Главная » » "Динамический ограничитель с LM13700 OTA"
10:08
"Динамический ограничитель с LM13700 OTA"
Введение
Некоторые читатели в электронном начинающих попросит определяет, что, поскольку OTA это и думаю, у вас есть что-то никогда не слышал. Да и до сих пор язык-скручивания срок, если не сокращенное название для оперативной крутизны усилителя OTA произносит.
Некоторые читатели, которые знают, OTA-функции принципе, может спросить: почему динамический ограничитель, но в этой довольно сложной формы (рис. 3) и берет его к ОТА на всех? Наконец, Существуют также специальные для компандер ИС и интегрировать в современный дизайн цепи такие функции уже в приложениях DSP. Эти наблюдения являются понятными и принять участие.
Что отличает настоящего лимитер от других является их точность, по будет обсуждаться. Вопрос, является ли эта точность нужна. Но дело не только вопрос. Мой электронный мини-курсы, направленные на обучение основные электронные схемы дизайн с практическими примерами. На этот раз это тема OTA и приложения, я понял, selbstmal.
В дизайн электроники, все же очевидно, что вы узнаете, как рабочий операционный усилитель. Это достаточно, чтобы не понять Opamp чисто математически абстрактной. Следует также понимать, как она работает, в смысле: что происходит на о? OTA ничего, но особой формы ОУ, что позволяет, однако, гораздо более универсальный приложений с минимальными усилиями.
Вполне возможно, что dejenigen положить сегодня в электронике подготовки, а затем работать в аналоговый / цифровой дизайн IC. Но есть также следует понимать как операционных усилителей, Otas и т.д. работы. Аналоговых схем сводится как таковой больше в пользу цифровых методов (контроллер, DSP и т.д.), но без нее пойдет вряд ли, потому что природная среда, которая находится под вопросом очень часто, всегда аналоговый, - будь то идет в глубине квантовом уровне, где отдельные электроны считаются ... :-)
Конечно, я собираюсь изобретать колесо второй раз. Существует литература по OTA. Я укажу. Есть только краткое введение, которое является достаточным, но для применения динамических ограничитель помогают понять.
Где можно получить LM13700 ОТА?
Долгое время в СК производитель National Semiconductor двойственность LM13600 и LM13700 OTA, LM13600 было прекращено до это. Электронные различия были слишком малы. При поиске в веб-страницы (март 2005) от поставщика электроники Farnell , было обнаружено, что только версии SMD (SOIC пакет) доступна. В то время как в Distrelec LM13700 еще на складе в DIL (2007 каталог) доступны.
Для меня это всегда трудно понять, как стресс электроники дистрибьюторов порой далеко не устаревшие микросхемы в аналоговых схем из программы, в периоды каменного операционных усилителей Возраст таких, как "741" почти традиционного образа жизни и покупателей, вероятно, причина, скорее всего, усталой улыбкой .
Когда LM13700 Я могу только объяснить это Verhältnislosigkeit, что это OTA остается относительно неизвестной, хотя он отлично с нескольких дополнительных компонентов для различных приложений аналог. Рассмотрим: Есть данные OTA LM13700 тридцать (!!!) различных приложений, расширена köennen. Этот электронный мини-курс шоу, таких, например, и он должен способствовать LM13700 OTA как известно, ничего!
Давным-давно ...
... чем в золотой век ELRAD, в дополнение к этой образовательной и практической ежемесячный журнал от того же издателя, дополнительные книги и дополнительных журналов в формате А4 было. Это были так называемые лаборатории листов и дополнительной практики цепи журнала "с подзаголовком" для электронных схем цепи ".
В книге "ТРУДА ЛИСТЬЕВ Том 2" с подзаголовком "звуковых частот LOW" это легко понять, введение в работу OTA. Это, конечно, запрещено даже частичное содержание играть здесь. Потому что я не могу придумать это колесо немного лучше, опять же, я остаюсь в связи с подробным введением в OTA, никакой альтернативы, кроме рекомендовать выше упомянутой книге. Вот подробности:
ЛАБОРАТОРИЯ ЛИСТЫ Том 2 "AUDIO и низких частот" ISBN: 3-922705-81-2 Verlag GmbH Хайнц Heise & Ко КГ, Ганновер (Германия)
OTA Основы Краткие
Операционный усилитель имеет фиксированный очень высокой открытой петли получить в диапазоне от постоянного тока, и когда только очень низких частотах участвуют. Это высокая открытая усиления петли известно с ростом частоты. Ответственный за это самое IC-внутренней компенсации частотной характеристики. Подробнее о операционных усилителей, и будет представлен ясно, можно найти в компоненты секторе электронных сборника Патрик Шнабель Операционный усилитель
В принципе, ОТА является управляемый током операционный усилитель с коэффициентом усиления. Однако, OTA, а не напряжения, тока на выходе. В самом деле, ОТА является напряжение-ток усилителя. Из этого мы уже видим существенное различие: OTA имеет высокие и низкие динамическое сопротивление выхода ОУ. Мы говорим с OTA непосредственно не получить. Выходной ток линейно зависит от разности напряжений между двумя входами. Мы ожидаем крутизны с ним делать, которое дано в Siemens, так как определение ток / напряжение, обратное сопротивление напряжение / ток, указанный в Ом. Это значение лишь косвенно что-то делать с входным (к ие) и выходное сопротивление (для других). Оба значения, однако с сильным сопротивлением со контроля тока, ток смещения называются зависимыми. Из этой схемы управления также скорость нарастания и, таким образом максимальная частота пропускания в зависимости от того, когда выходной контроль емкости.
Одним из первых был OTA CA3080 с RCA. Он и его преемник, LM13600 и LM13700 от National Semiconductor имеют контроля тока (ток смещения) в размере 0,5 мА, типичные крутизны вперед от 10 мс (милли-Siemens). Это означает: GM = 10 мс = 10 мА / V
Если выходной ток управления резистор, она порождает падение напряжения на нем. Чем больше это сопротивление, тем больше напряжения и изменения напряжения. Так что нет прямой корреляции между проводимостью и получить, если измерять сопротивление на текущих выходного напряжения. Мы используем как сопротивление 10 К-ом, в результате усиления следующих: V = * г R = 10 мА / V * 10K = 10 мА / V * = 100 10V/mA
Единиц компенсируют друг друга. Что остается безразмерные выгоды.
Так вы можете контролировать использование контроля тока (ток смещения), не только выгоды, но также Qellwiderstand, предоставляет множество приложений, таких как напряжение Cotrolled усилителя (VCA), стерео регулятор громкости, амплитудный модулятор, автоматический контроль усиления усилителя (AGC усилитель), управляемый напряжением Фильтр низких частот, напряжения Cotrolled 2-Баттерворта фильтр нижних частот, Треугольные / площадь-Wafe VCO и True RMS преобразователь. Эти примеры не являются полными (см. выше). Это должно эти схемы, чтобы узнать что-нибудь! Любой прежнему находятся во владении "Линейные книгу-1" от National Semiconductor имеет право быть счастливым! Один считает, однако, все в Интернете.
Приложение, рисунок 7 был использован, я изначально в качестве первого шаблона для динамического ограничителя. Я протестировал эту схему. Но я нашел лучшее решение, которое я опубликовал в выпуске № 12 от Феннер-Новости июня 1991 года. Эта схема в настоящее время здесь я публикую в электронной сборника, однако, описаны гораздо более дифференцированной. Информация Феннер была своего рода дом работе Феннер AG (Швейцария), которая является дистрибьютором микросхем от производителя полупроводников National Semiconductor было.
Если вы хотите высоким коэффициентом усиления, вы должны хотеть относительно высокую устойчивость к выходной ток. Это может быть связано с нежелательными паразитные емкости уменьшить частотный диапазон, или слишком низкий входной импеданс последующего схема уменьшает коэффициент усиления. Таким образом, это всегда полезно иметь сопротивление преобразователя, чтобы перейти к. Два Otas LM13600 и LM13700 отражают это. Они содержат как интегрированный Otas каждого сопротивлением преобразователя, которая состоит из NPN Дарлингтон.
Динамический ограничитель с резким использовать предельные с LM13700 OTA
Что такое импульс? Что усилитель АРУ?
В динамике это соотношение между высоким и низким уровнем сигнала. Классическая музыка, в том числе "Молдау" от "Мое Отечество" Бедржиха Сметаны, имеет очень большие различия уровня. Молдова проекта тихий и нежный появление источников в горах, они ревущие пороги обратно в нежные вытекающих из в Эльбе. Такая музыка имеет высокую разницу объемов или, другими словами, она имеет высокие динамические. Современная поп-музыка звучит другой стороны, почти всегда идентичны. Динамика, соответственно, низкий.
Этот высокий динамический диапазон классической музыки делает его практически невозможно услышать в движущейся машине шумно. Но было бы легко, если Autradio был одноразовым переключаемый динамического сжатия, которая уменьшает объем большой разницы. Однако, я никогда не слышал о машине радио или видели, что бы включены такие функции, что приведет к увеличению радио едва. Если кто-то может сказать мне, в противном случае, мне было бы интересно.
Усилитель АРУ контроля, как его получить так, что в определенном диапазоне уровня входного сигнала не будет значительной разницы в уровне результатов. Это называется динамический ограничитель. Если усилитель АРУ, однако, высокий динамический диапазон низких импульс определены преобразований, мы говорим скорее о динамических компрессора. Противоположных функция динамического расширения. Интегральных схем, которые могут быть использованы как для функций, называется динамической компандер.
Почему бы не Рис по применению 7?
Рисунок 1 показывает приложение к сведению Рисунок 7 из данных листа LM13700 от National Semiconductor . Это усилитель АРУ. Ток смещения (ток управления), б R2 имеет фиксированное значение 1 мА. Для того, чтобы Vorwärtsleitwert около 20 мс и коэффициент усиления по напряжению Р2 (Ua) не указан. В том числе динамики ограниченного выхода низкочастотного напряжения (например, звуковой сигнал). Часть этого напряжения приводит к P2 T1/T2 Дарлингтон. С эмиттера выхода нет сопротивления до -15 VDC, T1/T2 работает как выпрямитель половины волны. Два база-эмиттер диодов T1 и T2, соединенных последовательно квази. R3 используется только в качестве зарядного тока предел для C1. C1 обеспечивает сглаженный пик напряжения постоянного тока U (F = обратная связь), которая пропорциональна низкой входного напряжения Ue (например, звуковой сигнал). U управления ИС внутренней линеаризации диодов (D2) и (D3). Эти диоды проводят ток, они работают с их внутреннее сопротивление в качестве дополнительного делителя напряжения с R1 и Ua стабилизировалась. Больше Ue, мкФ и больше токов диодов (D2) и (D3), а нижняя выгоды. Другие останется неизменным. С P2, сжатия глубина множество. То есть, более Sander из P2 в штырь 5 и 12, контактный, тем ниже Ue, в котором AGC является активным и Ua стабилизировалась. Это определяется P2 и значение Vout. Включая целевые быть установлены независимо от сжатия глубины, он должен быть с другой Потенциометр для Pin 5 (Pin 12). Сигнала с помощью ползунка Impdanzwandler или усилитель к выходу Vout. С P1, напряжение смещения не может сравниться.
Это очень простой, но работающую схему, имеет следующие недостатки. Линеаризации диодов (D2) и (D3) позволяют только низкое напряжение Максимальная входная Ue. Просто слишком высокой, и это порождает сразу Включая амплитуды искажений. Коэффициент искажения быстро невыносимо высокой. Кроме того, P2 определяет Ausgangsimpdanz на Ua, потому что P2 подключен к динамической высоким импедансом источника тока. Он должен меняться на сопротивление преобразователя с коэффициентом усиления от 1 в качестве буфера.
Другой, в зависимости от приложения, как серьезный недостаток руководстве по применению Рисунок 7 от National Semiconductor . Если Ue сводится значительно быстрее, чем С1 через резистор R вход в систему, чтобы контакт 2 или Pin 15 разрядов в соответствии с, в частности, показать, почти так же быстро напряжения краха. Из-за контроля постоянной времени, определяется постоянной времени C4 * правый, имеет контроль времени очень большой терпимости в 2,6 раза. Причина в том, плохо определены резистор R вход в с разницы между минимум 10 К-ом и 26-ом К типичным. См. НСК листа. * C4-R В постоянной времени имеет минимальное терпимости между 200 мс и 520 мс, и эти ценности по-прежнему слишком зависит от температуры. В тот же порядок величины, так называемые время восстановления (время восстановления). После этого времени, Ua опять же значение, что до резкого сокращения УП. По этой декларации, как диаграммы на рисунке 5, но с другими значениями. С дополнительной резистора R 4 по снижению слишком высокая устойчивость только существенным, когда R4 низким импедансом существенно, как правый, это означает, что C1 время постоянным контролем резко возрастает бы быть большим, как, что для, и она быстро достигает предела вождения возможность Дарлингтон T1/T2 из LM13700. Таким образом, этот NPC Применение Рис 7 (рис. 1) действительно только тогда, когда очень немногие требования предъявляются!
Другой способ ...
Много лет назад я понял, динамический ограничитель для работы индукции цикла. Речь шла о переводе системы. Это было важно работать с минимальным искажением в пределе Наследие Империи. Возможно, усилитель мощности, который контролирует индукции цикла, самые-максимальный выход. Это позволяет добиться максимальной сильного магнитного поля, а также максимум при Störspannungsreduktion Induktionsemfängern, потому что отношения между утилита к вмешательства всегда остается того же размера, независимо от того, оратор говорит громче или тише немного в микрофон. Это важно, поскольку в противном случае очень немного раздражает шум напряжения и пульсаций сигналы управления от 230 сетки в получателями становятся заметными.
Я перевернул на применение в ноты LM13700 и задумался "Стерео Регулятор громкости". Так как я знал, что это путь к успеху, и я разработана схема АРУ, которая управляет током смещения, как показано на рисунке 2 показано (есть только один стерео канал показан):
В этой схеме линеаризации диоды для целей изначально предназначен для использования. R2 ограничивает ток до 1 мА. Ток смещения Ib (I ABC) управления усилением и таким образом напряжение Vout выход в R3. По крепление R4 можно контролировать получить с нас напряжение постоянного тока. Это будет основой для удобной схемы АРУ, если не уклоняться от усилий. R1 является частью P1 делителя напряжения до неинвертирующий вход. Включите точильщика на P1 может соответствовать напряжение смещения. IC внутренних Дарлингтон, также известный как буферный каскад позволяет относительно низкой Ausgangsimedanz на Ua. Рекомендуется эта схема на испытательный стенд для личного опыт и строить цели и что-то "поиграть". Схема на рисунке 2, половина Рисунок 4 из данных листа LM13600 и LM13700 снова.
Динамический ограничитель LM13700
Три особенности отличают это от схемы на рисунке 3: Ограничение использования резкий изгиб, постоянный уровень выходного сигнала в диапазоне регулирования и скорейшее урегулирование внезапное увеличение входного сигнала Ue. Эти свойства являются одним из доказанных цепи заполнены.
Есть динамический ограничитель ниже порога контроля, смещения вход OTA потоков постоянный ток около 2 мА, б, в лице почти полное рабочее напряжение 30 В постоянного тока и R6. Транзистор Т2 закрыт. Если вы посмотрите на данные листа LM13700 результаты в виду, мы узнаем, что усилитель смещения входа на потенциал из-Ub. Через эти 2 мА, усиления между Вин и Vout постоянно. Прибыль (без АРУ) сравнивается с R1 Trimmpotmeter точно 0 дБ (Gain = 1). Она подходит для разных скоростей Trimmpotmeter использовать. IC внутренних Дарлингтон или сопротивлением преобразователя стадии T1 служит низкого напряжения источника переменного тока для выхода Vout, а также для контроля обратной связи сети, которая с четырехъядерными операционный усилитель IC: IC A1: A4 реализуется.
IC: A1 служит сопротивлением преобразователя с коэффициентом усиления 1 (0 дБ). Следовательно, выходной каскад T1 не излишне обременен. Пассивный фильтр высоких частот от С5 и R10 используется для отделения отрицательного напряжения постоянная составляющая на выходе эмиттера T1. IC: IC A2 и A3 работы выпрямителя полный волны и следующей интегратор / пиковый детектор производит выходной уровень пропорциональной постоянного напряжения Ua Uf. U превышает значение опорного напряжения DC-Ур, выходное напряжение IC: A4. Транзистор Т2 начинает проводить (ток коллектора). R6-с операционной ток коллектора Т2 как делитель напряжения постоянного тока. Падение напряжения R 6 снижается. Это уменьшает смещения OTA текущего Ib и таким образом получить от Ue и Ua. Больше Ue, нижней и Ua Ib остается постоянным.
Резкий изгиб при переходе протрите неконтролируемого и управляемость (ограничитель), а также постоянство выходной уровень в пределе результаты Ua наследия езды от чрезвычайно высоким коэффициентом усиления СК: A4 и T2 транзистора этапе. Если эти чрезвычайно высоким коэффициентом усиления всегда активна (чистая операционная как компаратор), ограничитель не будет работать стабильно. Uf достигла значения Ур, (насос), цепи управления колебаться как целое и будет слишком остро реагировать. Чтобы избежать этого - чтобы ослабить системы в целом - имеет отрицательное сети обратной связи с R21 на R20 и R27 и C7 в цепи эмиттера Т2. Вы можете использовать схемы для IC: A4 также рассмотреть, в качестве активного интегратора. Однако, активное интегратором в цепи обратной связи только одного конденсатора, соединенных последовательно, и никакие дополнительные сопротивления. В данном случае это более практично, если цепь IC: A4 рассматриваться в качестве компаратора для напряжения постоянного тока. Однако, когда и близко неизменным в Уре, это должно быть сделано для перераспределения процесс C7, высоким коэффициентом усиления СК: A4 кратко резко снижается до значения около 50 (R21/R20). C7 действует в этот момент с низким реактивным сопротивлением (емкостного сопротивления). Как это значение 50, я тогда эмпирически определяется на испытательный стенд. Он выбирается так низко, что быстрые изменения в уровне УП затухают апериодически влияние на Ua. Для того, чтобы избежать нежелательных колебаний воспроизводится со всей определенностью.
Если схема работает в пределе наследие империи, IC: A4, выходное напряжение которого около 3,5 В постоянного тока ниже Ub. Так о -11,5 В постоянного тока. Это следует из напряжения база-эмиттер порога Т2 и напряжения делителя R22/R23. Только при этом 3,5 В постоянного тока ниже-Ub, ограничителя скорости можно. Перед T2 не ведет. Это имеет то преимущество, что вы должны использовать ОУ с железнодорожными к железнодорожным характеристики на выходе и позволяет выходного напряжения IC: A4 для другого использования. Это делается с Т3. До этого 3,5 В постоянного тока достигается ниже Ub, T3, происходит, - что в переходной зоне, где контур переключается на пределе наследие царства. Это гарантирует, что индикатор "LIMITED" загорается во времени, о том, что схема ограничения уровня входного сигнала.
Интегратор / пиковый детектор
Почему это двойное имя? Часть этой схемы имеет две константы контроля времени. Очень мала, состоящий (D3 незначительно) от R16 и C6, как правило, быстрого развертывания при пересечении порога управления, и в внезапного аппаратных стоимость товара УП в схеме. С6 R16 быстро на D3 (пере-) загружен. Значительно больше постоянной времени результаты от R17 и (всегда использовать тантала конденсатор для C6!) C6.
Это означает, что U почти пик выпрямленного напряжения. Для синусоидальной волны, соотношение между пиковой и средней ценность. В речевой сигнал, это менее случае. Тем не менее, это выглядит на практике это не тревожит, потому что постоянная времени R16 и С6 не так низко, чтобы "проглотить" любые быстрый всплеск. Это можно сказать и о пиковый детектор также выступает в качестве интегратора. Частичный эффект интегратора IC: A4 также несет в определенной степени способствовали. См. главу "пределы применения".
Если Ue также пульсирующего постоянного напряжения на выходе выпрямителя. Это С6 сбрасывается очень медленно через R17 и R16 также имеет гораздо более низким импедансом, D3 обеспечивает блокирование диода. Этот вид быстрого развертывания и управления медленным "Erhohlungsphase" особенно подходит для голосовых приложений, поскольку она будет короткой паузы между словами легко преодолеть. Выходной уровень остается практически постоянным.
Когда цепь начала, В. Ф. первоначально могут считать высокую стоимость, если диод D4 гарантирует, что C6 ускоренного разрядится. Без D4 это может занять долгое время будет введена в эксплуатацию на цепи.
Обычно использование
Рисунок 5 иллюстрирует медленной фазы восстановления в немедленное снижение УП, например, 12 дБ (примерно в 4). После примерно двух секунд, Ua того же размера, как и раньше. Ue увеличивается внезапно к его исходному значению, вы заметите большой разницы в Vout. Если это время постоянная, большая искажения могут акустически заметно, когда амплитуда звуковой сигнал будет ограничен временно рабочее напряжение. Однако, если регулировка времени очень мало, это не только или очень мало в крайности.
Ограничения применения
Для голосовых сигналов и музыкальных сигналов с низкой части бас (квартира ответ), эта схема работает очень хорошо. Лучше забил результаты, когда звуковой сигнал высоких частот фильтром. Рекомендуется активным Баттерворта фильтр высоких частот второго порядка с ОУ с частотой среза 100 Гц для речевых приложений также можете выбрать несколько выше частоты среза. Музыка сигналов с большим количеством басов не подходят! Для точных измерительных задач, эта схема не на всех! Вот AC (RMS) будет / DC преобразователь с сбалансированной постоянной времени вещь.
Баланс и последнее слово
Вместо того, R18 и R19 (рис. 3 и рис 4) Вы можете также использовать потенциометр. Это создало бы ограничитель порога, и, следовательно, сжатие глубине влиянием. Но, если оно является оптимизация Vout выходного напряжения для конечного пользователя, Потенциометр быть связаны между Vout и GND. Потенциометр Это не должно быть менее 10 К-ом! Рекомендуется только относительно высокого входы в контроле. Линейный вход усилителя мощности, например, с 50 K-ом входное сопротивление не является проблемой. С4 (рис. 3) используется для постоянного развязки и R9 (рис. 3) позволяет избежать емкостной нагрузки из эмиттера последователем, если долго экранированный кабель подключен. R9 без риска будет нежелательных колебаний.
Для Reichelt я все еще нахожу все Otas, я знаю: LM13600 = NE5517, LM13700 и старые добрые CA3080, формант (синтезатор) Elektor книге широко использованы в новой для реализации VCAs и фондов венчурного капитала. 3080 является древней компонент, который, в отличие от LM-типа не линеаризации диодов. Преимущества LM-части были в конечном счете "раз описано в старых Elektor. Если кто-то интересуется, может я " вне смотреть.
BurrBrown принес несколько лет назад интересным компонентом для рынка: ". Алмазов транзистор" Н 660, часть интегрирована вместе с буфером. Глядя на описание, вы можете видеть, что Diamond Транзистор это не более чем OTA! И относительно высоких частотах. Так что если вы, как OTA хотели бы работать с одним с частотой среза 850 МГц и скоростью нарастания 3000V/us которые вы хотите, но "порой BurrBrown (теперь часть Texas Instruments ) вид. Там есть еще одно здание блока семьи (OPA2662), OTA с тем же буфером, содержащим два раза.
Статьи по применению весьма интересны. Однако, следует отметить, что части так, "горячие" в том, что они развивают наименьшее макет ошибки, свою собственную жизнь в виде высокой частоты колебаний. Burr-Brown успел разработать стажера специальные шаблоны для обеспечения безопасной эксплуатации. Вы можете купить готовые доски в экспериментальных целях, а также. О том, TI все еще возможно, я не знаю.
Кстати, рекомендации для тех, кто заинтересован в основные схемы: извлекать старые вина из Elektor вас! Публикации с 1970 до почти 80-рвутся с блестящей идеи. Это было связано с отсутствием сложных компонентов, так как они существуют сегодня в изобилии, и высокие цены, даже если IC бы нужным. Так что время, например, транзисторов с дискретным ОУ, которая хорошо подходит для экспериментов. - Жаль! Это находчивость в небольшой, но сегодня немного больше.
