Op-amp: typ obvodu, princip fungování. Zesilovač obvod na non-invertující operační zesilovač. Schéma stejnosměrného napětí zesilovač operační zesilovač

Tento článek se bude považovat za standardní zesilovač obvod operační zesilovač, a jsou příklady různých režimech provozu tohoto zařízení. K dnešnímu dni žádný z řídící jednotky se neobejde bez použití operačních zesilovačů. Jedná se o skutečně univerzální nástroje, které vám umožní provádět různé funkce se signálem. O tom, jak to funguje a co přesně dělá to možné, aby se tímto přístrojem a učit se dál.

invertující zesilovač

Hnací invertující zesilovač op-amp je natolik jednoduchý, můžete vidět na obrázku. Ve své podstatě je operační zesilovač (typ spojení má za to, v tomto článku). Kromě toho se zde:

1. Rezistor R1 pokles napětí je na hodnotě, je stejný jako vstup.
2. V odporu R2 má také pokles napětí - to je stejný jako výstup.

V tomto případě je poměr výstupní napětí je hodnota odporu R2 je na vstupu, pokud jde o R1, ale již v znamení. S vědomím hodnoty napětí a odpor lze vypočítat zisk. K tomu, rozdělit výstupní napětí na vstupním napětí. V tomto operačním zesilovačem (spínací obvod může mít jakýkoliv) mohou mít stejný zisk bez ohledu na typ.

Zpětná vazba Jobs

Zpětná vazba práce - teď jeden zásadní bod, musíte pochopit, podrobněji. Předpokládám, u vchodu je určité napětí. Pro jednoduchost bude výpočty mít hodnotu 1, V. Předpokládejme rovněž, že R 1 = 10 K, R2 = 100 ohmů.

Nyní předpokládejme, že tam je nějaká nepředvídaná situace, kvůli které stádium napětí výstup byl nastaven na 0 V. Další, tam je zajímavý vzor - dva odpory začít pracovat ve dvojicích, spolu vytvářejí z dělič napětí. Na výstupu z etapy invertující se udržuje na 0,91 V. To umožňuje, aby operační systém opravit neshody vstupy, a dojde k snížení výstupního napětí. Proto je velmi jednoduchá konstrukce diagram operačních zesilovačů, je zesilovač signálu, který realizuje funkci čidla, např.

A tato změna bude pokračovat až k samým póry, pokud je nastaven na výstupní hodnota je stabilní při 10 V. To bylo v tomto okamžiku na vstupech operačního zesilovače potenciály jsou si rovny. A budou stejné jako potenciálu země. Na druhou stranu, v případě, že výstupní napětí zařízení bude i nadále klesat, a to bude méně než -10 V na vstupní potenciálu se stává nižší než u země. Důsledek - výstupní napětí se začíná zvyšovat.

V tomto schématu má nevýhodu v tom, - vstupní impedance je velmi malá, a to zejména v zesilovačích s vysokou hodnotou zesílení napětí, je-li zpětná vazba je uzavřena. Design, diskutovány další, zbaven všech těchto nedostatků.

Neinvertující zesilovač

Obrázek ukazuje diagram neinvertující zesilovače je operační zesilovač. Po analýze, můžeme vyvodit několik závěrů:

1. Hodnota napětí UA rovná vstupu.
2. S dělič mimo napětí UA, což je poměr práce výstupního napětí k součtu R1 a R1 a R2 odporů.
3. V případě, kdy je hodnota UA rovnající se vstupní napětí, zisk je poměr výstupního napětí na vstup (nebo může být vzhledem k odporu R2 a R1 přidat jednotku).

Tato struktura se nazývá neinvertující zesilovač, má prakticky nekonečné vstupní impedance. Například pro operačních zesilovačů 411 series své hodnoty - 1012, přinejmenším. A pro operační zesilovače s využitím bipolární polovodičové tranzistor, obvykle vyšší než 108 ohmů. A tady je výstupní impedance kaskády, jakož i ve výše diskutovaného systému je velmi malá - share ohmů. A je třeba vzít v úvahu, je-li výpočet proveden obvody s operačními zesilovači.

Schéma AC zesilovač

Oba režimy jsou diskutovány v článku dříve běží na stejnosměrný proud. Ale v případě, že kvalita komunikační zdroje vstupního signálu a zesilovač slouží střídavý proud , který bude poskytovat základ pro proud na vstupu. A je třeba věnovat pozornost tomu, že aktuální hodnota je extrémně malé rozměry.

V případě, že dochází k posilování AC signály nutné snížit zisk na jednotu DC signál. To platí zejména v případech, kdy je zesílení napětí je velmi velký. Tím, že je možné výrazně snížit vliv napětí ve smyku, která je dána na vstupní zařízení.

Druhý příklad obvodu pro provoz s střídavého napětí

V tomto schématu, při -3 dB lze vidět síťovou frekvenci 17 Hz. Vyplývá to z impedance kondenzátoru na dvou kilogramů. Proto je kondenzátor musí být dostatečně velký.

Vybudovat napájení ze sítě, měli byste použít typ obvodů neinvertující s operačními zesilovači. A musí mít dostatečně velký zisk napětí. Ale tady je kondenzátor může být příliš velký, takže je nejlepší, aby přestali používat. Je pravda, že je nutné vybrat ten správný smykové napětí, rovnající se na nulovou hodnotu. A to je možné použít dělič ve tvaru písmene T a zvýšení hodnoty odporu obou odporů v obvodu.

Který systém je vhodnější použít

Většina vývojářů dát svůj přednost neinvertující zesilovače, protože mají velmi vysokou impedanci na vstupu. A schémata zanedbávat typu invertování. Ale nakonec je zde obrovská výhoda - není to nejnáročnější operačního zesilovače, který je jeho „srdce“.

Kromě toho jsou vlastnosti, ve skutečnosti, že je mnohem lepší. A pomocí imaginární země mohou kombinovat všechny signály snadno a nebudou mít mezi sebou nějaký vliv. Může být použit ve strukturách a zesilovač obvodu DC pro operační zesilovač. To vše záleží na vašich potřebách.

A v poslední době - v případě, že celý systém, se zde hovoří, je napojen na stabilní výstup druhého operačního zesilovače. V tomto případě je impedance na vstupu není důležité - alespoň 1 kW, i 10, i když nekonečna. V tomto případě je první etapa stále slouží svému účelu ve vztahu k druhému.

Řidičské repeater

Poháněl následovník operační zesilovač podobné vysílače postavené na bipolárního tranzistoru. A provádí podobné funkce. Ve skutečnosti to je non-invertující zesilovač, který na první odpor je nekonečně velký, a druhý je nula. V tomto případě je zisk je jednota.

Existují speciální typy operačních zesilovačů, které se používají v technice pouze pro repeater obvodů. Mají mnohem lepší výkon - obvykle vysokou rychlost. Jako příklad lze uvést, jako je například operační zesilovače OPA633, LM310, TL068. Ten má tělo jako tranzistor, stejně jako tři závěry. Velmi často jsou tyto zesilovače jsou označovány jednoduše jako nárazníky. Skutečnost, že mají vlastnosti izolátoru (velmi vysokou vstupní impedanci a velmi nízkou výstupní). O postavena na tomto principu, a proud zesilovače obvod je operační zesilovač.

aktivní režim

Ve skutečnosti to je takový režim, ve kterém jsou vstupy a výstupy z operačního zesilovače není přetížen. V případě, že vstupní obvod dodává velmi velký signál na výstupu to prostě začne snižovat hladinu kolektor nebo emitor napětí. Ale když je výstupní napětí ustálí na úrovni řezu - za vstupy OC napětí se nemění. V tomto rozsahu nemůže být větší, než je napájecí napětí ve fázi zesilovače.

Většina obvody operačních zesilovačů se vypočítá tak, že velikost je menší než napájecí napětí 2 V. Nicméně, to vše závisí na tom, co se používá speciálně zesilovač obvodu operační zesilovač. Stejné je omezení na udržitelnost současného zdroje na základě operačního zesilovače.

Předpokládejme, že existují ve zdrojové plovoucí zatížení některých úbytek napětí. V případě, že proud je normální směr jízdy, lze nalézt podivné při prvním zatížení. Například několik perepolyusovannyh baterie. Tento návrh lze použít k získání stejnosměrného proudu náboj.

některá opatření

Jednoduchý zesilovač napětí operační zesilovač (obvod může být vybrán jakýkoliv) lze provést doslova „na koleně“. Ale je třeba vzít v úvahu některé zvláštnosti. Být jisti, aby se ujistil, že zpětnovazební obvod záporně. To také říká, že je nepřijatelné, aby zmást neinvertující a invertující vstupy zesilovače. Kromě toho musí existovat zpětná vazba řetěz pro DC. V opačném případě bude op amp začne rychle pohybovat v režimu nasycení.

Většina z operačního vstupní zesilovač diferenční napětí je velmi malé hodnoty. Maximální rozdíl mezi neinvertující a invertující vstupy může být omezeno na hodnotu 5 V v jakékoliv připojení zdroje elektrické energie. Budeme-li zanedbávat tento termín, bude u vchodu do poměrně velké hodnoty proudů, které povedou k tomu, že všechny charakteristiky okruhu bude zhoršovat.

Nejhorší věc, v tomto - fyzické zničení operačního zesilovače. Jako výsledek, to přestane fungovat zesilovač obvod operační zesilovač úplně.

Mějte na paměti,

A samozřejmě, musíme si promluvit o pravidlech, které by měly být dodrženy pro zajištění stabilní a dlouhodobý provoz operačního zesilovače.

A co je nejdůležitější - DU má velmi vysoký zisk napětí. A v případě, že napětí mezi vstupy změnit sdílet milivoltů, výstup jeho hodnoty se mohou významně měnit. Je proto důležité vědět: z výstup op-amp se snaží, aby se snažila zajistit, že rozdíl napětí mezi vstupy blížil (ideálně rovná) nule.

Druhé pravidlo - spotřeba proudu operačního zesilovače je velmi malá, doslova nanoamps. Je-li vstup nastaven na pole-tranzistory účinku, se odhaduje, PA. Je možno učinit závěr, že tyto vstupy nemají konzumovat proud, bez ohledu na to, co se používá operační zesilovač obvod - princip činnosti zůstává stejný.

Ale nemyslete si, že OU je skutečně neustále mění vstupního napětí. Fyzicky, toto cvičení je téměř nemožné, protože tam by byl soulad s druhým pravidlem. Vzhledem k operačnímu zesilovači bude zhodnocení všech vstupů. Se zpětnou vazbou externího komunikačního okruhu je přenášen na vstupní napětí z výstupu. Výsledek - mezi vstupy operačního zesilovače je rozdíl napětí na nulu.

koncept feedback

To je obyčejný pojem, a to je již používán v širším smyslu ve všech oblastech techniky. V každém řídicího systému má zpětnovazební smyčku, která porovnává výstupní signál a nastavené hodnoty (referenční). V závislosti na tom, jaký je aktuální hodnota - je korekce ve správném směru. Přičemž řídicí systém může být cokoliv, dokonce i auto, které jezdí na silnici.

Řidič sešlápne na brzdu, a zpětná vazba - počátek zpomalení. Analogicky s takový jednoduchý příklad můžeme lépe pochopit zpětnou vazbu v elektronických obvodech. Negativní zpětná vazba - to v případě, kdy sešlápnutím brzdového pedálu auto zrychluje.

Zpětná vazba elektronika je proces, při kterém dochází k přenosu od výstupu ke vstupnímu signálu. Tak je také usadit na vstupním signálu. Na jedné straně je to velmi rozumný nápad, může to ve skutečnosti se zdá, z vnějšku, což značně snižuje zisk. Takové názory, mimochodem, zakladatelé obdrželi v rámci rozvojové elektronika zpětnou vazbu. Ale je třeba si uvědomit, podrobněji ve svém dopadu na operačních zesilovačů - zvážit praktické obvody. A je jasné, že je to pravda a mírně snižuje zisk, ale umožňuje zlepšit několik dalších možností:

1. Vyhlazení frekvenční odezvu (což vede k jejich potřeby).
2. To umožňuje předvídat chování zesilovače.
3. Schopné eliminovat nelinearitu a zkreslení signálu.

Čím více zpětné vazby (mluvíme o záporné), tím menší vliv na výkon zesilovače s otevřeným operačním systémem. Výsledek - všechny jeho parametry závisí pouze na tom, co vlastnosti obvodu.

Stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že všechny operační zesilovače pracujícího v režimu s velmi hlubokým zpětné vazby. Zisk napětí (jeho open-loop) může dosáhnout i několika milionů. Proto je zesilovač obvod je operační zesilovač je velmi náročná na dodržení všech parametrů napájení a úroveň vstupního signálu.