولتاژ خروجی 12 ولت است درنتیجه زینر 6 ولت از آن کم میکند و به ورودی منفی میدهد پس 6 ولت به ورودی منفی میدهد

از طرف دیگر خروجی 12 ولتی توسط R5 و R6 نصف شده (چون مقاومت R5,R6 مساویند ) و به ورودی مثبت متصل شده پس ورودی مثبت هم 6 ولت است و لذا آپ امپ عکس العملی نشان نمیدهد
زیرا ولتاژ خروجی زمانی تغییر حالت میده که یکی از ورودی ها بزرگتر از دیگری بشه

حالا اگر ولتاژ خروجی ذره ای بیشتر شود مثلا 12/2 ولت شود
دراینصورت 6 ولت توسط زینر کم میشود و 6/2 به ورودی منفی میدهد

از طرف دیگر R5و R6 خروجی را نصف کرده و 6/1 ولت به ورودی مثبت میدهد
به این ترتیب ورودی منفی1/ ولت بزرگتر است پس خروجی بسمت صفر میل میکند و لذا خروجی از 12/2 شروع به کاهش میکند

اما همینکه کمتر از مرز تعادل یعنی کمتر از 12 ولت و مثلا 11/8 ولت شود
دراینصورت 6 ولت توسط زینر کم میشود و 5/8 ولت به ورودی منفی میدهد

ازطرف دیگر R5 و R6 نصف خروجی یعنی 5/9 ولت را به ورودی مثبت میدهد
به این ترتیب ورودی مثبت 1/ ولت بزرگتر میشود پس خروجی را بسمت ماکزیمم ، افزایش میدهد

نتیجه اینکه اگر ولتاژ خروجی به اندازه مویی بیشتر یا کمتر از 12 ولت شود آپ امپ بلافاصله وارد عمل شده و اجازه این کار را نمیدهد و فورا اصلاح میکند

و ازآنجاکه گین آپ امپ خیلی خیلی بزرگ است یعنی کاه را کوه میکند لذا به کوچکترین تغییرات ولتاژ عکس العمل نشان میدهد و نمیگذارد ذره ای از 12 ولت کمتر و یا بیشتر شود

و حالا میتوانیم از پتانسیومتری بجای R6 استفاده کنیم تا رگلاتور قابل تنظیم داشته باشیم تا ولتاژ رگلاتور را به دلخواه خود تنظیم کنیم.

استاد میشه راجع به نقش اپ امپ بیشتر بگید
خب اگه اپ امپ نباشه هم زنر ولتاژ دوازده رو می ده که

 

[غزال]

استاد میشه راجع به نقش اپ امپ بیشتر بگید
خب اگه اپ امپ نباشه هم زنر ولتاژ دوازده رو می ده که

سلام

نه عزیزم درسته که زینر تثبیت کننده ولتاژه ولی تثبیت کننده ساده است و اگرچه تغییرات ولتاژش زیاد نیست ولی ولتاژ زینر با تغییر بار و تغییر ولتاژ ورودی تغییر میکنه بطوریکه با ولتمتر ساده هم قابل مشاهده است زیرا زینر ساختار پیچیده و هوشمندی نداره

سپاس

 

[دهاقانی]

با سلام استاد غزال
می دونی فرق ما با شما چیه؟
اینکه ما یه استاد گل و گلاب داریم ولی تو نداشتی .
ببخشید اما دلت آب شه :24000000::24000000: این رو دقیقا از روی فخر فروشی زدم نه سادگی

استاد بابت همه چیز ممنون

 

[غزال]

با سلام استاد غزال
می دونی فرق ما با شما چیه؟
اینکه ما یه استاد گل و گلاب داریم ولی تو نداشتی .
ببخشید اما دلت آب شه :24000000::24000000: این رو دقیقا از روی فخر فروشی زدم نه سادگی

استاد بابت همه چیز ممنون

سلام

جناب دهاقانی عزیز

خیلی بزرگواری
​

از گذشته دور یادم میاد اگه کسی یک نقشه فزرتی داشت هزاز سوراخ قایم میکرد و باید 4 ، 5 روز همه جاشو میمالیدیم گوشه نقشه رو نشون بده چه رسد به اینکه فوتی بلد باشه و بخواد بگه

ولی الان فقط مرد میخواد دنبال اطلاعات باشه واقعا اینترنت بیداده
البته انسان در زمان قحطی بیشتر مشتاقه و بیشتر اوج میگیره و انسانی که غنی باشه میلشو از دست میده

بهمین خاطر اغلب دانشمندان فقیر بودن و عمده خودکشی ها در طبقه مرفه جامعه اتفاق می افته

ولی باید از این امکانات گسترده استفاده کرد
اگه فرصت کنم برای استفاده از اینترنت پلک هم نمیزنم و هر لحظه با این دریای اطلاعات تفریح میکنم

سپاس

 

[A R A S H]

سلام استاد عزیز
با توجه به شکل ۱ و اینکه هر دو ورودی اپ امپ به خروجی اپ امپ متصل هستند و ولتاژ مجزایی بجز ولتاژ خروجی نمیتونه به ورودی ها اعمال بشه ، در لحظه اول راه اندازی خروجی اپ امپ چجوریه؟ ولتاژ تغذیه رو در خروجی داره؟ و در کسری از زمان و با توجه به مقاومت های تقسیم ولتاژ و زینر اپ امپ ولتاژ رو روی ۱۲ ثابت میکنه؟

 

[غزال]

سلام استاد عزیز
با توجه به شکل ۱ و اینکه هر دو ورودی اپ امپ به خروجی اپ امپ متصل هستند و ولتاژ مجزایی بجز ولتاژ خروجی نمیتونه به ورودی ها اعمال بشه ، در لحظه اول راه اندازی خروجی اپ امپ چجوریه؟ ولتاژ تغذیه رو در خروجی داره؟ و در کسری از زمان و با توجه به مقاومت های تقسیم ولتاژ و زینر اپ امپ ولتاژ رو روی ۱۲ ثابت میکنه؟

درود

نکته و سوال خوبی است که تصور میکنم در خلال تحلیل مطرح کرده باشم اما در غیراینصورت پاسخ شما بشرح زیره

اصولا آپ امپی که با ولتاژ منفی تغذیه نشده باشه خروجی این آپ امپ نمیتونه صفر ولت بشه و البته برای اصلاح این ضعف پایه آفست پیش بینی شده ولی در هر صورت بازم صفر ولت نمیشه و بنابرین در لحظه اولیه اتصال به تغذیه بواسطه وضعیت مدار در شکل 1 ورودی مثبت بیشتر از ورودی منفی میشه و لذا خروجی اونقدر بالا و بالاتر میره که دو ورودی مساوی بشه .

سپاس

 

[غزال]

سلام استاد عزیز
با توجه به شکل ۱ و اینکه هر دو ورودی اپ امپ به خروجی اپ امپ متصل هستند و ولتاژ مجزایی بجز ولتاژ خروجی نمیتونه به ورودی ها اعمال بشه ، در لحظه اول راه اندازی خروجی اپ امپ چجوریه؟ ولتاژ تغذیه رو در خروجی داره؟ و در کسری از زمان و با توجه به مقاومت های تقسیم ولتاژ و زینر اپ امپ ولتاژ رو روی ۱۲ ثابت میکنه؟

درود

در زمان طرح سوال فرصت خوبی نداشتم و پاسخ کوتاهی دادم که مبسوط پاسخ بشرح زیره

گفتیم آپ امپ هایی که با ولتاژ منفی تغذیه نشده باشه خروجی این آپ امپ نمیتونه صفر ولت بشه و همیشه ولتاژ ناچیزی داره و بنابرین در شکل 1 در لحظه اولیه اتصال به تغذیه بواسطه وضعیت مدار ، ولتاژ ناچیز خروجی میتونه از طریق مقاومت R5 به ورودی مثبت بره اما نمیتونه از طریق زینر D8 به ورودی منفی بره چون هنوز ولتاژ پایینه و به شکست زینر نرسیده

بنابرین ولتاژ ورودی مثبت بیشتر از ورودی منفی میشه و ولتاژ خروجی بالا میره و این داستان ادامه پیدا میکنه تا خروجی اونقدر بالا و بالاتر بره که بتونه از زینر D8 هم عبور کنه و باوجودیکه از زینر عبور کرده بازم در ابتدای کار ورودی مثبت بیشتره و لذا اونقدر ولتاژ خروجی بالا و بالاتر میره تا 12 ولت بشه که ولتاژ ورودی مثبت و ورودی منفی مساوی میشه و اینجا استپ میکنه

چون اگه خروجی بالاتر از 12 ولت بشه دراینصورت ولتاژ ورودی منفی بیشتر میشه و اگه ورودی منفی بیشتر بشه ولتاژ خروجی را پایین میکشه و لذا هیچ راهی نداره جز اینکه در مرز تساوی دو ورودی استپ کنه و اینجا همون جایی است که خروجی 12 ولت میده و لذا راهی نداره جز اینکه همیشه 12 ولت بده نه یک ذره بیشتر نه یک ذره کمتر .

سپاس