Operačný zosilňovač - čo to je?

Ak sa o ňom chcete dozvedieť viac operačný zosilňovač, alebo ak stále neviete, čo to je, tu môžete pochopiť niečo viac o tomto type zariadení. Ďalej tieto Elektronické komponenty sú celkom používané v mnohých obvodoch, pretože sú veľmi praktické pre množstvo aplikácií.

Vďaka nim je možné spracovávať analógové signály, množstvo operácií s nimi robit porovnania atd. Dnes sú prítomné v mnohých okruhoch, ktoré používate každý deň, vrátane vašej dosky. Arduino...

Čo je operačný zosilňovač?

El koncept operačného zosilňovača sa objaví v roku 1947. Prvé boli vyrobené pomocou vákuových trubíc určených na použitie v prvých analógových počítačoch. Vďaka nim bolo možné vykonávať základné matematické operácie, ako sú sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie, odvodenie, integrácia atď. Preto sa nazývajú „operačné“ zosilňovače ...

Do roku 1964 vďaka slávnym Fairchild Semiconductor, prvý monolitický operačný zosilňovač postavený na integrovanom obvode, tak ako sú dnes distribuované, by nedorazil. Bolo to dielo inžiniera Roberta Johna Widlara a malo označenie μA702. Odtiaľ by sa vyvinul do roku 741 μA1968, bipolárneho čipu, ktorý sa stal priemyselným štandardom.

Tieto operačné zosilňovače (tiež známe ako Op Amp) sú zariadenia schopné vykonávať množstvo úloh v závislosti od umiestnenia elektronických súčastí, ktoré ho sprevádzajú. Tieto prvky budú pripevnené k jeho 5 pinov (vývod):

• - vstup: je invertujúci vstup.
• + vstup: je priamy vstup, to znamená neinvestor.
• Výkon: východ.
• + Vss: je to pozitívne kŕmenie.
• -vss: je negatívne kŕmenie.

V týchto zariadeniach niektoré veľmi zvláštne podmienky ktoré by ste mali vedieť. Napríklad:

• Neexistuje žiadny prúd, ktorý vstupuje / opúšťa invertujúce a neinvertujúce piny, pretože impedancia medzi nimi je nekonečná (v ideálnom operačnom zosilňovači).
• Diferenciálny zisk v ideálnom bude tiež nekonečný, aj keď v praxi to nie je možné, pretože pri dosiahnutí saturácie zostáva výstupné napätie konštantné.
• Potenciálny rozdiel medzi invertujúcim a neinvertujúcim vstupom musí byť nulový.
• Veľmi vysoký zisk. Ale vyvážené, to znamená, že bude rovnaké v obidvoch vstupoch. To znamená, že výstup je nulový, ak sú oba vstupy napájané rovnakými signálmi a rovnakou polaritou
• Veľmi vysoký vstupný odpor a veľmi nízky výstupný odpor.
• Ako každý iný zosilňovač môžu dosiahnuť svoj bod nasýtenia. V tom čase sa výstupný signál nebude ďalej zvyšovať, aj keď sa rozdiel medzi signálmi zvyšuje.
• Šírka pásma je tiež v ideálnom prípade nekonečná, ale v skutočnom prípade to nie je možné. Toto označuje frekvenčný rozsah, v ktorom je daná prevádzková funkcia udržiavaná presná.

A ako naznačuje jeho názov, operačný zosilňovač je zariadenie, ktoré dokáže zosilniť akýkoľvek typ signálu (napätie alebo intenzita), striedavý aj jednosmerný prúd. A to stačí na vykonanie množstva operácií podľa konfigurácií alebo režimov, ktoré uvidíme v nasledujúcej časti ...

Prevádzkové režimy

Na operačnom zosilňovači je pekné to, že môže konfigurovať rôznymi spôsobmi takže môžete pracovať inak:

Investor

Operačný zosilňovač môže fungovať ako zosilňovač napätia investor a nie investor. Ak to urobíte ako invertor, výstupné napätie je vo fázovej opozícii so vstupným napätím (namiesto rovnakej fázy ako v prípade neinvertorov).

Mali by ste tiež vedieť, že s nimi môžu spolupracovať obaja prúd trvalý aj striedavý prúd v tomto type konfigurácie. V prípade striedavého prúdu bude kondenzátor C1 zaradený do série a tesne pred R1.

V takom prípade profit možno vypočítať podľa vzorca:

A_v = - R.₂ / R.₁

Zatiaľ čo môžete tiež vypočítať odpor ktorý sa pripája na vstup a na zem s:

R₃ = R₁ R₂ / R.₁ + R₂

Nie investor

Operačný zosilňovač nie investor bude napájaný neinvertujúcim vstupom a výstupný signál je vo fáze so vstupom. V tomto prípade môže v tejto konfigurácii fungovať aj na jednosmerný prúd ako striedavý prúd, keď sa v druhom prípade pridajú dva kondenzátory, C1 v priamom vstupe a C2 v sérii medzi R1 a zemou.

V takom prípade sa zisk počíta inak:

A_v = R₁ + R₂ / R.₁

Zatiaľ čo tretí odpor stále sa počíta s rovnakým vzorcom ako v invertore ...

Sčítač napätia

Operačný zosilňovač sa dá zvyknúť na zmiešať signály vstupy z rôznych zdrojov. Tento typ obvodu využíva niekoľko vstupov (až do maxima 10, hoci na obrázku sú iba 3).

Čo sa tu stane, je to, že intenzita prúdu sa rovná súčtu čiastkových prúdov vstupov (stanovených Kirchhoffovým zákonom):

I_i = Ja₁ + I₂ + I₃

Každá z týchto intenzít, uplatnenie Ohmov zákon, bude záležať de:

I₁ = V₁ / R.₁

I₂ = V₂ / R.₂

I₃ = V₃ / R.₃

Pretože intenzita vstupného prúdu má rovnakú hodnotu a je v opačnom znamienku ako výstupný prúd, možno určiť, že:

I_i = - Ja_o

Preto možno určiť, že: výstupné napätie bude:

V_o = Ja_o R₄ = -I_i R₄

V tomto prípade opäť pridanie kondenzátory mohlo by to fungovať aj s AC ...

Odpočítavač napätia

V tomto prípade ide o diferenciálny zosilňovač ktorú tvorí investor a neinvestor. Môže sa použiť na odčítanie striedavých a jednosmerných prúdov, bude stačiť zaradiť alebo odobrať kondenzátory do série s rezistormi ich vstupov.

V takom prípade výstupné napätie bude:

V_o = V_o1 + V_o2 = R₄ / R.₁ (V_o1 + V_o2)

Komparátor

V konfigurácii ako komparátor, budú sa porovnávať dve veličiny rovnakého typu signálu a výstupný signál bude indikovať, či sú hodnoty vstupov rovnaké alebo nie. To znamená, že môže nastať nasledovné:

Ak V_i1 <V_i2  výstup V._o bude to pozitívne.

Ak V_i1 > V_i2  výstup V._o bude negatívny.

Musíte mať na pamäti, že ak sa obvod používa v otvorená slučka (bez spätnoväzbového odporu) sa bude správať ako komparátor napätia.

Iné nastavenia

Môže byť konfigurovať ďalšie spôsoby Pre tieto operačné zosilňovače ich zapojte do kaskády a dokonca vymeňte rezistory potenciometrmi, aby ste vytvorili zosilňovače s variabilným ziskom, ako integrátor, derivát, ako prevodník, pre logaritmické a exponenciálne funkcie, komparátor okien atď. Ale tieto sú menej časté ako tie, ktoré som popísal vyššie ...​

aplikácie

L aplikácie týchto operačných zosilňovačov môže byť viac. Určite ste ich použili. V skutočnosti sú prítomné na niektorých vývojových doskách, v digitálnych kalkulačkách, vo filtroch zvukových systémov (vysoká priepusť, low pass, šírka pásma, aktívne filtre, oscilátory), v predzosilňovačoch a vyrovnávacích pamätiach audio / video, v regulátoroch, prevodníkoch, adaptéroch úrovne (napr. CMOS-TTL, ...), presných usmerňovačoch, aby sa zabránilo efektu načítania atď.

Su všestrannosť Je to preto, lebo môžu fungovať ako komparátory signálu, sledovače napätia, neinvertujúce zosilňovače, invertujúca sčítačka, ako invertujúca sčítačka, ako integrátor, bočník, prevodník prúdu na napätie, pre logaritmické alebo exponenciálne funkcie, ako digitálne / analógové prevodníky, atď.

Najpoužívanejšie operačné zosilňovače

Ak ste výrobca alebo robíte nejaký DIY projekt, určite budete chcieť niečo z toho vedieť najbežnejšie modely operačných zosilňovačov, Napríklad:

• μA709M
• LM741
• LM1458
• LM358N
• LM324
• Nenašli sa žiadne produkty.
• Nenašli sa žiadne produkty.
• Nenašli sa žiadne produkty.
• OP07
• MAX4238
• Nenašli sa žiadne produkty.
• LM339
• CA 3130
• CA 3140
• TL071
• TL082
• IC747