Ne

„Op-Amp“, trumpinys - operacinis stiprintuvas, yra analoginės elektronikos pagrindas. Operacinis stiprintuvas yra nuolatinės srovės sujungtas elektroninis komponentas, kuris sustiprina įtampą iš diferencialinės įvesties, naudodamas rezistoriaus grįžtamąjį ryšį. „Op-Amps“ yra populiarus dėl savo universalumo, nes juos galima sukonfigūruoti įvairiais būdais ir naudoti įvairiais aspektais. Op-amp grandinę sudaro keli kintamieji, pvz., Pralaidumo, įvesties ir išėjimo impedansas, padidinimo riba ir kt. Skirtingos opampų klasės specifikacijos skiriasi, priklausomai nuo šių kintamųjų. Įvairiuose integrinių grandynų (IC) paketuose yra daugybė op-amperų, ​​kai kurie op-amperai turi du ar daugiau op-amperų vienoje pakuotėje. LM358, LM741, LM386 yra keletas dažniausiai naudojamų „Op-amp IC“. Galite sužinoti daugiau apie „Op“ stiprintuvus, sekdami mūsų „Op-amp“ grandinių skyrių.

Op-amp turi du skirtingus įvesties kaiščius ir išvesties kaištį kartu su maitinimo kaiščiais. Šie du diferencinio įvesties kaiščiai yra invertuojantis kaištis arba neigiamas ir ne invertuojantis kaištis arba teigiamas. Op-amp sustiprina įtampos skirtumą tarp šių dviejų įvesties kaiščių ir suteikia sustiprintą išėjimą per jo Vout arba išvesties kaištį.

Priklausomai nuo įvesties tipo, op-amp gali būti klasifikuojamas kaip invertuojantis arba neinvertuojantis. Šioje pamokoje sužinosime, kaip naudoti op-amp neinvertuojant konfigūraciją.

Neinvertuojančioje konfigūracijoje įvesties signalas yra perduodamas per op-amp stiprintuvo neinvertuojančią įvesties gnybtą (teigiamą terminalą). Dėl to sustiprinta išvestis tampa „ fazėje “ su įvesties signalu.

Kaip aptarėme anksčiau, „ Op-amp“ reikia grįžtamojo ryšio, kad sustiprintų įvesties signalą. Tai paprastai pasiekiama, naudojant mažą išėjimo įtampos dalį atgal į invertuojantį kaištį (jei tai nėra invertuojanti konfigūracija) arba į invertuojantį kaištį (jei yra invertuojantis kaištis), naudojant įtampos skirstytuvo tinklą.

Neinvertuojanti operacinio stiprintuvo konfigūracija

Viršutiniame paveikslėlyje rodomas op-amp su Ne invertuojančia konfigūracija. Signalas, kurį reikia sustiprinti naudojant op-amp, yra tiekiamas į op-amp grandinės teigiamą arba ne invertuojantį kaištį, o įtampos daliklis, naudojant du rezistorius R1 ir R2, suteikia mažą išėjimo dalį invertuojančiam op-amp grandinės kaištis. Šie du rezistoriai teikia reikiamą grįžtamąjį ryšį op-amp. Idealiomis sąlygomis op-amp įvesties kaištis užtikrins didelę įėjimo impedanciją, o išvesties kaištis bus mažos išėjimo impedanso.

Stiprinimas priklauso nuo tų dviejų grįžtamųjų varžų (R1 ir R2), sujungtų kaip įtampos daliklio konfigūracija. R2 vadinamas Rf (grįžtamojo ryšio rezistorius)

Į įtampos skirstytuvo įtampos skirstytuvo išvestį yra lygu Vin, nes Vin ir įtampos daliklio jungties taškai yra tame pačiame žemės mazge.

Dėl to ir kadangi „Vout“ priklauso nuo grįžtamojo ryšio tinklo, mes galime apskaičiuoti uždaros grandinės įtampos padidėjimą taip, kaip nurodyta toliau.

Neinvertuojančio op-amp

Kadangi įtampos daliklio išėjimo įtampa yra tokia pati kaip įėjimo įtampa , daliklio įtampa = Vin

Taigi, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Arba, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Bendras stiprintuvo įtampos padidėjimas (Av) yra Vout / Vin

Taigi, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Naudodami šią formulę galime padaryti išvadą, kad neinvertuojančio operacinio stiprintuvo uždaro ciklo įtampos padidėjimas yra

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Taigi pagal šį faktorių op-amp padidėjimas negali būti mažesnis nei vienybės padidėjimas arba 1. Taip pat pelnas bus teigiamas ir negali būti neigiamas. Pelnas tiesiogiai priklauso nuo Rf ir R1 santykio.

Dabar įdomu tai, kad jei grįžtamojo ryšio rezistoriaus arba Rf reikšmę nustatysime kaip 0, padidėjimas bus 1 arba vienybė. Ir jei R1 taps 0, tada padidėjimas bus begalinis. Bet tai įmanoma tik teoriškai. Iš tikrųjų tai labai priklauso nuo op-amp elgesio ir atviros kilpos padidėjimo.

„Op-amp“ taip pat galima naudoti dvi įtampos įvesties įtampą kaip sumuojantį stiprintuvą.

Praktinis neinvertuojančio stiprintuvo pavyzdys

Mes suprojektuosime neinvertuojančią op-amp grandinę, kuri gamins 3x įtampos padidėjimą išėjime, lyginant įėjimo įtampą.

Mes atliksime 2 V įvestį op-amp. Mes sukonfigūruosime op-amp neinvertuojančioje konfigūracijoje su 3x įgijimo galimybėmis. Mes pasirinkome R1 rezistoriaus vertę kaip 1,2 k. Mes išsiaiškinsime Rf arba R2 rezistoriaus vertę ir apskaičiuosime išėjimo įtampą po sustiprinimo.

Kadangi padidėjimas priklauso nuo rezistorių ir formulė yra Av = 1 + (Rf / R1)

Mūsų atveju padidėjimas yra 3, o R1 vertė yra 1. 2k. Taigi, Rf vertė yra

3 = 1 + (Rf / 1,2k) 3 = 1 + (1,2k + Rf / 1,2k ) 3,6k = 1,2k + Rf 3,6k - 1,2k = Rf Rf = 2,4k

Po sustiprinimo išėjimo įtampa bus

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6 V

Grandinės pavyzdys parodytas aukščiau esančiame paveikslėlyje. R2 yra grįžtamojo ryšio rezistorius, o sustiprinta išvestis bus 3 kartus didesnė nei įvestis.

Įtampos sekėjas arba „Unity Gain“ stiprintuvas

Kaip aptarta anksčiau, jei mes padarysime Rf arba R2 kaip 0, tai reiškia, kad R2 nėra atsparumo, o rezistorius R1 yra lygus begalybei, tada stiprintuvo stiprinimas bus 1 arba jis pasieks vienybės padidėjimą. Kadangi R2 nėra atsparumo, išėjimas sutrumpinamas neigiamu ar apverstu op-amp įėjimu. Kadangi padidėjimas yra 1 arba vienybė, ši konfigūracija vadinama vienybės stiprinimo stiprintuvo konfigūracija arba įtampos sekėju arba buferiu.

Kai įvesties signalą perduodame į teigiamą op-amp stiprintuvą, o išėjimo signalas yra fazėje su įvesties signalu, kurio stiprinimas yra 1x, gauname tą patį signalą per stiprintuvo išvestį. Taigi išėjimo įtampa yra tokia pati kaip įėjimo įtampa. Įtampa iš = įtampa.

Taigi, jis laikysis įvesties įtampos ir išleis tą patį replikos signalą. Štai kodėl ji vadinama įtampos sekimo grandine.

Įėjimo varža iš op-amp, yra labai didelė, kai įtampa pasekėjų ar vienybė pelnas konfigūracija yra naudojamas. Kartais įėjimo varža yra daug didesnė nei 1 megohmas. Taigi dėl didelės įėjimo impedanso mes galime pritaikyti silpnus signalus visame įėjime, o įėjimo kaište iš signalo šaltinio į stiprintuvą netekės srovės. Kita vertus, išėjimo varža yra labai maža, o išvestyje ji duos tą patį signalo įėjimą.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta įtampos sekiklio konfigūracija. Išėjimas yra tiesiogiai sujungtas per neigiamą op-amp stiprintuvą. Šios konfigūracijos padidėjimas yra 1x.

Kaip mes žinome, Pelnas (Av) = Vout / Vin Taigi, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Dėl didelės įėjimo varžos įėjimo srovė yra 0, taigi įėjimo galia taip pat yra 0. Įtampos sekėjas užtikrina didelį galios padidėjimą visoje išėjime. Dėl tokio elgesio įtampos sekėjas buvo naudojamas kaip buferinė grandinė.

Be to, buferio konfigūracija suteikia gerą signalo izoliacijos faktorių. Dėl šios savybės įtampos sekimo grandinė naudojama „ Sallen-key“ tipo aktyviuose filtruose, kur filtro pakopos yra izoliuotos viena nuo kitos, naudojant įtampos sekiklio op-amp konfigūraciją.

Taip pat yra skaitmeninių buferinių grandinių, tokių kaip 74LS125, 74LS244 ir kt.

Kadangi galime valdyti neinvertuojančio stiprintuvo stiprinimą, galime pasirinkti kelias rezistorių reikšmes ir pagaminti neinvertuojantį stiprintuvą su kintamu stiprinimo diapazonu.

Ne invertuojantys stiprintuvai naudojami garso elektronikos sektoriuose, taip pat apimtyje, maišytuvuose ir įvairiose vietose, kur reikalinga skaitmeninė logika, naudojant analoginę elektroniką.