مقدمه‌ای بر مدارات تفاضلی
مدارات تفاضلی، از جمله مدارات مهم و پرکاربرد در الکترونیک می‌باشند. مدارات تفاضلی یا تقویتکنندههای تفاضلی، نوعی تقویت‌کننده الکترونیکی هستند که تفاوت دو سیگنال ورودی را تقویت می‌کنند و قسمت مشابه(نویز) آن دو را تضعیف می‌کنند. بخش اصلی این تقویت‌کننده‌ها از دو ترانزیستور جفت‌شدۀ امیتر مشترک (یا سورس مشترک) تشکیل می‌شود. در این مقاله می‌خواهیم با آموزش رسم مدارات تفاضلی در LTSPICE آشنا شویم. جهت آشنایی بیشتر با مفهوم مدارات تفاضلی، به مقاله “تقویت کننده تفاضلی — از صفر تا صد” مراجعه کنید.
آموزش رسم مدارات تفاضلی در LTSPICE
برای رسم مدارات تفاضلی، مطابق زیر، مدار را رسم می‌کنیم:
- با استفاده از دستور op.، مقدار خروجی ۱۴.۳۳- ولت به دست می‌آید.
- مقدار گین را در اینجا نمی‌توان به دست آورد؛ برای این کار میبایست یک منبع ولتاژ آفست به شماتیک مدار افزود. در شماتیک، منبع ولتاژ ۰.۱ همان منبع ولتاژ آفست می‌باشد.
- حال منبع آفست را سوئیپ می‌کنیم تا خروجی از حالت اشباع خارج شود.
همچنین مقدار مقاومت R3 را نیز اصلاح می‌کنیم و از ۰.۷K به ۰.۸K افزایش می‌دهیم. شماتیک مدار اصلاح شده ما بصورت زیر می‌باشد:
براساس شکل بالا زمانی که ورودی ۶۶۰ میکرو ولت باشد، خروجی تقریبا برابر صفر می‌شود. حال ولتاژ آفست را ۶۶۰ میکرو ولت در نظر می‌گیریم و سوئیپ DC را نیز حذف می‌کنیم.
اکنون دستور op. را اجرا می‌کنیم؛ خروجی به دست آمده برابر ۲.۷۶ ولت می‌باشد.
اکنون مدار کاملا استاندارد است. حال می‌توانیم تحلیل AC را نیز انجام دهیم که نتیجه آن در شکل زیر رسم شده است:
بستن فیدبک برای مدار تفاضلی مثال قبل :
در این شماتیک، خروجی برابر ۸۰۸– میلی ولت می‌باشد.
حال باتوجه به اینکه بهره(گین) DC نداریم، میبایست با افزودن خازن اوضاع را بهتر کنیم. همان‌طور که مشاهده می‌کنید با اضافه کردن خازن، خروجی برابر ۶۰۰میلی ولت می‌شود. اکنون تحلیل transient را انجام می‌دهیم.
نکته : همچنین می‌توانیم با کاهش دامنه (بطور مثال ۰.۹ ولت) جلوی برش سقف سیگنال خروجی(اعوجاج) را بگیریم.
حال با اضافه کردن خازن بوت استراپ(Bootstrap) می‌توانیم مدار را اصلاح کنیم.
مقدمه ای بر IC
نحوه وارد کردن IC در LTSPICE
IC یا Integrated Circuit، یک قطعه الکترونیکی است که در داخل آن، مدار پیچیده‌ای طراحی شده است. ICها کاربردهای بسیار زیادی در زندگی امروزه ما دارند بطوریکه دربسیاری از تجهیزات و وسایل الکترونیکی موجود هستند. جهت آشنایی بیشتر با آنها می‌توانید به مقاله “آی سی (IC) چیست؟ | نحوه ساخت و انواع به زبان ساده” مراجعه نمایید.
برای افزودن IC به نرم افزار LTSPICE، ابتدا باید مدل IC خود را پیدا کرده و از قسمت toolbar نرم‌افزار، برروی گزینه Open کلیک کرده و مدل IC را اجرا می‌کنیم.
اکنون قصد داریم که آپ امپ LM741 را به LTSPICE اضافه کنیم.
ابتدا مدل LM741 را از اینترنت دانلود کرده، پس از دانلود آن را در LTSPICE اجرا می‌کنیم. اکنون باید همانند صفحه زیر مدل IC ما تعریف شده باشد.
نکته: مدل LM741 را می توان از لینک زیر دانلود کرد:
اکنون با راست کلیک کردن برروی نام مدل، گزینه Create Symbol را انتخاب می‌کنیم.
دقت شود که حتما بر روی نام مدل راست کلیک انجام شود در غیر این‌صورت گزینه Create Symbol برای شما غیرفعال خواهد بود.
اکنون با اجرای درست تمامی مراحل ذکر شده IC (مدل) LM741 به نرم‌افزار اضافه شده است و می‌توان از آن در شبیه سازی‌ها استفاده کرد.
در این مقاله با ICها و نحوه افزودن آنها به LTSPICE و همچنین مدار تفاضلی و نحوه رسم آنها آشنا شدیم. برای آشنایی با مدارهای ساده سازی شده مانند تقویتکنندههای تفاضلی(Op-Amp) به مقاله “Subcircuits چیست؟ نحوه افزودن Subcircuits به LTSPICE” مراجعه نمایید. سپاس از اینکه وقت خود را به این مقاله اختصاص دادید. تا مقاله بعدی بدرود.
