Operasionele versterker: bedrading diagramme, bedryfsbeginsel. Versterker kring op 'n operasionele versterker van 'n nie-omkeer versterker. Die stroombaan van die versterker van 'n spanning van 'n gelykstroom op die operasionele versterker

Die artikel sal die standaard versterker kring op die operasionele versterker, asook voorbeelde van verskillende modusse van werking van hierdie toestel oorweeg. Tot op datum kan geen beheer toestel sonder die gebruik van operasionele versterkers. Dit is werklik universele toestelle wat jou toelaat om verskeie funksies met 'n sein uit te voer. Oor hoe dit werk en wat spesifiek jou toelaat om hierdie toestel te maak, sal jy later uitvind.

Omkeer versterkers

Die kring van die omkeer versterker op die op amp is redelik eenvoudig, jy kan dit in die beeld sien. Dit is gebaseer op die operasionele versterker (sy insluitingskemas word in hierdie artikel bespreek). Daarbenewens, hier:

1. Op die weerstand is R1 spanning druppel teenwoordig, in sy waarde is dit dieselfde as die inset een.
2. Die weerstand R2 het ook ' n spanningsval - dit is dieselfde as die uitsetpanning .

In hierdie geval is die verhouding van die uitsetspanning tot die weerstand R2 gelyk aan die verhouding van die insetspanning tot R1, maar terug na die teken. As jy die weerstand en spanning ken, kan jy die wins bereken. Om dit te kan doen, is dit nodig om die uitsetspanning in 'n insetspanning te verdeel. Terselfdertyd kan die operasionele versterker (sy skakelstroombane enige wees) dieselfde gewin hê, ongeag die tipe.

Terugvoer werk

Nou moet ons 'n belangrike punt analiseer - die werk van terugvoer. Gestel daar is spanning by die inset. Vir die eenvoud van berekeninge neem ons die waarde gelyk aan 1 V. Ons moet ook aanvaar dat R1 = 10 kΩ, R2 = 100 kOhm.

En nou veronderstel dat daar 'n onvoorsiene situasie ontstaan het, waardeur die spanning op 0 V by die uitset van die kaskade gestel is. Dan sien ons 'n interessante prentjie: twee weerstande begin in pare werk, saam skep hulle 'n spanningsverdeler. By die uitset van die omkeerkaskade word dit gehandhaaf op die vlak van 0.91 V. In hierdie geval maak die op-amp dit moontlik om die fout by die insette reg te stel, en by die uitset is daar 'n afname in die spanning. Daarom is dit baie maklik om 'n stroombaan op operasionele versterkers te ontwerp wat byvoorbeeld die funksie van 'n seinversterker van 'n sensor implementeer.

En hierdie verandering sal tot dieselfde tyd voortduur totdat die stabiele waarde van 10 V by die uitset gevestig is. Op die oomblik is die potensiaal op die insette van die operasionele versterker gelyk. En hulle sal dieselfde wees as die potensiaal van die aarde. Aan die ander kant, as die spanning steeds op die uitset van die toestel sal daal, en dit sal minder wees as -10 V, sal die potensiaal by die inset laer wees as die van die grond. Die gevolg hiervan is dat die spanning begin toeneem by die uitset.

So 'n stroombaan het 'n groot nadeel. Die insetimpedansie is baie klein, veral vir versterkers met 'n groot waarde van die spanningswins, in die geval dat die terugvoerlus gesluit word. En die struktuur wat verder oorweeg word, is sonder al hierdie nadele.

Noninverting versterker

Die figuur toon die kring van die nie-omkeer versterker op die operasionele versterker. Nadat ons dit ontleed het, kan ons verskeie gevolgtrekkings maak:

1. Die spanningswaarde UA is gelyk aan die insetspanning.
2. Die spanning UA, wat gelyk is aan die verhouding van die produk van die uitsetspanning en R1 tot die som van die weerstands R1 en R2, word van die verdeler verwyder.
3. In die geval waar die UA gelyk is aan die insetspanning, is die wins gelyk aan die verhouding van die uitset spanning na die insetspanning (of dit is moontlik om eenheid by die weerstand verhouding R2 en R1 te voeg).

Hierdie ontwerp word 'n nie-omkeer versterker genoem, dit het 'n byna oneindige insetimpedansie. Byvoorbeeld, vir die operasionele versterkers 411-reeks, is die waarde daarvan 1012 Ohm, minimum. En vir operasionele versterkers op bipolêre halfgeleier transistors, as 'n reël, meer as 108 Ohm. Maar die uitsetimpedansie van die kaskade, sowel as in die voorheen oorweegskema, is baie klein - die fraksie van ohm. En dit moet in ag geneem word by die berekening van die stroombane op operasionele versterkers.

AC versterker stroombaan

Albei stroombane soos in die artikel beskou, werk eerder op gelykstroom. Maar as die wisselstroom dien as 'n verband tussen die inset sein bron en die versterker , is dit nodig om grond vir die stroom te verskaf by die toevoer van die toestel. En jy moet aandag skenk aan die feit dat die huidige waarde uiters klein is in grootte.

In die geval dat versterking van AC seine plaasvind, is dit nodig om die wins van die sein konstant tot eenheid te verminder. Dit geld veral vir gevalle waar die spanningstoename baie hoog is. As gevolg hiervan kan die effek van die skuifspanning, wat op die inset van die toestel toegepas word, aansienlik verminder.

Die tweede voorbeeld van 'n stroombaan vir die werk met 'n wisselstroom

In hierdie kring, op 'n vlak van -3 dB, kan jy 'n ooreenstemmende frekwensie van 17 Hz sien. Dit het 'n kapasitor impedansie van 2 kilo. Daarom moet die kapasitor groot genoeg wees.

Om 'n AC versterker te bou, is dit nodig om 'n nie-omkeerbare tipe stroombaan op die operasionele versterkers te gebruik. En dit moet 'n voldoende groot spanningswins hê. Maar die kapasitor kan te groot wees, daarom is dit die beste om dit te stop. True, dit is nodig om die skuifspanning korrek te selekteer en dit na nul in waarde te vergelyk. En jy kan 'n T-vormige verdeler toepas en die weerstande van beide resistors in die stroombaan verhoog.

Watter skema is verkieslik om te gebruik

Die meeste ontwikkelaars gee hul voorkeur aan nie-omkeer versterkers, aangesien hulle 'n baie hoë impedansie by die insette het. Verskeie skemas van die omkeerstipe word verwaarloos. Maar laasgenoemde het 'n groot voordeel - dit is nie verpligtend vir die operasionele versterker self nie, dit is sy "hart".

Daarbenewens is die eienskappe, in werklikheid, baie beter. En met behulp van 'n denkbeeldige aarding kan jy alle seine kombineer sonder spesiale inspanning, en hulle sal geen invloed op mekaar uitoefen nie. Dit kan gebruik word in die ontwerpe en die stroombaan van die stroomstroomversterker op die operasionele versterker. Alles hang af van behoeftes.

En die heel laaste ding is die geval, as die hele stroombaan, wat hier beskou word, gekoppel is aan die stabiele uitset van 'n ander operasionele versterker. In hierdie geval speel die waarde van die impedansie by die inset nie 'n belangrike rol nie - minstens 1 kOhm, ten minste 10, maar oneindig. In hierdie geval voer die eerste fase altyd sy funksie ten opsigte van die volgende uit.

Herhalerkring

'N Herhaler werk op 'n operasionele versterker soortgelyk aan 'n emitter wat op 'n bipolêre transistor gebou is. En voer soortgelyke funksies uit. Trouens, dit is 'n nie-omkeer versterker, waarin die weerstand van die eerste weerstand oneindig groot is, terwyl die tweede weerstand nul is. Die wins is eenheid.

Daar is spesiale tipes operasionele versterkers wat slegs in tegnologie gebruik word vir herhalerkringe. Hulle het baie beter eienskappe - as 'n reël, dit is hoë spoed. As voorbeeld kan ons sulke operasionele versterkers noem as OPA633, LM310, TL068. Laasgenoemde het 'n liggaam, soos 'n transistor, sowel as drie terminale. Sulke versterkers word dikwels genoem buffers. Die feit is dat hulle die eienskappe van 'n isolator het (baie hoë insetimpedansie en uiters lae uitset). Ongeveer volgens hierdie beginsel word die stroombaan van die stroomversterker op die operasionele versterker ook opgerig.

Aktiewe modus van operasie

Trouens, dit is 'n modus waarin die uitsette en insette van die operasionele versterker nie oorlaai word nie. As 'n baie groot sein op die inset van die stroombaan toegepas word, sal dit by die uitset net begin sny volgens die spanningsvlak van die versamelaar of emitter. Maar wanneer die uitsetspanning op die afsnyvlak vasgestel word - by die insette van die versterker, verander die spanning nie. In hierdie geval kan die span nie groter wees as die toevoerspanning van die versterkerstadium nie.

Die meeste van die stroombane op die operasionele versterkers word sodanig bereken dat hierdie reeks minder as die toevoerspanning is teen 2 V. Maar alles hang af van watter spesifieke versterkerskring op die operasionele versterker gebruik word. Daar is ook 'n beperking op die stabiliteit van ' n huidige bron, gebaseer op 'n operasionele versterker.

Gestel daar is 'n druppel in spanning in 'n bron met 'n drywende las. As die stroom 'n normale bewegingsbeweging het, kan jy met die eerste oogopslag 'n vreemde las besigtig. Byvoorbeeld, verskeie herpolariseerde batterye. So 'n ontwerp kan gebruik word om 'n direkte ladingstroom te verkry.

Enkele voorsorgmaatreëls

'N Eenvoudige spanningsversterker op die operasionele versterker (die stroombaan kan enige gekies word) kan letterlik "op die knie" gemaak word. Maar jy moet sommige eienskappe in ag neem. Dit is nodig om seker te maak dat die terugvoer in die skema negatief is. Dit beteken ook dat dit onaanvaarbaar is om die nie-omkeerende en omgekeerde insette van die versterker te verwar. Daarbenewens moet daar 'n terugvoerlus vir gelykstroom wees. Andersins sal die operasionele versterker vinnig oorskakel na die versadigingsmodus.

In die meeste operasionele versterkers is die inset differensiële spanning baie klein in waarde. In hierdie geval kan die maksimum verskil tussen die nie-inverterende en omgekeerde insette beperk word tot 'n waarde van 5 V vir enige kragbronverbinding. As hierdie toestand geïgnoreer word, verskyn eerder groot waardes van strome by die inset, wat sal lei tot die feit dat alle eienskappe van die stroombaan sal versleg.

Die mees verskriklike ding in hierdie is die fisiese vernietiging van die operasionele versterker self. As gevolg hiervan stop die versterker kring op die operasionele versterker om heeltemal te werk.

Hou in gedagte

En natuurlik moet ons praat oor reëls wat die moeite werd is om te verseker dat 'n stabiele en duursame werking van die operasionele versterker verseker word.

Belangriker nog, die op amp het 'n baie hoë spanning wins. En as die spanning tussen die insette verander na 'n breuk millivolts, kan die uitset aansienlik verander by die uitset. Daarom is dit belangrik om te weet: in die operasionele versterker probeer die uitset poog om te verseker dat tussen die insette die spanning verskil naby (ideaal gelyk) tot nul is.

Die tweede reël is dat die huidige verbruik deur die operasionele versterker uiters klein is, letterlik nanoamperes. As die insette veld-effek transistors is, word dit bereken deur picoamperes. Dit kan dus afgelei word dat die insette nie die stroom verbruik nie, maak nie saak watter operasionele versterker gebruik word nie, die kring - die beginsel van werking bly dieselfde.

Maar moenie dink dat die Op-Amps werklik voortdurend die insette by die insette verander nie. Fisies is dit amper onmoontlik, aangesien daar geen ooreenstemming met die tweede reël sal wees nie. As gevolg van die operasionele versterker word die toestand van alle insette geëvalueer. Deur middel van die kring van die omgekeerde eksterne konneksie word die spanning oorgedra na die inset van die uitset. Die gevolg is dat tussen die insette van die operasionele versterker die spanning verskil op die nulvlak is.

Die konsep van terugvoer

Dit is 'n algemene idee, en dit word al in breë sin op alle gebiede van tegnologie toegepas. In enige beheersisteem is daar 'n terugvoer wat die uitset sein en die gespesifiseerde waarde vergelyk (verwysing). Afhangende van watter waarde dit is, is daar 'n aanpassing in die regte rigting. En die beheerstelsel kan enigiets wees, selfs 'n motor wat langs die pad ry.

Die bestuurder druk op die remme, en die terugvoer hier is die begin van die vertraging. Analoog met so 'n eenvoudige voorbeeld, kan jy die terugvoer beter verstaan in elektroniese stroombane. En negatiewe terugvoering is as die motor versnel het toe die rempedaal depressief was.

In elektronika is terugvoering die proses waartydens die sein van die inset na die inset oorgedra word. In hierdie geval word die sein by die inset ook gekanselleer. Aan die een kant is dit nie 'n baie sinvolle idee nie, want dit kan van die kant blyk dat die winsfaktor aansienlik sal daal. Sulke terugvoer is terloops deur die stigters van die ontwikkeling van terugvoer in elektronika ontvang. Maar dit is die moeite werd om die effek daarvan op operasionele versterkers te ondersoek - praktiese skemas om te oorweeg. En dit word duidelik dat dit werklik effens die wins verminder, maar dit stel ons in staat om die ander parameters effens te verbeter:

1. Smooth die frekwensie eienskappe (lei hulle na die vereiste).
2. Laat jou toe om die gedrag van die versterker te voorspel.
3. Dit kan die nie-lineariteit en verwringing van die sein uitskakel.

Hoe dieper die terugvoer (dit gaan oor die negatiewe), hoe minder invloed word uitgeoefen op die versterker van die eienskap met die oop OS. Die resultaat - al sy parameters hang slegs af van watter eienskappe die kring het.

Daar moet kennis geneem word dat alle operasionele versterkers in 'n modus werk met baie diep terugvoer. 'N Spanningswinsfaktor (met sy oop lus) kan selfs 'n paar miljoen bereik. Daarom is die versterker kring op die operasionele versterker baie veeleisend om al die parameters vir krag en die vlak van die insetsein in ag te neem.