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L'op-amp: il tipo di circuito, il principio di funzionamento. Il circuito amplificatore operazionale non invertente. amplificatore di tensione dc schema dell'amplificatore operazionale

L'articolo sarà considerata uno standard circuito amplificatore è un amplificatore operazionale, e sono esempi di diverse modalità di funzionamento di questo dispositivo. Ad oggi, nessuna delle unità di controllo non può fare senza l'uso di amplificatori operazionali. Si tratta di un tool veramente versatili che consentono di eseguire varie funzioni con il segnale. A proposito di come funziona e che cosa fa esattamente possibile per rendere questo dispositivo e imparare su.

amplificatore invertente

Guidare inversione amplificatore op-amp è abbastanza semplice, si può vedere nell'immagine. Al suo interno è un amplificatore operazionale (connessione di tipo è considerato in questo articolo). Inoltre, qui:

  1. Il resistore R1 una caduta di tensione presente sul valore è lo stesso come ingresso.
  2. Nel resistore R2 ha anche una caduta di tensione – è la stessa come l'uscita.

In questo caso il rapporto tensione di uscita del valore della resistenza R2 è in ingresso rispetto alla R1, ma nel segno. Conoscendo i valori di tensione e di resistenza può essere calcolato guadagno. Per fare questo, dividere la tensione di uscita alla tensione di ingresso. In questo amplificatore operazionale (circuito di commutazione può avere qualsiasi) possono avere lo stesso guadagno indipendentemente dal tipo.

Lavoro di feedback

lavoro positivo – ora un punto cruciale è necessario comprendere in modo più dettagliato. Supponiamo che, all'ingresso c'è una certa tensione. Per semplicità, i calcoli prenderanno il valore di 1 V. Si supponga anche che R1 = 10K, R2 = 100 ohm.

Supponiamo ora che c'è qualche situazione imprevista, per cui la tensione di stadio di uscita è stato impostato a 0 V. Successivamente, v'è un modello interessante – due resistenze iniziano a lavorare in coppia, insieme creano da un partitore di tensione. All'uscita dello stadio invertente è mantenuto a 0,91 V. Questo permette al sistema operativo di fissare ingressi di mismatch, e si verifica la riduzione della tensione di uscita. Pertanto, un semplice diagramma di modello di amplificatori operazionali, un amplificatore di segnale che realizza la funzione del sensore, per esempio.

E questo cambiamento continuerà fino alle pori, fintanto che è impostato sul valore di uscita è stabile a 10 V. Fu in questo momento agli ingressi dei potenziali amplificatori operazionali sono uguali. E saranno lo stesso del potenziale di terra. D'altro canto, se la tensione di uscita del dispositivo continuerà a diminuire, e sarà inferiore a -10 V a potenziale ingresso diviene inferiore a quello del suolo. Conseguenza – la tensione di uscita inizia ad aumentare.

In un tale sistema ha uno svantaggio – l'impedenza di ingresso è molto piccolo, soprattutto in amplificatori con un elevato valore di guadagno di tensione, se il circuito di retroazione è chiuso. Un disegno, discusso di seguito, privo di tutti questi inconvenienti.

L'amplificatore non invertente

La figura mostra uno schema di un amplificatore non invertente è un amplificatore operazionale. Dopo aver analizzato esso, possiamo trarre alcune conclusioni:

  1. valore di tensione UA uguale all'ingresso.
  2. Con divider la tensione di UA, che è il rapporto della tensione di uscita lavoro alla somma di R1 e resistenze R1 e R2.
  3. Nel caso in cui il valore di UA è uguale alla tensione di ingresso, il guadagno è il rapporto di tensione di uscita e ingresso (o può essere relativo alle resistenze R2 ed R1 aggiungono unità).

Questa struttura è chiamato l'amplificatore non invertente, ha un'impedenza di ingresso praticamente infinita. Ad esempio, per amplificatori operazionali 411 serie del suo valore – 1012, almeno. E per amplificatori operazionali utilizzando transistor bipolare a semiconduttore, di solito superiore a 108 ohm. E qui è l'impedenza di uscita della cascata, così come nello schema precedentemente discusso è molto piccolo – azioni ohm. E deve essere preso in considerazione quando il calcolo viene eseguito circuiti con amplificatori operazionali.

amplificatore schema AC

Entrambi gli schemi descritti nell'articolo precedentemente eseguiti su corrente continua. Ma se una qualità di comunicazione della sorgente del segnale di ingresso e l'amplificatore serve corrente alternata che fornirà terreno per la corrente in ingresso. Ed è necessario prestare attenzione al fatto che il valore corrente è estremamente piccole dimensioni.

Nel caso in cui v'è un rafforzamento AC segnali necessari per ridurre il guadagno di segnale DC unità. Ciò è particolarmente vero nei casi in cui il guadagno di tensione è molto grande. Attraverso questo è possibile ridurre in modo significativo l'effetto dello sforzo di taglio, che è dato al dispositivo di ingresso.

Un secondo esempio di un circuito per il funzionamento con una tensione alternata

In questo schema, a -3 dB può essere visto 17Hz frequenza di linea. Risulta dalla impedenza del condensatore a due chili. Pertanto, il condensatore deve essere sufficientemente grande.

Per costruire la corrente alternata, è necessario utilizzare un circuito di tipo non invertente con amplificatori operazionali. E deve avere un grande guadagno di tensione abbastanza. Ma ecco il condensatore può essere troppo grande, quindi è meglio per smettere di usarlo. Vero, è necessario scegliere il giusto sforzo di taglio, pari al valore zero. Ed è possibile utilizzare un divisore a forma di T e aumentare i valori di resistenza dei resistori entrambi nel circuito.

Quale sistema è preferibile usare

Maggior parte degli sviluppatori dare la preferenza agli amplificatori non invertenti, in quanto hanno l'alta impedenza in ingresso. E schemi trascurare tipo di inversione. Ma alla fine c'è un enorme vantaggio – non è il più esigente di amplificatore operazionale, che è il suo "cuore".

Inoltre, le caratteristiche, infatti, è molto meglio. E con l'aiuto di una terra immaginaria in grado di combinare tutti i segnali facilmente, e non avranno l'altro qualche influenza. Può essere utilizzato in strutture e circuito amplificatore DC per un amplificatore operazionale. Tutto dipende dalle vostre esigenze.

E più recentemente – nel caso l'intero schema, discusso qui, è collegato ad un'uscita stabile dell'altro amplificatore operazionale. In questo caso, l'impedenza dell'ingresso non è importante – almeno 1 kW, anche 10, anche se l'infinito. In questo caso, il primo stadio serve sempre il suo scopo in relazione al successivo.

ripetitore di guida

follower alimentato amplificatore operazionale simile all'emettitore costruito su transistore bipolare. E svolge funzioni simili. In realtà, è un amplificatore non invertente, che al primo resistore è infinitamente grande, e la seconda è zero. In questo caso il guadagno è l'unità.

Ci sono particolari tipi di amplificatori operazionali che vengono utilizzati nella tecnica unica per la circuiteria ripetitore. Essi hanno prestazioni molto migliori – di solito una ad alta velocità. A titolo di esempio, come amplificatori OPA633 operativa, LM310, TL068. Quest'ultimo ha un corpo come un transistor, così come tre conclusioni. Molto spesso, questi amplificatori sono indicati semplicemente come buffer. Il fatto che essi hanno proprietà isolanti (impedenza di ingresso molto alta e bassa uscita). Circa costruita su questo principio, ed il circuito amplificatore di corrente è un amplificatore operazionale.

modalità attiva

In realtà, è una modalità in cui le uscite e ingressi dell'amplificatore operazionale non è sovraccarico. Se il circuito di ingresso fornisce un grande segnale all'uscita inizia solo per tagliare il livello del collettore o la tensione di emettitore. Ma quando la tensione di uscita è fissata al livello del taglio – la tensione ingressi OC non cambia. A questa scala non può essere superiore alla tensione di alimentazione dello stadio amplificatore.

Maggior parte dei circuiti di amplificatori operazionali è calcolato in modo tale che l'ampiezza è inferiore alla tensione di alimentazione è 2 V. Tuttavia, tutto dipende da ciò che viene utilizzato circuito specificamente amplificatore operazionale. Lo stesso esiste una limitazione sulla sostenibilità del generatore di corrente sulla base dell'amplificatore operazionale.

Supponiamo che ci sono nel carico fluttuante fonte certa caduta di tensione. Se la corrente è normale senso di marcia, può essere trovato strano in un primo carico. Per esempio, diverse batterie perepolyusovannyh. Questo disegno può essere utilizzato per ottenere una carica di corrente continua.

alcune precauzioni

tensione semplice amplificatore operazionale (circuito può essere scelto qualsiasi) può essere fatta letteralmente "a ginocchio". Ma ha bisogno di prendere in considerazione alcune caratteristiche speciali. Essere sicuri di fare in modo che il circuito di retroazione negativa. Si dice anche che è inaccettabile confondere non ingressi invertente e invertente dell'amplificatore. In aggiunta, ci deve essere a catena risposte per DC. In caso contrario, l'op-amp inizierà a muoversi rapidamente in modalità di saturazione.

La maggior parte della tensione differenziale di ingresso dell'amplificatore operazionale è molto piccola in valore. La differenza massima tra il non invertente e gli ingressi invertenti può essere limitata ad un valore di 5 V in qualsiasi collega la sorgente di alimentazione. Se trascuriamo questo termine, sarà all'ingresso di un piuttosto grandi valori delle correnti che porteranno al fatto che tutte le caratteristiche del circuito si deteriorano.

La cosa peggiore in questo – la distruzione fisica del amplificatore operazionale. Come risultato, esso smette di funzionare completamente circuito amplificatore operazionale.

Tenete a mente

E, naturalmente, abbiamo bisogno di parlare di regole che devono essere seguite per garantire un funzionamento stabile e duraturo dell'amplificatore operazionale.

La cosa più importante – DU ha un guadagno molto alto voltaggio. E se la tensione tra gli ingressi cambiare per condividere millivolt, l'uscita del suo valore può variare notevolmente. È quindi importante conoscere: dall'uscita op-amp sta cercando di cercare di assicurare che la differenza di tensione tra gli ingressi era vicino (idealmente pari) a zero.

La seconda regola – il consumo di corrente dell'amplificatore operazionale è molto piccola, nA letteralmente. Se l'ingresso è impostato a transistor a effetto di campo, si stima pA. Si può concludere che le immissioni non consumano corrente, non importa quale viene utilizzato circuito amplificatore operazionale – principio di funzionamento rimane lo stesso.

Ma non credo che UO è davvero costantemente cambia della tensione di ingresso. Fisicamente, questo esercizio è quasi impossibile, dal momento che non ci sarebbe la conformità con la seconda regola. A causa della valutazione operativa amplificatore andando di tutti gli ingressi. Con valutazioni di circuito di comunicazione esterna è trasmessa alla tensione di ingresso dall'uscita. Il risultato – tra gli ingressi dell'amplificatore operazionale è la differenza di tensione pari a zero.

concetto di feedback

Si tratta di una nozione comune, ed è già in uso in senso lato in tutti i campi della tecnologia. In qualsiasi sistema di controllo ha un anello di retroazione che confronta il segnale di uscita e il valore impostato (riferimento). A seconda di quale sia il valore corrente – v'è una correzione nella direzione giusta. In cui il sistema di controllo può essere qualsiasi cosa, anche una macchina che viaggia sulla strada.

Il guidatore preme sul freno, e il feedback è – l'inizio della decelerazione. Per analogia con un semplice esempio come si può meglio comprendere il feedback in circuiti elettronici. Un feedback negativo – se quando si preme il pedale del freno l'auto accelera.

L'elettronica di retroazione è il processo durante il quale si verifica la trasmissione dall'uscita al segnale di ingresso. V'è quindi depositarsi anche al segnale di ingresso. Da un lato, non è un'idea molto sensibile, in effetti potrebbe sembrare dall'esterno, che riducono notevolmente il guadagno. Tali revisioni, tra l'altro, i fondatori hanno ricevuto in retroazione sviluppo dell'elettronica. Ma è necessario comprendere più dettagliatamente nel suo impatto sulla amplificatori operazionali – considerare circuiti pratici. E diventa chiaro che è vero e un po 'riduce il guadagno, ma consente di migliorare alcune altre opzioni:

  1. Lisciare la risposta in frequenza (che porta alla loro necessario).
  2. Permette di prevedere il comportamento dell'amplificatore.
  3. Capace di eliminare le non-linearità e distorsione del segnale.

Il più feedback (stiamo parlando del negativo), il meno influenza sulle prestazioni amplificatore con un sistema operativo aperto. Risultato – tutti i suoi parametri dipendono solo da ciò che le proprietà di un circuito.

Vale la pena prestare attenzione al fatto che tutti gli amplificatori operativi operando in una modalità con un feedback molto profonda. Un guadagno di tensione (il suo anello aperto) può raggiungere anche diversi milioni. Pertanto, il circuito amplificatore è un amplificatore operazionale è estremamente impegnativo per la conformità di tutti i parametri di alimentazione e il livello del segnale di ingresso.