Op-amp: typ obvodu, princíp fungovania. Zosilňovač obvod na non-invertujúci operačný zosilňovač. Schéma jednosmerného napätia zosilňovač operačný zosilňovač

Tento článok sa bude považovať za štandardnú zosilňovač obvod operačný zosilňovač, a sú príklady rôznych režimoch prevádzky tohto zariadenia. K dnešnému dňu žiadny z riadiacej jednotky sa nezaobíde bez použitia operačných zosilňovačov. Jedná sa o skutočne univerzálne nástroje, ktoré vám umožní vykonávať rôzne funkcie so signálom. O tom, ako to funguje a čo presne robí to možné, aby sa týmto prístrojom a učiť sa ďalej.

invertujúci zosilňovač

Hnacie invertujúci zosilňovač op-amp je natoľko jednoduchý, môžete vidieť na obrázku. Vo svojej podstate je operačný zosilňovač (typ spojenia má za to, v tomto článku). Okrem toho sa tu:

1. Rezistor R1 pokles napätia je na hodnote, je rovnaký ako vstup.
2. V odpore R2 má tiež pokles napätia - to je rovnaký ako výstup.

V tomto prípade je pomer výstupné napätie je hodnota odporu R2 je na vstupe, pokiaľ ide o R1, ale už v znamení. S vedomím hodnoty napätia a odpor možno vypočítať zisk. K tomu, rozdeliť výstupné napätie na vstupnom napätí. V tomto operačnom zosilňovačom (spínací obvod môže mať akýkoľvek) môžu mať rovnaký zisk bez ohľadu na typ.

Spätná väzba Jobs

Spätná väzba práce - teraz jeden zásadný bod, musíte pochopiť, podrobnejšie. Predpokladám, pri vchode je určité napätie. Pre jednoduchosť bude výpočty mať hodnotu 1, V. Predpokladajme tiež, že R 1 = 10 K, R2 = 100 ohmov.

Teraz predpokladajme, že tam je nejaká nepredvídaná situácia, kvôli ktorej štádium napätie výstup bol nastavený na 0 V. Ďalšie, tam je zaujímavý vzor - dva odpory začať pracovať vo dvojiciach, spolu vytvárajú z delič napätia. Na výstupe z etapy invertujúci sa udržiava na 0,91 V. To umožňuje, aby operačný systém opraviť nezhody vstupy, a dôjde k zníženiu výstupného napätia. Preto je veľmi jednoduchá konštrukcia diagram operačných zosilňovačov, je zosilňovač signálu, ktorý realizuje funkciu čidla, napr.

A táto zmena bude pokračovať až k samým póry, pokiaľ je nastavený na výstupná hodnota je stabilný pri 10 V. To bolo v tomto okamihu na vstupoch operačného zosilňovača potenciály sú si rovné. A budú rovnaké ako potenciálu krajiny. Na druhú stranu, v prípade, že výstupné napätie zariadenia bude aj naďalej klesať, a to bude menej ako -10 V na vstupnej potenciálu sa stáva nižšia ako pri zemi. Dôsledok - výstupné napätie sa začína zvyšovať.

V tejto schéme má nevýhodu v tom, - vstupná impedancia je veľmi malá, a to najmä v zosilňovačoch s vysokou hodnotou zosilnenie napätia, ak je spätná väzba je uzavretá. Dizajn, diskutované ďalšie, zbavený všetkých týchto nedostatkov.

neinvertujúci zosilňovač

Obrázok ukazuje diagram neinvertujúci zosilňovača je operačný zosilňovač. Po analýze, môžeme vyvodiť niekoľko záverov:

1. Hodnota napätia UA rovná vstupu.
2. S delič mimo napätie UA, čo je pomer práca výstupného napätia k súčtu R1 a R1 a R2 odporov.
3. V prípade, keď je hodnota UA rovnajúca sa vstupné napätie, zisk je pomer výstupného napätia na vstup (alebo môže byť vzhľadom k odporu R2 a R1 pridať jednotku).

Táto štruktúra sa nazýva neinvertujúci zosilňovač, má prakticky nekonečné vstupná impedancia. Napríklad pre operačných zosilňovačov 411 series svoje hodnoty - 1012, prinajmenšom. A pre operačné zosilňovače s využitím bipolárnou polovodičovej tranzistor, zvyčajne vyššia ako 108 ohmov. A tu je výstupná impedancia kaskády, ako aj vo vyššie diskutovaného systému je veľmi malá - share ohmov. A je potrebné vziať do úvahy, ak je výpočet vykonaný obvody s operačnými zosilňovačmi.

Schéma AC zosilňovač

Oba režimy sú diskutované v článku predtým beží na jednosmerný prúd. Ale v prípade, že kvalita komunikačné zdroje vstupného signálu a zosilňovač slúži striedavý prúd , ktorý bude poskytovať základ pre prúd na vstupe. A je potrebné venovať pozornosť tomu, že aktuálna hodnota je extrémne malé rozmery.

V prípade, že dochádza k posilňovaniu AC signály nutné znížiť zisk na jednotu DC signál. To platí najmä v prípadoch, keď je zosilnenie napätia je veľmi veľký. Tým, že je možné výrazne znížiť vplyv napätie v šmyku, ktorá je daná na vstupné zariadenie.

Druhý príklad obvodu pre prevádzku s striedavého napätia

V tejto schéme, pri -3 dB možno vidieť sieťovú frekvenciu 17 Hz. Vyplýva to z impedancia kondenzátora na dvoch kilogramov. Preto je kondenzátor musí byť dostatočne veľký.

Vybudovať napájanie zo siete, mali by ste použiť typ obvodov neinvertujúci s operačnými zosilňovačmi. A musí mať dostatočne veľký zisk napätia. Ale tu je kondenzátor môže byť príliš veľký, takže je najlepšie, aby prestali používať. Je pravda, že je nutné vybrať ten správny šmykové napätia, rovnajúcej sa na nulovú hodnotu. A to je možné použiť delič v tvare písmena T a zvýšenie hodnoty odporu oboch odporov v obvode.

Ktorý systém je vhodnejšie použiť

Väčšina vývojárov dať svoj prednosť neinvertujúci zosilňovače, pretože majú veľmi vysokú impedanciu na vstupe. A schémy zanedbávať typu invertovanie. Ale nakoniec je tu obrovská výhoda - nie je to najnáročnejšie operačného zosilňovača, ktorý je jeho "srdce".

Okrem toho sú vlastnosti, v skutočnosti, že je oveľa lepší. A pomocou imaginárny krajiny môžu kombinovať všetky signály ľahko a nebudú mať medzi sebou nejaký vplyv. Môže byť použitý v štruktúrach a zosilňovač obvodu DC pre operačný zosilňovač. To všetko záleží na vašich potrebách.

A v poslednej dobe - v prípade, že celý systém, sa tu hovorí, je napojený na stabilný výstup druhého operačného zosilňovača. V tomto prípade je impedancia na vstupe nie je dôležité - aspoň 1 kW, aj 10, aj keď nekonečna. V tomto prípade je prvá etapa stále slúži svojmu účelu vo vzťahu k druhému.

vodičské repeater

Poháňal nasledovník operačný zosilňovač podobné vysielača postavené na bipolárneho tranzistoru. A vykonáva podobné funkcie. V skutočnosti to je non-invertujúci zosilňovač, ktorý na prvý odpor je nekonečne veľký, a druhý je nula. V tomto prípade je zisk je jednota.

Existujú špeciálne typy operačných zosilňovačov, ktoré sa používajú v technike iba pre repeater obvodov. Majú oveľa lepší výkon - zvyčajne vysokú rýchlosť. Ako príklad možno uviesť, ako je napríklad operačné zosilňovače OPA633, LM310, TL068. Ten má telo ako tranzistor, rovnako ako tri závery. Veľmi často sú tieto zosilňovače sú označované jednoducho ako nárazníky. Skutočnosť, že majú vlastnosti izolátora (veľmi vysokú vstupnú impedanciu a veľmi nízku výstupnú). O postavená na tomto princípe, a prúd zosilňovače obvod je operačný zosilňovač.

aktívny režim

V skutočnosti to je taký režim, v ktorom sú vstupy a výstupy z operačného zosilňovača nie je preťažený. V prípade, že vstupný obvod dodáva veľmi veľký signál na výstupe to jednoducho začne znižovať hladinu kolektor alebo emitor napätie. Ale keď je výstupné napätie stabilizuje na úrovni reze - za vstupy OC napätia sa nemení. V tomto rozsahu nemôže byť väčšia, než je napájacie napätie vo fáze zosilňovača.

Väčšina obvody operačných zosilňovačov sa vypočíta tak, že veľkosť je menšia ako napájacie napätie 2 V. Avšak, to všetko závisí na tom, čo sa používa špeciálne zosilňovač obvodu operačný zosilňovač. Rovnaké je obmedzenie na udržateľnosť súčasného zdroje na základe operačného zosilňovača.

Predpokladajme, že existujú v zdrojovej plávajúce zaťaženie niektorých úbytok napätia. V prípade, že prúd je normálne smer jazdy, možno nájsť podivné pri prvom zaťažení. Napríklad niekoľko perepolyusovannyh batérie. Tento návrh možno použiť na získanie jednosmerného prúdu náboj.

niektoré opatrenia

Jednoduchý zosilňovač napätie operačný zosilňovač (obvod môže byť vybraný akýkoľvek) možno vykonať doslova "na kolene". Ale je potrebné vziať do úvahy niektoré zvláštnosti. Byť istí, aby sa ubezpečil, že spätnoväzobný obvod záporne. To tiež hovorí, že je neprijateľné, aby zmiasť neinvertujúci a invertujúci vstupy zosilňovača. Okrem toho musí existovať spätná väzba reťaz pre DC. V opačnom prípade bude op amp začne rýchlo pohybovať v režime nasýtenia.

Väčšina z operačného vstupné zosilňovač diferenčné napätie je veľmi malé hodnoty. Maximálny rozdiel medzi neinvertujúci a invertujúci vstupy môže byť obmedzené na hodnotu 5 V v akejkoľvek pripojenie zdroja elektrickej energie. Ak budeme zanedbávať tento termín, bude pri vchode do pomerne veľkej hodnoty prúdov, ktoré povedú k tomu, že všetky charakteristiky okruhu bude zhoršovať.

Najhoršia vec, v tomto - fyzické zničenie operačného zosilňovača. Ako výsledok, to prestane fungovať zosilňovač obvod operačný zosilňovač úplne.

Majte na pamäti,

A samozrejme, musíme si pohovoriť o pravidlách, ktoré by mali byť dodržané pre zaistenie stabilnej a dlhodobú prevádzku operačného zosilňovača.

A čo je najdôležitejšie - DU má veľmi vysoký zisk napätia. A v prípade, že napätie medzi vstupmi zmeniť zdieľať milivoltov, výstup jeho hodnoty sa môžu významne meniť. Je preto dôležité vedieť: z výstup op-amp sa snaží, aby sa snažila zabezpečiť, že rozdiel napätie medzi vstupmi blížil (ideálne rovná) nule.

Druhé pravidlo - spotreba prúdu operačného zosilňovača je veľmi malá, doslova nanoamps. Ak je vstup nastavený na pole-tranzistory účinku, sa odhaduje, PA. Je možné urobiť záver, že tieto vstupy nemajú konzumovať prúd, bez ohľadu na to, čo sa používa operačný zosilňovač obvod - princíp činnosti zostáva rovnaký.

Ale nemyslite si, že OU je skutočne neustále mení vstupného napätia. Fyzicky, toto cvičenie je takmer nemožné, pretože tam by bol súlad s druhým pravidlom. Vzhľadom k operačnému zosilňovaču bude zhodnotenie všetkých vstupov. So spätnou väzbou externého komunikačného okruhu je prenášaný na vstupné napätie z výstupu. Výsledok - medzi vstupmi operačného zosilňovača je rozdiel napätia na nulu.

koncept feedback

To je obyčajný pojem, a to sa už používa v širšom zmysle vo všetkých oblastiach techniky. V každom riadiaceho systému má spätnoväzobný slučku, ktorá porovnáva výstupný signál a nastavenej hodnoty (referenčná). V závislosti na tom, aký je aktuálna hodnota - je korekcia v správnom smere. Pričom riadiaci systém môže byť čokoľvek, dokonca aj auto, ktoré jazdí na ceste.

Vodič stlačí na brzdu, a spätná väzba - počiatok spomalenie. Analogicky s taký jednoduchý príklad môžeme lepšie pochopiť spätnú väzbu v elektronických obvodoch. Negatívna spätná väzba - to v prípade, keď zošliapnutím brzdového pedálu auto zrýchľuje.

Spätná väzba elektronika je proces, pri ktorom dochádza k prenosu od výstupu k vstupnému signálu. Tak je tiež usadiť na vstupnom signálu. Na jednej strane je to veľmi rozumný nápad, môže to v skutočnosti sa zdá, z vonka, čo značne znižuje zisk. Takéto názory, mimochodom, zakladatelia dostali v rámci rozvojovej elektronika spätnú väzbu. Ale je potrebné si uvedomiť, podrobnejšie vo svojom dopade na operačných zosilňovačov - zvážiť praktické obvody. A je jasné, že je to pravda a mierne znižuje zisk, ale umožňuje zlepšiť niekoľko ďalších možností:

1. Vyhladenie frekvenčnú odozvu (čo vedie k ich potreby).
2. To umožňuje predvídať správanie zosilňovača.
3. Schopné eliminovať nelinearitu a skreslenie signálu.

Čím viac spätnej väzby (hovoríme o zápornej), tým menší vplyv na výkon zosilňovača s otvoreným operačným systémom. Výsledok - všetky jeho parametre závisí iba na tom, čo vlastnosti obvodu.

Stojí za to venovať pozornosť skutočnosti, že všetky operačné zosilňovače pracujúceho v režime s veľmi hlbokým spätnej väzby. Zisk napätia (jeho open-loop) môže dosiahnuť aj niekoľko miliónov. Preto je zosilňovač obvod je operačný zosilňovač je veľmi náročná na dodržanie všetkých parametrov napájania a úroveň vstupného signálu.