Operatīvie pastiprinātāji

Kas ir operatīvie pastiprinātāji?

Operacionālie pastiprinātāji ir pamatelementi Analogās elektroniskās shēmas . Tās ir lineāras ierīces ar visām līdzstrāvas pastiprinātāja īpašībām. Mēs varam izmantot ārējos rezistorus vai kondensatorus, lai Op Amp ir daudz dažādu veidu, kā padarīt tos par dažādiem pastiprinātāju veidiem, piemēram, invertējošais pastiprinātājs, ne invertējošais pastiprinātājs, sprieguma sekotājs, salīdzinātājs, diferenciālais pastiprinātājs, summējošais pastiprinātājs, integrators utt. OPAMP var būt viens, dual, quad utt. OPAMP, piemēram, CA3130, CA3140, TL0 71, LM311 utt., ir lielisks sniegums ar ļoti zemu ieejas strāvu un spriegumu. Ideālajam Op Amp papildus trim termināliem ir trīs svarīgi termināļi. Ieejas spailes ir Inverting input un Nonverting input. Trešais terminālis ir izeja, kas var nogrimt, un avots strāvu un spriegumu. Izejas signāls ir pastiprinātāju pieaugums, kas reizināts ar ieejas signāla vērtību.

5 ideālas Op Amp rakstzīmes:

1. Atveriet cilnes pastiprinājumu

Atvērtās cilpas pieaugums ir Op Amp pastiprinājums bez pozitīvas vai negatīvas atsauksmes. Ideālam OP pastiprinātājam vajadzētu būt bezgalīgam atvērtas cilpas pieaugumam, bet parasti tas svārstās no 20 000 līdz 2 00 000.

2. Ieejas pretestība

Tā ir ieejas sprieguma attiecība pret ieejas strāvu. Tam jābūt bezgalīgam bez strāvas noplūdes no padeves līdz ieejām. Bet lielākajā daļā Op ampēru būs dažas Pico ampēra strāvas noplūdes.

3. Izejas pretestība

Ideālajam Op Amp vajadzētu būt nullei izejas pretestībai bez jebkādas iekšējas pretestības. Lai tas varētu piegādāt pilnu strāvu slodzei, kas savienota ar izeju.

4. Joslas platums

Ideālajam Op Amp jābūt ar bezgalīgu frekvences reakciju, lai tas varētu pastiprināt jebkuru frekvenci no līdzstrāvas signāliem līdz augstākajām maiņstrāvas frekvencēm. Bet lielākajai daļai Op pastiprinātāju ir ierobežots joslas platums.

5. Kompensācija

Op Amp izejai jābūt nullei, ja sprieguma starpība starp ieejām ir nulle. Bet lielākajā daļā Op ampēru izeja nebūs nulle, kad tā būs izslēgta, bet no tās būs minūtes spriegums.

OPAMP tapas konfigurācija:

Tipiskajā Op Amp būs 8 tapas. Šie ir

Pin1 - nobīde Null

Pin2 - invertējošā ieeja INV

Pin3 - neinvertējoša ieeja Non-INV

Pin4 - Zeme - negatīva piegāde

Pin5 - nobīde Null

Pin6 - izeja

Pin7 - pozitīvs piedāvājums

Pin8 - Strobe

4 veidu ieguvumi OPAMP:

Sprieguma pieaugums - spriegums iekšā un spriegums ārā

Pašreizējais pieaugums - pašreizējā un izejošā

Transvadītspēja - spriegums un strāva

Trans pretestība - strāva un sprieguma izeja

Operatīvā pastiprinātāja darbība:

Šeit mēs izmantojām LM358 operatīvo pastiprinātāju. Parasti neinvertējoša ieeja ir jāpiešķir izspiešanai, un invertējošā ieeja ir reālais pastiprinātājs, kas to savieno ar 60 k pretestības atgriezenisko saiti no izejas uz ieeju. Rezistors 10k ir sērijveidā savienots ar kondensatoru, un ķēdei tiek piegādāts 1 V sinusoidālā viela, tagad mēs redzēsim, kā pieaugumu regulēs R2 / R1 = 60k / 10k = 6 pieaugums, tad izeja ir 6 V . Ja mēs mainām pastiprinājumu par 40, tad izeja ir 4 V sinusa viļņa.

Video par darbības pastiprinātāja darbību

Parasti tas ir divējāda strāvas padeves pastiprinātājs, to var viegli konfigurēt vienā barošanas blokā, izmantojot pretestības tīklu. Šajā gadījumā rezistori R3 un R4 novieto spriegumu uz pusi no barošanas sprieguma pāri neinvertējošajai ieejai, kā rezultātā izejas spriegums ir arī puse no barošanas sprieguma, veidojot sava veida novirzes sprieguma pretestības R3 un R4 var būt jebkura vērtība no 1k līdz 100k, bet visos gadījumos tiem jābūt vienādiem. Neinvertējošai ieejai ir pievienots papildu 1 F kondensators, lai samazinātu konfigurācijas radīto troksni. Šai konfigurācijai ir nepieciešams izmantot sakabes kondensatorus ieejai un izejai.

3 OPAMP lietojumprogrammas:

1. Pastiprināšana

Pastiprinātais izejas signāls no Op Amp ir atšķirība starp diviem ieejas signāliem.

Iepriekš redzamā diagramma ir Op Amp vienkāršais savienojums. Ja abām ieejām tiek piegādāts viens un tas pats spriegums, tad Op Amp ņems starpību starp diviem spriegumiem un tas būs 0. Op Amp to reizinās ar tā pieaugumu 1 000 000, tāpēc izejas spriegums ir 0. Kad 2 volti ir dota vienai ieejai un 1 volts otrā, tad Op Amp ņems atšķirību un reizinās ar pastiprinājumu. Tas ir 1 volts x 1 000 000. Bet šis pieaugums ir ļoti liels, tāpēc, lai samazinātu pieaugumu, atgriezeniskā saite no izejas uz ieeju parasti tiek veikta caur rezistoru.

Invertējošais pastiprinātājs:

Iepriekš parādītā shēma ir invertējošs pastiprinātājs, kura neinvertējošā ieeja ir pievienota zemei. Divi rezistori R1 un R2 ir savienoti ķēdē tādā veidā, ka R1 baro ieejas signālu, bet R2 atgriež izeju Inverting ieejā. Šeit, kad ieejas signāls ir pozitīvs, izeja būs negatīva un otrādi. Sprieguma izmaiņas izejā attiecībā pret ieeju ir atkarīgas no rezistoru R1 un R2 attiecības. R1 ir izvēlēts kā 1K un R2 kā 10K. Ja ieeja saņem 1 voltu, tad caur R1 būs 1 mA strāva, un izejai jākļūst par - 10 voltiem, lai piegādātu 1 mA strāvu caur R2 un saglabātu nulles spriegumu pie invertēšanas ieejas. Tāpēc sprieguma pieaugums ir R2 / R1. Tas ir 10K / 1K = 10

Neinvertējošs pastiprinātājs:

Iepriekš parādītā shēma ir pastiprinātājs, kas nav invertējošs. Šeit neinvertējošā ieeja saņem signālu, kamēr invertējošā ieeja ir savienota starp R2 un R1. Kad ieejas signāls pārvietojas vai nu pozitīvi, vai negatīvi, izeja būs fāzē un saglabās spriegumu invertējošajā ieejā tādu pašu kā nepārvēršošās ieejas spriegumu. Sprieguma pieaugums šajā gadījumā vienmēr būs lielāks par 1 tātad (1 + R2 / R1).

divi. Sprieguma sekotājs

Augšējā ķēde ir sprieguma sekotājs. Šeit tas nodrošina augstu ieejas pretestību, zemu izejas pretestību. Mainoties ieejas spriegumam, izeja un apgrieztā ieeja mainīsies vienādi.

3. Salīdzinātājs

Darbības pastiprinātājs salīdzina vienā ieejā pielietoto spriegumu ar spriegumu, kas tiek izmantots otrā ieejā. Jebkura atšķirība starp jebkad spriegumu, ja tā ir maza, palielina op-amp. Kad abām ieejām piegādātie spriegumi ir vienāda lieluma un vienādas polaritātes, op-amp izeja ir 0 volti.

Salīdzinātājs rada ierobežotu izejas spriegumu, kas var viegli saskarties ar digitālo loģiku, pat ja ir jāpārbauda savietojamība.

Video par operatīvo pastiprinātāju kā salīdzinājuma shēmas shēmu

Šeit mums ir op-amp, ko izmanto kā salīdzinājumu ar invertējošajiem un neinvertējošajiem spailēm, un tiem pievienojām dažus potenciālu dalītājus un skaitītājus, kā arī izejas voltmetru un Noveda pie izlaide. Salīdzinātāja pamatformula ir tāda, ka tad, kad ‘+’ ir lielāks par ‘–’tad izeja ir augsta (viena), pretējā gadījumā izeja ir nulle. Kad spriegums uz negatīvās ieejas ir zemāks par atskaites spriegumu, izeja ir augsta un, kad negatīvā ieeja pārsniedz pozitīvā spriegumu, izeja pazeminās.

3 Prasības OPAMP:

1. Ofseta Nullings

Lielākajai daļai OPAMP ir izejas spriegums, pat ja ieejas spriegumi ir vienādi. Lai izejas spriegums būtu nulle, tiek izmantota nobīdes nulles noteikšanas metode. Lielākajā daļā Op-Amps ir mazs nobīde to raksturīgo īpašību dēļ, un tas izriet no ievades novirzes kārtības neatbilstības. Tātad dažu Op-ampēru izejā ir pieejams neliels izejas spriegums, pat ja ieejas signāls ir nulle. Šo trūkumu var novērst, nodrošinot ieejām nelielu nobīdes spriegumu. Tas ir pazīstams kā ievades nobīdes spriegums. Lai noņemtu vai atceltu nobīdi, lielākajai daļai Op-Amps ir divas tapas, lai iespējotu nobīdes nullēšanu. Lai to izdarītu, katls vai sākotnējais iestatījums ar tipisku vērtību 100K ir jāpievieno starp 1. un 5. tapām ar stikla tīrītāju līdz zemei. Pielāgojot iepriekš iestatīto, izeju var iestatīt uz nulles spriegumu.

divi. Strobinga vai fāzes kompensācija

Dažreiz Op-Amps var kļūt nestabils, un, lai padarītu tos stabilus visai frekvenču joslai, vāciņš parasti ir savienots starp tā Strobe 8. kontaktu un 1. kontaktu. Parasti tam pievieno 47pF diska kondensatoru fāzes kompensācija lai OpAmp paliks stabils. Tas ir vissvarīgāk, ja OpAmp tiek izmantots kā jutīgs pastiprinātājs.

3. Atsauksmes

Kā jūs zināt, Op-Amp ir ļoti augsts pastiprināšanas līmenis, parasti aptuveni 1 000,00 reizes. Pieņemsim, ka Op-Amp ir 10 000 pieaugums, tad Op-Amp pastiprinās sprieguma starpību tā neinvertējošajā ieejā (V +) un invertējošajā ieejā (V-). Tātad izejas spriegums V out ir
10 000 x (V + - V-)

Diagrammā signāls tiek lietots ieejai Nonverting, un Inverting ieejai ir pievienota izeja. Tātad V + = V iekšā un V- = Vout. Tāpēc Vout = 10 000 x (Vin - Vout). Tādējādi izejas spriegums ir gandrīz vienāds ar ieejas spriegumu.

Tagad ļaujiet mums redzēt, kā darbojas atsauksmes. Vienkārši pievienojot rezistoru starp invertējošo ieeju un izeju, ievērojami samazināsies pieaugums. Veicot izejas sprieguma daļu invertējošajā ieejā, var ievērojami samazināt pastiprinājumu.

Saskaņā ar iepriekšējo vienādojumu V out = 10 000 x (V + - V-). Bet šeit tiek pievienots atgriezeniskās saites rezistors. Tātad šeit V + ir Vin un V- ir R1.R1 + R2 x V out. Tāpēc V izeja ir 10 000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout). Tātad V out = R1 + R2. R1x Vin

Negatīvās atsauksmes:

Šeit Op-Amp izeja ir savienota ar tās Inverting (-) ieeju, tādējādi izeja tiek atgriezta ieejā, lai sasniegtu līdzsvaru. Tādējādi ieejas signāls pie ieejas Non Inverting (+) tiks atspoguļots izejā. Op-amp ar negatīvu atgriezenisko saiti virzīs izeju līdz vajadzīgajam līmenim, un tāpēc sprieguma starpība starp tā invertējošajām un neinvertējošajām ieejām būs gandrīz nulle.

Pozitīvas atsauksmes:

Šeit izejas spriegums tiek ievadīts atpakaļ ieejā Non inverting (+). Ieejas signāls tiek ievadīts invertēšanas ieejā. Pozitīvas atgriezeniskās saites gadījumā, ja invertējošā ieeja ir savienota ar zemi, tad Op-amp izejas spriegums būs atkarīgs no sprieguma lieluma un polaritātes pie invertējošās ieejas. Kad ieejas spriegums ir pozitīvs, tad Op-Amp izeja būs pozitīva, un šis pozitīvais spriegums tiks padots neinvertējošajai ieejai, kā rezultātā tiks iegūta pilnīga pozitīva izeja. Ja ieejas spriegums ir negatīvs, tad stāvoklis tiks mainīts.

Operatīvo pastiprinātāju pielietojums - audio priekšpastiprinātājs

Filtri un pastiprinātāji:

Jaudas pastiprinātāji nonāks pēc priekšpastiprinātājiem un pirms skaļruņiem. Mūsdienu CD un DVD atskaņotājiem nav nepieciešami iepriekšēji pastiprinātāji. Viņiem ir nepieciešama skaļuma kontrole un avota selektori. Izmantojot pārslēgšanas vadības ierīces un pasīvo skaļumu, mēs varam izvairīties no iepriekšējiem pastiprinātājiem.

Ļaujiet mums sniegt īsu informāciju par audio jaudas pastiprinātājiem

Jaudas pastiprinātājs ir komponents, kas var vadīt skaļruņus, pārveidojot zema līmeņa signālu par lielu signālu. Jaudas pastiprinātāju darbs rada relatīvi augstu spriegumu un lielu strāvu. Parasti sprieguma pieauguma diapazons ir no 20 līdz 30. Jaudas pastiprinātājiem ir ļoti zema izejas pretestība.

Audio jaudas pastiprinātāja specifikācijas

• Maksimālā izejas jauda:

Izejas spriegums nav atkarīgs no slodzes gan maziem, gan lieliem signāliem. Norādītais spriegums, kas tiek piemērots slodzei, rada divkāršu strāvas daudzumu. Tādējādi tiks piegādāts divreiz lielāks enerģijas daudzums. Jauda ir nepārtraukta vidējā sinusa viļņu jauda, ​​kuru jaudu var izmērīt, izmantojot sinusoidālu viļņu, kura RMS spriegumu mēra ilgtermiņā.

• Biežuma reakcija:

Frekvences atbildei jāpaplašina pilna audio josla no 20 Hz līdz 20 KHz. Frekvences reakcijas pielaide ir ± 3db. Parastais joslas platuma noteikšanas veids ir pastiprinātājs, kas nominēts par 3db no nominālā 0db.

• Troksnis:

Ja jaudas pastiprinātāji izmanto augstas frekvences, jaudas pastiprinātājiem vajadzētu radīt zemu trokšņa līmeni. Trokšņa parametrs var būt svērts vai svērts. Bez svērtā trokšņa tiks noteikts vairāk nekā 20 KHz joslas platums. Pamatojoties uz auss jutīgumu, tiks ņemta vērā svērtā trokšņa specifikācija. Svērtais trokšņa mērījums mēdz mazināt troksni augstākās frekvencēs, tāpēc svērtais trokšņa mērījums ir diezgan labāks nekā bez svērtā trokšņa mērīšana.

• Kropļojums:

Kopējais harmoniskais kropļojums ir kopīgs kropļojums, kas parasti norādīts dažādās frekvencēs. Tas tiks norādīts pie jaudas līmeņa, kas tiek norādīts ar jaudas pastiprinātāja slodzes pretestību.