Op-amp: jenis sirkuit, prinsip operasi. The rangkaian penguat pada penguat operasional non-pembalik. Skema dc tegangan penguat penguat operasional

Artikel ini akan dianggap sebagai standar rangkaian penguat adalah penguat operasional, dan adalah contoh dari berbagai mode operasi dari perangkat ini. Untuk saat ini, tidak ada unit kontrol tidak bisa melakukan tanpa menggunakan penguat operasional. Ini adalah alat benar-benar serbaguna yang memungkinkan Anda untuk melakukan berbagai fungsi dengan sinyal. Tentang cara kerjanya dan apa sebenarnya memungkinkan untuk membuat perangkat ini Anda dan belajar tentang.

penguat pembalik

Mengemudi pembalik penguat op-amp cukup sederhana, Anda bisa melihatnya dalam gambar. Pada intinya adalah penguat operasional (koneksi mengetik itu dianggap dalam artikel ini). Selain itu, di sini:

1. Resistor R1 drop tegangan hadir pada nilai itu adalah sama dengan input.
2. Dalam resistor R2 juga memiliki drop tegangan - itu adalah sama dengan output.

Dalam hal ini rasio tegangan output dari nilai resistansi R2 adalah pada masukan sehubungan dengan R1, tapi kembali tanda. Mengetahui tegangan dan ketahanan nilai-nilai dapat dihitung keuntungan. Untuk melakukan hal ini, membagi tegangan output untuk tegangan input. Dalam penguat operasional (switching sirkuit mungkin memiliki) mungkin memiliki keuntungan yang sama terlepas dari jenis.

Jobs umpan balik

umpan balik pekerjaan - sekarang satu hal penting yang perlu memahami secara lebih rinci. Misalkan, di pintu masuk ada ketegangan tertentu. Untuk mempermudah, perhitungan akan mengambil nilai dari 1 V. Asumsikan juga bahwa R1 = 10K, R2 = 100 ohm.

Sekarang anggaplah bahwa ada beberapa situasi yang tak terduga, karena yang tegangan tahap output telah diatur ke 0 V. Selanjutnya, ada pola yang menarik - dua resistensi mulai bekerja berpasangan, bersama-sama mereka menciptakan dari pembagi tegangan. Pada output dari tahap pembalik dipertahankan pada 0,91 V. Hal ini memungkinkan OS untuk memperbaiki input mismatch, dan pengurangan tegangan output terjadi. Oleh karena itu, diagram desain yang sangat sederhana dari penguat operasional, penguat sinyal yang menyadari fungsi sensor, misalnya.

Dan perubahan ini akan terus sangat pori-pori, asalkan diatur pada nilai output stabil pada 10 V. Itu pada saat ini di masukan dari potensi penguat operasional adalah sama. Dan mereka akan sama dengan potensi tanah. Di sisi lain, jika tegangan output dari perangkat akan terus menurun, dan itu akan kurang dari -10 V pada potensi input menjadi lebih rendah dari tanah. Konsekuensi - tegangan output mulai meningkat.

Dalam skema tersebut memiliki kerugian - impedansi input sangat kecil, terutama di amplifier dengan nilai tinggi gain tegangan, jika umpan balik ditutup. Sebuah desain, dibahas selanjutnya, dicabut dari semua kekurangan ini.

The non-pembalik amplifier

Angka ini menunjukkan diagram dari penguat non-pembalik adalah penguat operasional. Setelah menganalisis itu, kita dapat menarik beberapa kesimpulan:

1. Nilai tegangan UA sama dengan input.
2. Dengan pembagi off tegangan UA, yang merupakan rasio dari tegangan output kerja dengan jumlah dari R1 dan R1 dan R2 resistensi.
3. Dalam kasus di mana nilai UA adalah sama dengan tegangan input, gain adalah rasio tegangan output ke input (atau mungkin relatif terhadap resistensi R2 dan R1 menambahkan Unit).

Struktur ini disebut penguat non-pembalik, ia memiliki impedansi masukan hampir tak terbatas. Misalnya, untuk amplifier operasional 411 seri nilainya - 1012, setidaknya. Dan untuk penguat operasional menggunakan bipolar transistor semikonduktor, biasanya lebih dari 108 ohm. Dan di sini adalah impedansi output dari kaskade, serta dalam skema dibahas sebelumnya sangat kecil - share ohm. Dan perlu diperhitungkan saat perhitungan dilakukan sirkuit dengan amplifier operasional.

amplifier skema AC

Kedua skema dibahas dalam artikel sebelumnya berjalan pada arus searah. Tetapi jika kualitas komunikasi dari sumber sinyal input dan penguat menyajikan arus bolak-balik yang akan memberikan dasar untuk arus pada input. Dan Anda perlu memperhatikan fakta bahwa nilai saat ini sangat kecil dalam ukuran.

Dalam kasus di mana ada AC memperkuat sinyal yang diperlukan untuk mengurangi gain untuk kesatuan DC sinyal. Hal ini terutama berlaku dalam kasus di mana gain tegangan sangat besar. Melalui ini adalah mungkin untuk secara signifikan mengurangi pengaruh tegangan geser, yang diberikan kepada perangkat input.

Contoh kedua dari sirkuit untuk operasi dengan tegangan bolak-balik

Dalam skema ini, di -3 dB dapat dilihat 17Hz frekuensi line. Tampaknya dari impedansi kapasitor di dua kilo. Oleh karena itu, kapasitor harus cukup besar.

Untuk membangun kekuatan AC, Anda harus menggunakan non-pembalik jenis sirkuit dengan amplifier operasional. Dan dia harus memiliki gain tegangan cukup besar. Tapi di sini kapasitor dapat terlalu besar, sehingga yang terbaik adalah untuk berhenti menggunakannya. Benar, perlu untuk memilih tegangan geser kanan, menyamakan ke nilai nol. Dan adalah mungkin untuk menggunakan pembagi berbentuk T dan meningkatkan nilai-nilai perlawanan dari kedua resistor di sirkuit.

Skema yang lebih baik untuk menggunakan

Kebanyakan pengembang memberikan preferensi mereka ke amplifier non-pembalik, karena mereka memiliki impedansi yang sangat tinggi pada input. Dan skema mengabaikan jenis pembalik. Tapi akhirnya ada keuntungan besar - itu bukan yang paling menuntut penguat operasional, yang merupakan "jantung" nya.

Selain itu, karakteristik, pada kenyataannya, ia jauh lebih baik. Dan dengan bantuan sebuah tanah imajiner dapat menggabungkan semua sinyal dengan mudah, dan mereka tidak akan saling memiliki pengaruh. Hal ini dapat digunakan dalam struktur dan DC rangkaian penguat untuk penguat operasional. Itu semua tergantung pada kebutuhan Anda.

Dan yang paling baru-baru ini - dalam hal seluruh skema, dibahas di sini, terhubung ke output yang stabil dari penguat operasional lainnya. Dalam hal ini, impedansi input tidak penting - setidaknya 1 kW, bahkan 10, meskipun tak terhingga. Dalam hal ini, tahap pertama selalu melayani tujuan dalam kaitannya dengan berikutnya.

mengemudi repeater

penguat Didukung follower operasional mirip dengan emitor dibangun di atas transistor bipolar. Dan melakukan fungsi yang sama. Bahkan, itu adalah penguat non-pembalik, yang pada resistor pertama adalah jauh besar, dan yang kedua adalah nol. Dalam hal ini gain kesatuan.

Ada jenis khusus dari penguat operasional yang digunakan dalam teknik ini hanya untuk sirkuit repeater. Mereka memiliki kinerja yang lebih baik - biasanya kecepatan tinggi. Sebagai contoh, seperti amplifier OPA633 operasional, LM310, TL068. Yang terakhir ini memiliki tubuh seperti transistor, serta tiga kesimpulan. Sangat sering, amplifier ini disebut hanya sebagai buffer. Fakta bahwa mereka memiliki sifat isolator (impedansi masukan yang sangat tinggi dan output yang sangat rendah). Tentang dibangun di atas prinsip ini, dan penguat arus adalah penguat operasional.

modus aktif

Bahkan, itu adalah modus seperti di mana output dan input dari penguat operasional tidak kelebihan beban. Jika rangkaian masukan memasok sinyal yang sangat besar pada output hanya mulai memotong tingkat kolektor atau tegangan emitor. Tapi ketika tegangan output tetap pada tingkat yang dipotong - tegangan input OC tidak berubah. Pada skala ini tidak dapat lebih besar dari tegangan suplai dari tahap penguat.

Kebanyakan sirkuit untuk penguat operasional dihitung sehingga besarnya kurang dari tegangan suplai 2 V. Namun, itu semua tergantung pada apa yang digunakan khusus penguat penguat operasional sirkuit. Sama ada batasan pada keberlanjutan dari sumber arus atas dasar penguat operasional.

Misalkan ada di sumber mengambang beban beberapa drop tegangan. Jika saat ini adalah arah normal perjalanan, dapat ditemukan aneh pada beban pertama. Sebagai contoh, beberapa baterai perepolyusovannyh. Desain ini dapat digunakan untuk mendapatkan biaya arus searah.

beberapa tindakan pencegahan

Sederhana penguat tegangan penguat operasional (circuit dapat memilihnya) dapat dibuat secara harfiah "pada lututnya." Tapi perlu mempertimbangkan beberapa fitur khusus. Pastikan untuk memastikan bahwa rangkaian umpan balik negatif. Hal ini juga mengatakan bahwa hal itu tidak dapat diterima untuk membingungkan non-pembalik dan pembalik masukan dari penguat. Selain itu, harus ada rantai umpan balik untuk DC. Jika tidak, op amp akan mulai bergerak cepat dalam mode saturasi.

Sebagian besar penguat tegangan input diferensial operasional sangat kecil nilainya. Perbedaan maksimum antara noninverting dan pembalik input dapat dibatasi untuk nilai 5 V pada setiap menghubungkan sumber listrik. Jika kita mengabaikan istilah ini, akan berada di pintu masuk ke nilai-nilai yang agak besar dari arus yang akan mengarah pada fakta bahwa semua karakteristik sirkuit akan memburuk.

Hal terburuk dalam hal ini - kehancuran fisik dari penguat operasional. Akibatnya, ia berhenti bekerja rangkaian penguat op amp sepenuhnya.

Mengingat

Dan, tentu saja, kita perlu bicara tentang aturan yang harus diikuti untuk memastikan operasi yang stabil dan tahan lama dari penguat operasional.

Yang paling penting - DU memiliki gain tegangan yang sangat tinggi. Dan jika tegangan antara input berubah untuk berbagi milivolt, output dari nilainya dapat berubah secara signifikan. Oleh karena itu penting untuk mengetahui: dari output op-amp sedang mencoba untuk mencari untuk memastikan bahwa perbedaan tegangan antara input dekat (idealnya sama) dengan nol.

Aturan kedua - konsumsi saat penguat operasional sangat kecil, secara harfiah nanoamps. Jika input diatur ke transistor efek medan, diperkirakan pA. Dapat disimpulkan bahwa input tidak mengkonsumsi saat ini, tidak peduli apa yang digunakan penguat operasional sirkuit - Prinsip operasi tetap sama.

Tapi jangan berpikir bahwa OU benar-benar terus berubah dari tegangan input. Secara fisik, latihan ini hampir tidak mungkin, karena akan ada sesuai dengan aturan kedua. Karena penilaian penguat akan operasional semua masukan. Dengan umpan balik dari sirkuit komunikasi eksternal ditransmisikan ke tegangan input dari output. Hasilnya - antara input dari penguat operasional adalah perbedaan tegangan nol.

konsep umpan balik

Ini adalah pengertian umum, dan telah digunakan dalam arti luas di semua bidang teknologi. Dalam setiap sistem kontrol memiliki umpan balik yang membandingkan sinyal output dan nilai yang ditetapkan (referensi). Tergantung pada apa nilai saat ini - ada koreksi ke arah yang benar. Dimana sistem kontrol bisa apa saja, bahkan mobil yang bergerak di jalan.

pengemudi menekan rem, dan umpan balik - awal deselerasi. Dengan analogi dengan seperti contoh sederhana, kita dapat lebih memahami umpan balik dalam sirkuit elektronik. Sebuah umpan balik negatif - jika saat menekan pedal rem mobil berakselerasi.

Umpan balik elektronik adalah proses di mana penularan terjadi dari output dengan sinyal input. Dengan demikian ada juga menetap di sinyal input. Di satu sisi, itu bukan ide yang sangat masuk akal, mungkin sebenarnya tampak dari luar, yang sangat mengurangi keuntungan. ulasan tersebut, dengan cara, pendiri menerima umpan balik pengembangan elektronik. Tetapi perlu dipahami secara lebih rinci dalam dampaknya pada penguat operasional - menganggap sirkuit praktis. Dan itu menjadi jelas bahwa itu adalah benar dan sedikit mengurangi keuntungan, tetapi memungkinkan Anda untuk meningkatkan beberapa pilihan lain:

1. Kelancaran respon frekuensi (yang mengarah ke yang diperlukan mereka).
2. Hal ini memungkinkan untuk memprediksi perilaku penguat.
3. Mampu untuk menghilangkan non-linearitas dan sinyal distorsi.

Semakin banyak umpan balik (kita berbicara tentang negatif), semakin sedikit pengaruh pada kinerja amplifier dengan OS terbuka. Hasil - semua parameter hanya tergantung pada sifat-sifat apa dari sirkuit.

Perlu memperhatikan fakta bahwa semua penguat operasional beroperasi dalam mode dengan umpan balik yang sangat mendalam. Sebuah gain tegangan (yang open-loop) dapat mencapai bahkan beberapa juta. Oleh karena itu, rangkaian penguat adalah penguat operasional sangat menuntut pada kepatuhan semua parameter pasokan listrik dan tingkat sinyal input.