Kaj je operacijski ojačevalnik?

V radijski elektroniki in mikrovezjih se pogosto uporablja operacijski ojačevalnik (op-amp). Ima odlične tehnične lastnosti (TX) za ojačanje signala. Če želite razumeti obseg operacijskega sistema, morate poznati njegovo načelo delovanja, povezovalni diagram in glavni TX.

Kaj je operacijski ojačevalnik

OU - integrirano vezje (IC), katerega glavni namen je povečati vrednost enosmernega toka. Ima samo en izhod, ki se imenuje diferencial. Ta izhod ima visok faktor ojačanja signala (Ky). Op-ojačevalniki se uporabljajo predvsem pri konstrukciji vezij z negativno povratno zvezo (NFB), ki z glavnim ojačenjem TX določa Ku originalnega vezja. Operacijski ojačevalniki se ne uporabljajo samo v obliki posameznih IC, temveč tudi v različnih blokih kompleksnih naprav.

Operacijski ojačevalnik ima 2 vhoda in 1 izhod ter ima tudi izhode za priključitev vira napajanja (IP). Načelo delovanja operacijskega ojačevalnika je preprosto. Za osnovo sta vzeti 2 pravili.Pravila opisujejo preproste procese delovanja IC, ki potekajo v OS, in kako deluje IC, je jasno celo lutkam. Na izhodu je napetostna razlika (U) 0, vhodi op-amp pa skoraj ne črpajo toka (I). En vhod se imenuje neinvertiran (V+), drugi pa invertujoč (V-). Poleg tega imajo vhodi op-amp visoko odpornost (R) in skoraj ne porabijo I.

Čip primerja vrednosti U na vhodih in odda signal, ki ga predhodno ojača. Ku OU ima visoko vrednost, ki doseže 1000000. Če se na vhod nanese nizek U, potem je na izhodu mogoče dobiti vrednost, ki je enaka U vira energije (Uip). Če je U na vhodu V+ večji kot pri V-, bo izhod največja pozitivna vrednost. Ko se napaja s pozitivnim U invertirnega vhoda, bo imel izhod največjo negativno napetost.

Glavna zahteva za delovanje OS je uporaba bipolarnega IP-ja. Možno je uporabiti unipolarni IP, vendar so zmogljivosti op-amp močno omejene. Če uporabite baterijo in vzamete njeno plus kot 0, potem pri merjenju vrednosti dobite 1,5 V. Če vzamete 2 bateriji in ju povežete zaporedno, se doda U, t.j. naprava bo pokazala 3 V.

Če vzamemo negativni pol baterije kot nič, potem bo naprava pokazala 3 V. V nasprotnem primeru, če vzamemo pozitivni pol kot 0, potem dobimo -3 V. Ko točko med dvema baterijama uporabimo kot nič, dobite primitivni bipolarni IP. Zdravje op-amp lahko preverite šele, ko ga priključite na vezje.

Vrste in simboli na diagramu

Z razvojem električnega vezja se operacijski ojačevalniki nenehno izboljšujejo in pojavljajo se novi modeli.

Razvrstitev glede na uporabo:

1. Industrijska je poceni možnost.
2. Preciznost (precizna merilna oprema).
3. Elektrometrično (majhna vrednost Iin).
4. Mikromoč (poraba majhne I moči).
5. Programabilno (tokovi so nastavljeni z I eksternim).
6. Močan ali visokotokovni (dajanje večje vrednosti I za potrošnika).
7. Nizka napetost (deluje pri U<3 V).
8. Visoka napetost (namenjena za visoke vrednosti U).
9. Hiter odziv (visoka stopnja upora in frekvenca ojačanja).
10. Z nizko stopnjo hrupa.
11. Zvočni tip (nizke harmonike).
12. Za bipolarno in unipolarno vrsto električnega napajanja.
13. Razlika (zmožnost merjenja nizkega U pri visokem šumu). Uporablja se v shuntih.
14. Ojačevalne kaskade končnega tipa.
15. Specializirana.

Glede na vhodne signale so operacijski ojačevalniki razdeljeni na 2 vrsti:

1. Z 2 vhodoma.
2. S 3 vhodi. 3 vhod se uporablja za razširitev funkcionalnosti. Ima notranji OOS.

Vezje operacijskega ojačevalnika je precej zapleteno in ga nima smisla izdelovati, radioamater pa mora poznati le pravilno preklopno vezje operacijskega ojačevalnika, vendar je za to treba razumeti dekodiranje njegovih zaključkov.

Glavne oznake ugotovitev IC:

1. V+ je neinverzni vhod.
2. V- - invertni vhod.
3. Vout - izhod Vs + (Vdd, Vcc, Vcc +) - pozitivni terminal IP.
4. Vs- (Vss, Vee, Vcc-) - minus IP.

V skoraj vsakem op-amp je 5 zaključkov. Vendar pa nekatere sorte morda nimajo V-. Obstajajo modeli, ki imajo dodatne zaključke, ki širijo zmogljivosti op-amp.

Zaključkov za napajanje ni treba označiti, ker. to poveča berljivost diagrama. Izhodna moč iz pozitivnega terminala ali pola IP se nahaja na vrhu vezja.

Glavne značilnosti

Operacijski ojačevalniki, tako kot druge radijske komponente, imajo TX, ki jih lahko razdelimo na vrste:

1. Ojačevalni.
2. Vnos.
3. vikendi.
4. Energija.
5. Drift.
6. Frekvenca.
7. izvedba.

Ojačenje je glavna značilnost operacijskega ojačevalnika. Zanj je značilno razmerje med izhodnim in vhodnim signalom. Imenuje se tudi amplituda ali prenos TX, ki je predstavljen v obliki grafov odvisnosti. Vhod vključuje vse vrednosti za vhod op-amp: Rin, prednapetostne tokove (Ism) in premik (Iin), premik in največji vhodni diferencial U (Udifmax).
Icm se uporablja za upravljanje op-amp na vhodih. Iin je potreben za delovanje vhodne stopnje op-amp. Iin shift - razlika Icm za 2 vhodna polprevodnika op-amp.

Pri izdelavi vezij je treba te I upoštevati pri povezovanju uporov. Če se Iin ne upošteva, lahko to privede do ustvarjanja diferenciala U, kar bo privedlo do nepravilnega delovanja op-amp.
Udifmax - U, ki se napaja med vhodi op-amp. Njegova vrednost označuje izključitev poškodb polprevodnikov diferencialne kaskade.

Za zanesljivo zaščito med vhodi op-amp sta 2 diodi in zener dioda povezani protivzporedno. Za diferencialni vhod R je značilen R med obema vhodoma, skupni vhod R pa je vrednost med 2 vhodoma operacijskega ojačevalnika, ki sta združena in ozemljena (ozemljena). Izhodni parametri operacijskega ojačevalnika vključujejo izhod R (Rout), največji izhod U in I. Vrednost parametra Rout mora biti manjša za boljše karakteristike ojačenja.

Če želite doseči majhen Rout, morate uporabiti sledilnik oddajnika. Iout se spreminja s kolektorjem I.Energy TX so ocenjeni z največjo močjo, ki jo OS porabi. Razlog za nepravilno delovanje op-amp je širjenje TX polprevodnikov stopnje diferencialnega ojačevalnika, ki je odvisno od temperaturnih indikatorjev (temperaturni drift). Frekvenčni parametri op-amp so glavni. Prispevajo k ojačanju harmoničnih in impulznih signalov (hitrost).

V IC op-amp splošne in posebne oblike je vključen kondenzator, ki preprečuje generiranje visokofrekvenčnih signalov. Pri frekvencah z nizko vrednostjo imajo vezja velik koeficient K brez povratne informacije (OS). OS uporablja neinvertirajočo povezavo. Poleg tega se v nekaterih primerih, na primer pri izdelavi invertirnega ojačevalnika, OS ne uporablja. Poleg tega ima op-amp dinamične lastnosti:

1. Slew rate Uout (SN Uout).
2. Čas poravnave Uout (odziv op-amp pri preskoku U).

Kjer je to primerno

Obstajata 2 vrsti vezij op-amp, ki se razlikujeta po načinu povezovanja. Glavna pomanjkljivost OU je nedoslednost Ku, ki je odvisna od načina delovanja. Glavna področja uporabe so ojačevalniki: invertirajoči (IU) in neinvertirajući (NIO). V vezju NRU je Ku z U nastavljen z upori (signal je treba uporabiti na vhodu). OU vsebuje OOS zaporednega tipa. Ta povezava se izvede na enem od uporov. Postreže se samo na V-.

V DUT so signali fazno zamaknjeni. Za spremembo predznaka izhodne negativne napetosti je potrebna vzporedna povratna zveza na U. Vhod, ki ni invertiran, mora biti ozemljen. Vhodni signal se preko upora dovaja na invertni vhod.Če se neinvertirajoči vhod ozemlji, potem je razlika U med vhodi operacijskega ojačevalnika 0.

Izberete lahko naprave, ki uporabljajo OS:

1. Predojačevalniki.
2. Ojačevalniki avdio in video frekvenčnih signalov.
3. U primerjalniki.
4. Ojačevalniki.
5. Diferenciatorji.
6. Integratorji.
7. filtrirni elementi.
8. Usmerniki (povečana natančnost izhodnih parametrov).
9. Stabilizatorja U in I.
10. Analogni tip kalkulatorja.
11. ADC (analogno-digitalni pretvorniki).
12. DAC (digitalno-analogni pretvorniki).
13. Naprave za generiranje različnih signalov.
14. Računalniška tehnologija.

Operacijski ojačevalniki in njihova uporaba se pogosto uporabljajo v različni opremi.

Podobni članki: