Supraskite buferio stiprintuvus: klasifikacija, principai, pranašumai, programos

Buferio stiprintuvai padeda signalams pereiti iš vienos grandinės dalies prie kitos, nesulaukdami silpnų ar iškraipytų.Jie palaiko viską stabiliai, apsaugo signalą ir įsitikina, kad viskas veikia sklandžiai.Šiame straipsnyje jūs ištirsite, kokie yra buferio stiprintuvai, kaip jie veikia, turimi tipai, kur jie naudojami, ir kodėl jie svarbūs projektuojant grandinę.

Katalogas

1 paveikslas. Buferio stiprintuvas

Buferio stiprintuvo apžvalga

Buferio stiprintuvas, dažnai vadinamas tik buferiu, padeda sklandžiai perduoti signalus iš vienos grandinės į kitą, suderinant jų elektrines savybes.Pagrindinis jo užduotis yra sustabdyti signalo šaltinio įtaką prie jo prijungtos apkrovos, o tai kitaip galėtų sukelti problemų dėl srovės ar įtampos.Tokiu būdu signalas palaiko stabilų ir patikimą, kai juda iš vienos grandinės dalies į kitą.

Paprasčiau tariant, buferio stiprintuvas yra maža grandinė, apsauganti silpną signalą nuo galios praradimo ir iškraipymų.Be buferio, jungiant silpną (didelio stiliaus) signalą tiesiai prie stiprios (mažos impulsų) apkrovos, signalas gali sugadinti.Suderindamas šaltinio ir apkrovos varžą, buferis leidžia maksimaliai perduoti energijos perdavimą ir išlaikyti originalią signalo formą nepažeistą.

Buferio stiprintuvo tipai

Yra du įprasti buferio stiprintuvų tipai: įtampos buferiai ir srovės buferiai.Įtampos buferiai palaiko įtampą stabiliai, o srovės buferiai palaiko stabilią srovę.Jie padeda išvengti vienos grandinės dalies įtakos kitai, todėl visa sistema veikia sklandžiau.

2 paveikslas. Įtampos sekėjas su srovės padidėjimu

Įtampos buferio stiprintuvas

Įtampos buferio stiprintuvas yra sukurtas taip, kad įvesties įtampa būtų pastovi, tuo pačiu leisdama jam vairuoti sunkesnes apkrovas be jokio kritimo ar trikdžių.Jis turi labai didelę įvesties varžą, todėl ji vos nenukreipia jokios srovės iš šaltinio ir mažos išėjimo varžos, todėl ji gali tiekti pakankamai srovės kitam etapui.Dėl to jis puikiai tinka išskirti jautrias grandines ir apsaugoti silpną įtampos signalus nuo prijungtų prietaisų įtakos.

Įprastos įtampos buferio grandinės apima įtampos sekėją (kuriame naudojamas operatyvinis stiprintuvas), emiterio sekėjas (kuriame naudojamas bipolinio jungiamojo tranzistorius, BJT) ir šaltinio sekėjas (kuriame naudojamas lauko efekto tranzistorius, FET).Šiomis grandinėmis siekiama sukurti išėjimo įtampą, kuri tiksliai atitiktų įvesties įtampą, tuo pačiu užtikrinant geresnes vairavimo galimybes.

3 paveikslas. Srovės stiprintuvo schema

Dabartinis buferio stiprintuvas

Dabartinis buferio stiprintuvas yra skirtas perkelti srovę iš vienos grandinės į kitą, tuo pačiu užkertant kelią antrajai grandinei perkrauti ar trikdyti pirmąjį.Tai ypač naudinga sistemose, kur srovė yra svarbesnė už įtampą.

Dabartinis buferis paprastai jungia mažo išėjimo ir impulanso šaltinį su didelio įvesties ir impulanso apkrovomis, užtikrindamas, kad šaltinis galėtų suteikti srovę, nepadarys įtakos tai, kas ateina po jo.Tai padeda išlaikyti stabilų srovės srautą ir apsaugo nuo signalo iškraipymo, kurį sukelia apkrovos efektai.Idealus srovės buferis neturi jokios įvesties varžos, todėl jis neatsistato gaunamą srovę ir begalinę išėjimo varžą, todėl jis gali išlaikyti tą pačią srovę, nepaisant apkrovos.Šie stiprintuvai dažnai naudojami analoginiame signalo apdorojime ir specializuotose srovės režimo grandinėse.

Buferio stiprintuvo programos

Įtampos valdymas - grandinėse, kurios kontroliuojama įtampa, buferiai padeda įsitikinti, kad išėjimas stabiliai seka įvestį.Tai palaiko stabilią įtampą.

RF (radijo dažnio) sistemos - Buferiai Atskirkite skirtingas RF grandinių dalis, todėl signalai netrukdo vienas kitam.Tai pagerina našumą ir sumažina iškraipymus.

Garso įrenginiai - Buferio stiprintuvai naudojami mikrofonuose, muzikos instrumentuose ir garsiakalbiuose, kad garsas būtų aiškus.Jie padeda suderinti signalo lygius, todėl garsas išlieka stiprus ir jo nėra iškraipytas.

Jutiklio grandinės - Tokie jutikliai, tokie kaip matuojantys temperatūrą ar slėgį, dažnai suteikia silpnus signalus.Buferiai sustiprina šiuos signalus, kad juos būtų galima lengvai išsiųsti ar skaityti.

Duomenų rinkimo sistemos - Sistemose, kurios matuoja ar renka duomenis, buferiai sėdi tarp jutiklio ir skaitytojo.Jie padeda įsitikinti, kad rodmenys yra tikslūs, jei neleidžiama trukdyti.

Kaip veikia buferio stiprintuvas

4 paveikslas. Vienybės padidėjimo buferio diagrama

Buferio stiprintuvas paima silpną signalą ir perduoda jį išilgai, nekeisdamas savo įtampos, tačiau jis suteikia signalui jėgą vairuoti kitas grandinės dalis.Tai tai daro naudojant operatyvinį stiprintuvą (OP-AMP), nustatytą vienybės padidėjimo konfigūracijoje, tai reiškia, kad išvestis yra tiesiogiai prijungtas prie apversto (-) įvesties.Priešingai, įvesties signalas taikomas nevertinančiam (+) įvestims.Šis išdėstymas verčia išėjimo įtampą, kad ji atitiktų įvesties įtampą, sukurdama vadinamąją įtampos sekėją.

Kadangi buferis turi labai didelę įvesties varžą, jis beveik neturi srovės iš šaltinio, kuris apsaugo jautrius ar didelio stiliaus šaltinius nuo perkrautos.Tuo pačiu metu jis turi labai mažą išėjimo varžą, leidžiančią jai suteikti daugiau srovės viskam, kas bus šalia grandinės.Šis derinys neleidžia signalui nepažeisti, todėl jis yra pakankamai stiprus, kad galėtų patekti į mažos varžos apkrovas be iškraipymų ar įtampos kritimo.

Buferio stiprintuvas paverčia varžą tarp skirtingų grandinės etapų.Tai palaiko pastovią įtampą, tuo pačiu padidindama dabartinę galimybes, ypač sujungiant silpnus jutiklius ar signalo šaltinius su komponentais, reikalaujančiais didesnės galios.

Buferio stiprintuvo pranašumai

Privalumai:

• Padeda sujungti nesutvarkytos grandinės - sklandžiai susieja dalis su skirtinga varža, nesukeliant signalo problemų.

• Laikykite signalą švarų - apsaugo nuo signalo iškraipymo, einant per skirtingas grandinės dalis.

• Apsaugo įvestį - sustabdo išvesties apkrovą nuo signalo šaltinio įtakos arba perkrauta.

• Pagerina energijos srautą - efektyviau perduoda galią į kitą etapą su minimaliais nuostoliais.

• Atskiria grandinės stadijas - elektra izoliuoja įvestį ir išvestį, kad išvengtų trukdžių.

• Stabilus našumas - palaiko pastovią įtampą net ir keičiant apkrovą.

Trūkumai:

• Nėra įtampos amplifikacijos - jis negali padidinti signalo įtampos - išleidimas yra tas pats, kas įvestis.

• Reikia maitinimo šaltinio - reikia, kad veiktų išorinis maitinimo šaltinis, net ir nepabloginant įtampos.

• Pridėkite grandinės sudėtingumą - apima papildomus komponentus, kurių ne visada gali prireikti paprastuose dizainuose.

• Gali įvesti vėlavimą aukštais dažniais - gali neveikti labai greitų ar aukšto dažnio signalų.

• Galimas virpesiai, jei blogai suprojektuotas - blogas išdėstymas ar grįžtamasis ryšys gali sukelti nepageidaujamą signalo elgesį ar triukšmą.

Išvada

Buferio stiprintuvai gali atrodyti ne taip gerai, tačiau jie atlieka svarbų darbą - kaupdami signalus, švariai juda iš vienos grandinės dalies į kitą.Nesvarbu, ar dirbate su jutikliais, garso pavara ar greitaeigiu sistemomis, buferiai padeda daiktams geriau paleisti, sustabdydami trukdžius ir apsaugodami silpnus signalus.Nors jie nepadidina įtampos, jos saugo grandines stabiliai ir padeda viskam, kad viskas būtų sujungta teisingai.