Precíz, +5V-ról járó egyenirányító kapcsolás

 

Manapság elterjedten használják a rail to rail műveleti erősítőket, amelyek egy tápfesszel (5V/3.3V) üzemelnek, és kimenetük táptól-tápig (sintől-sinig) kivezérelhető. Elméletileg, mert gyakorlatilag a táphoz közeli értékeknél, azért jelentkezik egy kis hiba, amelyet az alábbi grafikon szemléltet.

Mondhatnánk ez semmi, de akkor nézzük, hogy is néz ki, ha megterheljük a kimenetet.

És a hiba sokkal nagyobb, ha 3.3V-os tápfeszt használunk. Nyilván vannak különbségek az egyes gyártmányok, típusok között, de ha igazán precíz áramkörre van szükségünk, talán célszerű lenne +/-12...15V tápfeszültségről járó hagyományos analóg integrált áramköröket használni. Én legalábbis ezek a problémák között őrlődtem, amikor sikerült kitalálnom a címben szereplő áramkört. Egy egytápfeszről járó műveleti erősítővel rajzolgattam egy feszültség követő kapcsolást. Eszembe jutott a jó öreg LM339 komparátor.

Ennek a komparátornak több különlegessége is van. Az első, hogy már 2V tápfeszről is működik, egészen 36V-ig, míg a kimeneti tranzisztor 16mA elnyelésére képes. A második a bemenetének kialakítása, amely lehetővé teszi, hogy a komparátor a földtől -0,7V-ig terjedő jeleket is képes legyen feldolgozni. A harmadik, hogy open kollektoros a kimenete. Ez lehetővé teszi, hogy különböző szintillesztési feladatokban is jól használhassuk, továbbá több kimenetet párhuzamosan kötve, logikai ÉS kapcsolatot hozhatunk létre. Ha egy felhúzó ellenállást kapcsolunk a kimenetre, tulajdonképpen egy műveleti erősítőhöz jutunk. Már csak az volt a problémám, hogy a kimeneti tranzisztor is rendelkezeik 0.2V szaturációs feszültséggel, ami nem teszi lehetővé, hogy a kimenetet teljesen le tudja tenni földre. Márpedig, ha feszültséget akarunk mérni, ez sokkal fontosabb, mint hogy a + tápfeszt el tudjuk érni, mert a uC AD-k méréshatára általában csökkenthető, de a nullának nullánál kell lennie. Végül is a dióda a svédcsavar az áramkörben, mert egyrészt nem engedi, hogy a feszültség követő áramkör visszaszivattyúzza a kondi töltését, másrészt 0.7V-os feszültség eltolást végez, ami biztosítja, hogy a tranzisztor maradék feszültsége már ne tudjon kijutni a kondira.

A LM339 belsejét sematikusan megrajzoltam, hogy jobban lehessen követni az áramkör működését. Végülis, ilyen kapcsolásban rail to rail műveletoi erősítőt is használhatunk, a dióda ott is betölti a szerepét. Az alábbiakban pedig itt látható a 339 család bekötése, speciel a Texas istállójából (ez a sorozat csak 3.3V-5.5V tápfeszről üzemeltethető). Jó bütykölést!