మోస్ఫెట్ మరియు ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించి ప్రోగ్రామబుల్ లాభం యాంప్లిఫైయర్

కొలత పరిశ్రమలో, ప్రోగ్రామబుల్ గెయిన్ యాంప్లిఫైయర్ (పిజిఎ) చాలా కీలకమైన ఫంక్షనల్ బ్లాక్. మీరు ఎలక్ట్రానిక్ i త్సాహికులు లేదా కళాశాల విద్యార్థి అయితే, చాలా చిన్న వోల్టేజ్‌లను చాలా విలువైనదిగా కొలిచే మల్టీమీటర్ లేదా ఓసిల్లోస్కోప్‌ను మీరు బహుశా చూశారు, ఎందుకంటే సర్క్యూట్‌లో శక్తివంతమైన కొలత ప్రక్రియకు సహాయపడే శక్తివంతమైన ADC తో పాటు అంతర్నిర్మిత PGA ఉంది.

ఈ రోజుల్లో, షెల్ఫ్ ఆఫ్ PGA యాంప్లిఫైయర్ ఒక ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత, వినియోగదారు-ప్రోగ్రామబుల్ లాభ కారకంతో ఇన్వర్టింగ్ కాని యాంప్లిఫైయర్ను అందిస్తుంది. ఈ రకమైన పరికరం చాలా ఎక్కువ ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్, విస్తృత బ్యాండ్విడ్త్ మరియు ఐసిలో నిర్మించిన ఎంచుకోదగిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ సూచనను కలిగి ఉంది. కానీ ఈ లక్షణాలన్నీ ఖర్చుతో వస్తాయి, మరియు నాకు, సాధారణ అనువర్తనం కోసం చిప్ యొక్క ఖరీదైన ధర పెట్టడం విలువైనది కాదు.

కాబట్టి ఈ పరిస్థితులను అధిగమించడానికి, నేను ఒక ఆప్-ఆంప్, మోస్ఫెట్ మరియు ఆర్డునోలతో కూడిన ఒక అమరికతో వచ్చాను, దీని ద్వారా నేను ఆప్-ఆంప్ యొక్క లాభాలను ప్రోగ్రామాటిక్‌గా మార్చగలిగాను. కాబట్టి, ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, మీ స్వంత ప్రోగ్రామబుల్ గెయిన్ యాంప్లిఫైయర్‌ను LM358 op-amp మరియు MOSFETS తో ఎలా నిర్మించాలో నేను మీకు చూపించబోతున్నాను మరియు పరీక్షతో పాటు సర్క్యూట్ యొక్క కొన్ని లాభాలు మరియు నష్టాలను నేను చర్చిస్తాను.

Op-Amp యొక్క ప్రాథమికాలు

ఈ సర్క్యూట్ యొక్క పనిని అర్థం చేసుకోవడానికి, కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ ఎలా పనిచేస్తుందో తెలుసుకోవడం చాలా ముఖ్యం. ఈ op-amp టెస్టర్ సర్క్యూట్‌ను అనుసరించడం ద్వారా Op-amp గురించి మరింత తెలుసుకోండి.

పై చిత్రంలో, మీరు కార్యాచరణ-యాంప్లిఫైయర్ చూడవచ్చు. యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రాథమిక పని ఏమిటంటే, ఇన్పుట్ సిగ్నల్‌ను విస్తరించడం, యాంప్లిఫికేషన్‌తో పాటు, ఆప్-ఆంప్ మొత్తం, డిఫరెన్సియేట్, ఇంటిగ్రేట్ వంటి వివిధ ఆపరేషన్లను కూడా చేయగలదు. ఇక్కడ సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్ మరియు డిఫరెన్షియల్ యాంప్లిఫైయర్ గురించి మరింత తెలుసుకోండి.

Op-amp కి మూడు టెర్మినల్స్ మాత్రమే ఉన్నాయి. (+) గుర్తుతో ఉన్న టెర్మినల్‌ను నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ అంటారు, మరియు (-) గుర్తుతో ఉన్న టెర్మినల్‌ను ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ అంటారు. ఈ రెండు టెర్మినల్స్ కాకుండా, మూడవ టెర్మినల్ అవుట్పుట్ టెర్మినల్.

ఒక ఆప్-ఆంప్ రెండు నియమాలను మాత్రమే అనుసరిస్తుంది

1. Op-amp ఇన్‌పుట్‌లలో లేదా వెలుపల ప్రస్తుత ప్రవాహాలు లేవు.
2. ఆప్-ఆంప్ ఇన్పుట్లను ఒకే వోల్టేజ్ స్థాయిలో ఉంచడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

కాబట్టి ఆ రెండు నియమాలను క్లియర్ చేయడంతో, మేము ఈ క్రింది సర్క్యూట్లను విశ్లేషించవచ్చు. అలాగే, వివిధ ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత సర్క్యూట్ల ద్వారా వెళ్ళడం ద్వారా ఆప్-ఆంప్ గురించి మరింత తెలుసుకోండి.

ప్రోగ్రామబుల్ లాభం యాంప్లిఫైయర్ వర్కింగ్

పై బొమ్మ నా ముడి PGA యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సర్క్యూట్ అమరిక గురించి మీకు ప్రాథమిక ఆలోచనను ఇస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్లో, ఆప్-ఆంప్ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ వలె కాన్ఫిగర్ చేయబడింది మరియు ఇన్వర్టింగ్ కాని సర్క్యూట్ అమరికతో మనందరికీ తెలిసినట్లుగా, ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్ లేదా ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ను మార్చడం ద్వారా ఆప్-ఆంప్ యొక్క లాభాలను మార్చవచ్చు, పై సర్క్యూట్ అమరిక నుండి మీరు చూడగలిగినట్లుగా, op-amp యొక్క లాభాలను మార్చడానికి నేను ఒక సమయంలో MOSFET లను మార్చాలి.

పరీక్ష విభాగంలో, నేను ఒక సమయంలో MOSFET లను మార్చాను మరియు కొలిచిన విలువలను ఆచరణాత్మక విలువలతో పోల్చాను, మరియు మీరు దిగువ "సర్క్యూట్‌ను పరీక్షించడం" విభాగంలో ఫలితాలను గమనించవచ్చు.

భాగాలు అవసరం

1. ఆర్డునో నానో - 1
2. LM358 IC - 1
3. LM7805 రెగ్యులేటర్ - 1
4. BC548 జెనెరిక్ NPN ట్రాన్సిస్టర్ - 2
5. BS170 జెనరిక్ ఎన్-ఛానల్ మోస్ఫెట్ - 2
6. 200 కె రెసిస్టర్ - 1
7. 50 కె రెసిస్టర్ - 2
8. 24 కె రెసిస్టర్ - 2
9. 6.8 కె రెసిస్టర్ - 1
10. 1 కె రెసిస్టర్ - 4
11. 4.7 కె రెసిస్టర్ - 1
12. 220 ఆర్, 1% రెసిస్టర్ - 1
13. స్పర్శ స్విచ్ సాధారణం - 1
14. అంబర్ LED 3mm - 2
15. బ్రెడ్ బోర్డ్ జెనెరిక్ - 1
16. జంపర్ వైర్లు జెనెరిక్ - 10
17. విద్యుత్ సరఫరా ± 12 వి - 1

బొమ్మ నమునా

ప్రోగ్రామబుల్ గెయిన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రదర్శన కోసం, స్కీమాటిక్ సహాయంతో టంకము లేని బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో సర్క్యూట్ నిర్మించబడింది; బ్రెడ్‌బోర్డ్ యొక్క అంతర్గత పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్‌ను తగ్గించడానికి, అన్ని భాగాలు వీలైనంత దగ్గరగా ఉంచబడ్డాయి.

నా బ్రెడ్‌బోర్డులో వైర్‌ల సమూహం ఎందుకు ఉందని మీరు ఆలోచిస్తున్నారా? బ్రెడ్‌బోర్డులోని అంతర్గత గ్రౌండ్ కనెక్షన్‌లు చాలా పేలవంగా ఉన్నందున మంచి గ్రౌండ్ కనెక్షన్‌ని ఇవ్వమని నేను మీకు చెప్తాను.

ఇక్కడ సర్క్యూట్లోని ఆప్- ఆంప్ నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్గా కాన్ఫిగర్ చేయబడింది మరియు 7805 వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ నుండి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ 4.99 వి.

రెసిస్టర్ R6 కోసం కొలిచిన విలువ 6.75K మరియు R7 220.8R. ఈ రెండు రెసిస్టర్లు వోల్టేజ్ డివైడర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇది ఆప్-ఆంప్ కోసం ఇన్‌పుట్ టెస్ట్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. రెసిస్టర్లు R8 మరియు R9 ట్రాన్సిస్టర్ T3 మరియు T4 యొక్క ఇన్పుట్ బేస్ ప్రస్తుత పరిమితం ఉపయోగిస్తారు. రెసిస్టర్లు R10 మరియు R11 లేకపోతే, అది సర్క్యూట్ డోలనం కారణమవుతుంది, MOSFET లు T1 & T2 మార్పిడి వేగాన్ని పరిమితం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ఈ బ్లాగులో, BJT కాకుండా MOSFET ను ఉపయోగించటానికి కారణం మీకు చూపించాలనుకుంటున్నాను, అందువల్ల సర్క్యూట్ అమరిక.

PGA కోసం Arduino కోడ్

ఇక్కడ ఆర్డినో నానో ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ మరియు మోస్ఫెట్ల గేటును నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, మరియు వోల్టేజ్ స్థాయిలను చూపించడానికి మల్టీమీటర్ ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే ఆర్డునో యొక్క అంతర్నిర్మిత ADC చాలా తక్కువ పని చేస్తుంది, తక్కువ కొలత విషయానికి వస్తే వోల్టేజ్ స్థాయిలు.

ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం పూర్తి ఆర్డునో కోడ్ క్రింద ఇవ్వబడింది. ఇది చాలా సులభమైన ఆర్డునో కోడ్ కాబట్టి మనం ఏ లైబ్రరీలను చేర్చాల్సిన అవసరం లేదు. కానీ కోడ్‌లో చూపిన విధంగా మేము కొన్ని స్థిరాంకాలు మరియు ఇన్‌పుట్ పిన్‌లను నిర్వచించాల్సిన అవసరం ఉంది.

గర్జన సెటప్ () రీడ్ మరియు అన్ని ఇన్పుట్లను మరియు ప్రతిఫలాన్ని వ్రాసే ఆపరేషన్ అవసరాన్ని వంటి నిర్వహిస్తారు పేరు ప్రధాన ఫంక్షనల్ బ్లాక్.

# BS170_WITH_50K_PIN 9 ను నిర్వచించండి # BS170_WITH_24K_PIN 8 # నిర్వచించండి BC548_WITH_24K_PIN 7 # నిర్వచించండి BC548_WITH_50K_PIN 6 # నిర్వచించండి BUTTON_PIN 5 # నిర్వచించండి. int debounce_counter = 0; శూన్య సెటప్ () {పిన్‌మోడ్ (BS170_WITH_50K_PIN, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (BS170_WITH_24K_PIN, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (BC548_WITH_24K_PIN, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (BC548_WITH_50K_PIN, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (LED_PIN1, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (LED_PIN2, OUTPUT); పిన్‌మోడ్ (BUTTON_PIN, INPUT); oid శూన్య లూప్ () {bool val = DigitalRead (BUTTON_PIN); // (val == LOW) {debounce_counter ++ ఉంటే ఇన్పుట్ విలువను చదవండి; if (debounce_counter> PRESSED_CONFIDENCE_LEVEL) {debounce_counter = 0; button_is_pressed ++; } if (button_is_pressed == 0) {DigitalWrite (BS170_WITH_50K_PIN, HIGH); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_24K_PIN, LOW);డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_24K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN1, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN2, LOW); } if (button_is_pressed == 2) {DigitalWrite (BS170_WITH_24K_PIN, HIGH); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_24K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN1, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN2, HIGH); } if (button_is_pressed == 3) {DigitalWrite (BC548_WITH_24K_PIN, HIGH); డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_24K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN1, HIGH); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN2, HIGH); } if (button_is_pressed == 1) {DigitalWrite (BC548_WITH_50K_PIN, HIGH); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_50K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BS170_WITH_24K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (BC548_WITH_24K_PIN, LOW); డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN1, HIGH);డిజిటల్ రైట్ (LED_PIN2, LOW); } if (button_is_pressed> = 4) {button_is_pressed = 0; }}}

ప్రోగ్రామబుల్ లాభం యాంప్లిఫైయర్ కోసం లెక్కలు

PGA యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ కోసం కొలిచిన విలువలు క్రింద చూపించబడ్డాయి.

విన్ = 4.99 వి R7 = 220.8 Ω R6 = 6.82 KΩ R5 = 199.5K R4 = 50.45K R3 = 23.99K R2 = 23.98K R1 = 50.5K

గమనిక! రెసిస్టర్ యొక్క కొలిచిన విలువలు చూపబడతాయి ఎందుకంటే కొలిచిన రెసిస్టర్ విలువలతో మనం సైద్ధాంతిక విలువలు మరియు ఆచరణాత్మక విలువలను దగ్గరగా పోల్చవచ్చు.

ఇప్పుడు వోల్టేజ్ డివైడర్ కాలిక్యులేటర్ నుండి లెక్కింపు క్రింద చూపబడింది,

వోల్టేజ్ డివైడర్ యొక్క అవుట్పుట్ 0.1564 వి

4 రెసిస్టర్‌ల కోసం నాన్-ఇన్వర్టింగ్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లాభం లెక్కిస్తోంది

R1 ఎంచుకున్న రెసిస్టర్ అయినప్పుడు వోట్ చేయండి

వోట్ = (1+ (199.5 / 50.5)) * 0.1564 = 0.77425 వి

R2 ఎంచుకున్న రెసిస్టర్ అయినప్పుడు వోట్ చేయండి

Vout = (1+ (199.5 / 23.98)) * 0.1564 = 1.45755 వి

R3 ఎంచుకున్న రెసిస్టర్ అయినప్పుడు వోట్ చేయండి

Vout = (1+ (199.5 / 23.99%)) * 0.1564 = 1.45701V

R4 ఎంచుకున్న రెసిస్టర్ అయినప్పుడు వోట్ చేయండి

వోట్ = (1+ (199.5 / 50.45)) * 0.1564 = 0.77486 వి

సైద్ధాంతిక మరియు ఆచరణాత్మక విలువలను సాధ్యమైనంత దగ్గరగా పోల్చడానికి నేను అన్నీ చేశాను.

అన్ని లెక్కలు పూర్తయిన తరువాత, మేము పరీక్షా విభాగానికి వెళ్ళవచ్చు.

ప్రోగ్రామబుల్ గెయిన్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ యొక్క పరీక్ష

MOSFET T1 ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు పై చిత్రం మీకు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను చూపుతుంది, అందువల్ల కరెంట్ రెసిస్టర్ R1 ద్వారా ప్రవహిస్తుంది .

ట్రాన్సిస్టర్ టి 4 ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు పై చిత్రం మీకు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ చూపిస్తుంది, అందువల్ల కరెంట్ రెసిస్టర్ ఆర్ 4 ద్వారా ప్రవహిస్తుంది .

MOSFET T2 ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు పై చిత్రం మీకు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను చూపుతుంది, అందువల్ల కరెంట్ రెసిస్టర్ R2 ద్వారా ప్రవహిస్తుంది .

ట్రాన్సిస్టర్ టి 3 ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు పై చిత్రం మీకు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ చూపిస్తుంది, అందువల్ల కరెంట్ రెసిస్టర్ ఆర్ 3 ద్వారా ప్రవహిస్తుంది .

T1, T2 MOSFET లు మరియు T3, T4 ట్రాన్సిస్టర్‌లు అని మీరు స్కీమాటిక్ నుండి చూడవచ్చు. కాబట్టి MOSFET లను ఉపయోగించినప్పుడు, లోపం 1 నుండి 5 mV పరిధిలో ఉంటుంది, కానీ ట్రాన్సిస్టర్‌లను స్విచ్‌లుగా ఉపయోగించినప్పుడు మేము 10 నుండి 50 mV పరిధిలో లోపం పొందుతున్నాము.

పై ఫలితాలతో, మోస్ఫెట్ ఈ రకమైన అనువర్తనానికి గోటో పరిష్కారం అని స్పష్టమవుతుంది మరియు ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఆఫ్‌సెట్ లోపం కారణంగా సైద్ధాంతిక మరియు ఆచరణాత్మక లోపాలు సంభవించవచ్చు.

గమనిక! దయచేసి పరీక్ష కోసం నేను రెండు LED లను జోడించాను మరియు మీరు వాటిని అసలు స్కీమాటిక్‌లో కనుగొనలేకపోయారని గమనించండి, ఇది ఏ పిన్ చురుకుగా ఉందో చూపించడానికి బైనరీ కోడ్‌ను చూపుతుంది

ప్రోగ్రామబుల్ లాభం యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లాభాలు

వంటి ఈ సర్క్యూట్ చౌకగా, సులభంగా, మరియు సాధారణ ఉంది, ఇది అనేక అనువర్తనాల్లో అమలు చేయవచ్చు.

ఇక్కడ మోస్ఫెట్ అన్ని విద్యుత్తులను రెసిస్టర్ ద్వారా భూమికి పంపించే స్విచ్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది, అందుకే ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం ఖచ్చితంగా లేదు, మరియు నా పరిమిత సాధనాలు మరియు పరీక్ష పరికరాలతో, వివిధ ఉష్ణోగ్రతల ప్రభావాలను నేను మీకు చూపించలేకపోయాను. సర్క్యూట్.

MOSFET లతో పాటు BJT ని ఉపయోగించడం యొక్క లక్ష్యం ఏమిటంటే, ఈ రకమైన అనువర్తనానికి BJT ఎంత పేలవంగా ఉంటుందో నేను మీకు చూపించాలనుకుంటున్నాను.

ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్లు మరియు ఇన్పుట్ రెసిస్టర్ల విలువలు KΩ పరిధిలో ఉండాలి, ఎందుకంటే తక్కువ రెసిస్టర్ విలువలతో, ఎక్కువ కరెంట్ MOSFET ద్వారా ప్రవహిస్తుంది, తద్వారా MOSFET అంతటా ఎక్కువ వోల్టేజ్ పడిపోతుంది, అనూహ్య ఫలితాలను కలిగిస్తుంది.

మరింత వృద్ధి

అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దాలను తిరస్కరించడానికి ఫిల్టర్‌ను జోడించగలిగే విధంగా దాని పనితీరును మెరుగుపరచడానికి సర్క్యూట్‌ను మరింత సవరించవచ్చు.

ఈ పరీక్షలో LM358 జెల్లీ బీన్ ఆప్-ఆంప్ ఉపయోగించబడుతున్నందున, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ వద్ద ఆప్-ఆంప్ యొక్క ఆఫ్‌సెట్ లోపాలు ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తున్నాయి. కాబట్టి LM358 కాకుండా ఇన్స్ట్రుమెంటల్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా దీన్ని మరింత మెరుగుపరచవచ్చు.

ఈ సర్క్యూట్ కేవలం ప్రదర్శన ప్రయోజనాల కోసం మాత్రమే తయారు చేయబడింది. మీరు ఈ సర్క్యూట్‌ను ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్‌లో ఉపయోగించడం గురించి ఆలోచిస్తుంటే, సంపూర్ణ స్థిరత్వాన్ని సాధించడానికి మీరు ఛాపర్ రకం ఆప్-ఆంప్ మరియు హై ప్రెసిషన్ 0.1 ఓంస్ రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగించాలి.

మీరు ఈ కథనాన్ని ఇష్టపడ్డారని మరియు దాని నుండి క్రొత్తదాన్ని నేర్చుకున్నారని నేను ఆశిస్తున్నాను. మీకు ఏమైనా సందేహం ఉంటే, మీరు ఈ క్రింది వ్యాఖ్యలలో అడగవచ్చు లేదా వివరణాత్మక చర్చ కోసం మా ఫోరమ్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.