Razumevanje ojačevalnikov medpomnilnikov: klasifikacija, načela, prednosti, aplikacije

Ojačevalniki medpomnilnikov pomagajo, da se signali premikajo iz enega dela vezja v drugega, ne da bi bili šibki ali izkrivljeni.Stvari ohranjajo stabilne, zaščitijo signal in poskrbijo, da vse deluje gladko.V tem članku boste raziskali, kaj so ojačevalniki medpomnilnikov, kako delujejo, vrste, ki so na voljo, kje se uporabljajo in zakaj so pomembni za oblikovanje vezja.

Katalog

Slika 1. ojačevalnik pufra

Pregled ojačevalnika medpomnilnika

Ojačevalnik pufra, ki ga pogosto imenujemo samo pufer, pomaga gladko prenos signalov iz enega vezja v drugega z ujemanjem njihovih električnih lastnosti.Njegova glavna naloga je preprečiti, da bi vir signala vplivala na tovora, ki je nanj povezan, kar bi sicer lahko povzročilo težave s tokom ali napetostjo.Tako ohranja signal stabilen in zanesljiv, ko se premika iz enega dela vezja v drugega.

Preprosto povedano, ojačevalnik pufra je majhno vezje, ki ščiti šibek signal pred izgubo moči in izkrivljanja.Brez pufra lahko priključitev šibkega (visoka impedanca) signala neposredno z močno (nizko impedanco) obremenitev poškoduje signal.Z ujemanjem impedance med virom in obremenitvijo pufer omogoča največji prenos moči in ohranja prvotno obliko signala nedotaknjeno.

Vrste ojačevalnikov pufra

Obstajata dve skupni vrsti ojačevalnikov pufra: napetostni puferji in trenutni puferji.Napetostni puferji ohranjajo napetost enakomerno, trenutni puferji pa tok ohranjajo stabilno.Pomagajo preprečiti, da bi en del vezja vplival na drugega, zaradi česar celoten sistem deluje bolj gladko.

Slika 2.

Ojačevalnik napetostnega pufra

Ojačevalnik napetostnega pufra je zasnovan tako, da vhodna napetost ohranja enakomerno, hkrati pa omogoča, da vozi težje obremenitve brez padca ali motenj.Ima zelo visoko vhodno impedanco, tako da komaj črpa kateri koli tok iz vira in nizko izhodno impedanco, tako da lahko na naslednjo stopnjo napaja dovolj toka.Zaradi tega je kot nalašč za izoliranje občutljivih vezij in zaščito šibkih napetostnih signalov pred vplivom povezanih naprav.

Skupna napetostna pufer vključujejo sledilca napetosti (ki uporablja operativni ojačevalnik), sledilca oddajnika (ki uporablja bipolarni stičilni tranzistor, BJT) in vir sledilca (ki uporablja terenski tranzistor, FET).Ta vezja želi ustvariti izhodno napetost, ki se tesno ujema z vhodno napetostjo, hkrati pa zagotavlja boljše vozne zmogljivosti.

Slika 3. Shema toka ojačevalnika

Trenutni ojačevalnik pufra

Trenutni ojačevalnik pufra je zasnovan za prenos toka iz enega vezja v drugo, hkrati pa preprečuje, da bi drugi vezje preobremenilo ali motilo prvo.Posebej je uporaben v sistemih, kjer je tokovni nadzor pomembnejši od napetosti.

Trenutni medpomnilnik običajno povezuje vir z nizko izhodiščem in impedanco z obremenitvijo z visoko vhodno impedanco, s čimer zagotovi, da lahko vir dostavi tok, ne da bi vplival na to, kar pride po njem.To pomaga ohranjati stabilen tok toka in preprečuje izkrivljanje signala, ki ga povzročajo učinki nalaganja.Idealen tok pufer ima ničelno vhodno impedanco, zato se ne upira dohodnemu toku in neskončno izhodno impedanco, tako da lahko ohrani enak tok ne glede na obremenitev.Ti ojačevalniki se pogosto uporabljajo pri analogni obdelavi signalov in specializiranih vezjih načina toka.

Aplikacije za ojačevalnik medpomnilnikov

Nadzor napetosti - V vezjih, ki krmilno napetost, medpomnilniki pomagajo zagotoviti, da izhod nenehno sledi vhodu.To ohranja stabilno napetost.

RF (radiofrekvenčni) sistemi - medpomnilniki ločujejo različne dele RF vezja, tako da signali ne motijo ​​drug drugega.To izboljša zmogljivost in zmanjšuje popačenje.

Zvočne naprave - Ojačevalniki pufra se uporabljajo v mikrofonih, glasbil in zvočnikih, da se zvok čist.Pomagajo pri ujemanju ravni signalov, tako da zvok ostane močan in se ne izkrivlja.

Vezja senzorjev - Senzorji, kot so tisti, ki merijo temperaturo ali tlak, pogosto dajejo šibke signale.Spodviki okrepijo te signale, da jih lahko preprosto pošljete ali preberete.

Sistemi za zbiranje podatkov - V sistemih, ki merijo ali zbirajo podatke, se med senzorjem in bralcem sedijo medpomnilniki.Pomagajo poskrbeti, da je branje natančno s preprečevanjem motenj.

Kako deluje varovalni ojačevalnik

Slika 4. Diagram pufra za enotnost

Ojačevalnik pufra ima šibek signal in ga prenese, ne da bi spremenil napetost, vendar daje signalu moč, da vozi druge dele vezja.To stori z uporabo operativnega ojačevalnika (OP-AMP), ki je nastavljen v konfiguraciji enotnosti, kar pomeni, da je izhod neposredno povezan z vhodom inverting (-).V nasprotju s tem se vhodni signal uporablja za vhod, ki ni inverting (+).Ta razporeditev prisili izhodno napetost, da se ujema z vhodno napetostjo in ustvari tako imenovano napetost.

Ker ima medpomnilnik zelo visoko vhodno impedanco, skorajda ne črpa toka iz vira, kar ščiti občutljive ali visoke impedance pred preobremenjenostjo.Hkrati ima zelo nizko izhodno impedanco, kar mu omogoča, da dostavi več toka, kar je v vezju.Ta kombinacija ohranja signal nedotaknjen, hkrati pa je dovolj močan, da se lahko napaja v obremenitve z nizko impedanco brez izkrivljanja ali padca napetosti.

Ojačevalnik pufra pretvori impedanco med različnimi stopnjami vezja.Napetost ohranja stabilno, hkrati pa povečuje trenutno sposobnost, zlasti pri povezovanju šibkih senzorjev ali virov signala na komponente, ki zahtevajo večjo moč.

Prednosti ojačevalnika

Prednosti:

• Pomaga pri povezovanju neusklajenih vezij - nemoteno povezuje dele z različno impedanco, ne da bi povzročil težave s signalom.

• Ohranja signal čist - preprečuje izkrivljanje signala pri prehodu skozi različne odseke vezja.

• ščiti vhod - ustavi izhodno obremenitev, ki vpliva na ali preobremenite vir signala.

• Izboljša pretok moči - učinkoviteje prenaša moč v naslednjo stopnjo z minimalno izgubo.

• Loči faze vezja - električno izolira vhod in izhod, da se izognete motnjam.

• Stabilna zmogljivost - ohranja enakomerno napetost, tudi ko se obremenitev spremeni.

Slabosti:

• Brez ojačanja napetosti - ne more povečati napetosti signala - izhodna je enaka kot vhod.

• Potrebuje napajanje - za delovanje je potreben zunanji vir napajanja, tudi brez ojačevalne napetosti.

• Doda kompleksnost vezja - vključuje dodatne komponente, ki morda ne bodo vedno potrebne v preprostih modelih.

• Lahko uvede zamudo pri visokih frekvencah - morda ne bo deloval dobro z zelo hitrimi ali visokofrekvenčnimi signali.

• Možno nihanje, če je slabo zasnovana - slaba postavitev ali povratne informacije lahko povzročijo neželeno vedenje signala ali hrup.

Zaključek

Ojačevalniki medpomnilnikov morda ne bodo videti veliko, vendar opravljajo pomembno delo - signali se premikajo čisto iz enega dela vezja v drugega.Ne glede na to, ali delate s senzorji, avdio zobnikom ali sistemi visoke hitrosti, medpomnilniki pomagajo, da se stvari bolje izvajajo z zaustavitvijo motenj in zaščiti šibkih signalov.Čeprav ne povečajo napetosti, ohranjajo vezje stabilno in pomagajo, da je vse povezano na pravi način.