Какво е операционен усилвател?

В радиоелектрониката и микросхемите операционният усилвател (op-amp) се използва широко. Има отлични технически характеристики (TX) за усилване на сигнала. За да разберете обхвата на операционната система, трябва да знаете нейния принцип на работа, схемата на свързване и основния TX.

Какво е операционен усилвател

OU - интегрална схема (IC), чиято основна цел е да усилва стойността на постоянния ток. Той има само един изход, който се нарича диференциален. Този изход има висок коефициент на усилване на сигнала (Ky). Операционните усилватели се използват главно при изграждането на вериги с отрицателна обратна връзка (NFB), която с основното усилване TX определя Ku на оригиналната верига. Операционните усилватели се използват не само под формата на отделни ИС, но и в различни блокове от сложни устройства.

Операционният усилвател има 2 входа и 1 изход, а също така има изходи за свързване на източник на захранване (IP). Принципът на работа на операционния усилвател е прост. Има 2 правила, взети за основа.Правилата описват простите процеси на работа на IC, които се извършват в операционната система и как работи IC е ясно дори за манекени. На изхода разликата в напрежението (U) е 0, а входовете на операционния усилвател почти не черпят ток (I). Единият вход се нарича неинвертивен (V+), а другият се нарича инвертиращ (V-). В допълнение, входовете на операционния усилвател имат високо съпротивление (R) и почти не консумират I.

Чипът сравнява стойностите на U на входовете и извежда сигнал, като го усилва предварително. Ku OU има висока стойност, достигаща 1000000. Ако на входа се приложи ниско U, тогава на изхода е възможно да се получи стойност, равна на U на източника на захранване (Uip). Ако U на входа V+ е по-голям от този на V-, тогава изходът ще бъде максималната положителна стойност. Когато се захранва от положително U на инвертиращия вход, изходът ще има максимално отрицателно напрежение.

Основното изискване за работата на ОС е използването на биполярен IP. Възможно е да се използва еднополюсен IP, но възможностите на операционния усилвател са силно ограничени. Ако използвате батерия и вземете нейната положителна страна за 0, тогава при измерване на стойностите получавате 1,5 V. Ако вземете 2 батерии и ги свържете последователно, тогава U ще бъде добавен, т.е. устройството ще покаже 3 V.

Ако приемем отрицателния извод на батерията като нула, тогава устройството ще покаже 3 V. В противен случай, ако вземем положителния извод за 0, тогава получаваме -3 V. Когато използваме точката между двете батерии като нула, ние вземете примитивен биполярно IP. Можете да проверите здравето на операционния усилвател само когато го свържете към веригата.

Видове и символи на диаграмата

С развитието на електрическите схеми операционните усилватели непрекъснато се подобряват и се появяват нови модели.

Класификация по приложение:

1. Индустриалната е евтин вариант.
2. Прецизност (прецизно измервателно оборудване).
3. Електрометрични (малка стойност на Iin).
4. Микроенергия (консумация на малка мощност I).
5. Програмируем (токовете се задават чрез I външен).
6. Мощен или силен ток (даващ по-голяма стойност на I на потребителя).
7. Ниско напрежение (работи при U<3 V).
8. Високо напрежение (предназначено за високи стойности на U).
9. Бърза реакция (висока скорост на завъртане и честота на усилване).
10. С ниско ниво на шум.
11. Звуков тип (ниски хармоници).
12. За биполярно и еднополюсно захранване.
13. Разлика (с възможност за измерване на ниско U при висок шум). Използва се в шънтове.
14. Усилващи каскади от готовия тип.
15. Специализирани.

Според входните сигнали операционните усилватели са разделени на 2 вида:

1. С 2 входа.
2. С 3 входа. 3 вход се използва за разширяване на функционалността. Има вътрешна OOS.

Схемата на операционния усилвател е доста сложна и няма смисъл да се произвежда, а радиолюбителят трябва само да знае правилната схема за превключване на операционния усилвател, но за това трябва да разберете декодирането на неговите заключения.

Основните обозначения на констатациите на IC:

1. V+ е неинвертиращ вход.
2. V- - инвертиращ вход.
3. Vout - изход Vs + (Vdd, Vcc, Vcc +) - положителен извод на IP.
4. Vs- (Vss, Vee, Vcc-) - минус IP.

В почти всеки оперативен усилвател има 5 заключения. Въпреки това, някои сортове може да нямат V-. Има модели, които имат допълнителни изводи, които разширяват възможностите на операционния усилвател.

Изводите за захранване не трябва да бъдат маркирани, т.к. това увеличава четливостта на диаграмата. Изходната мощност от положителния извод или полюса на IP се намира в горната част на веригата.

Основни характеристики

Операционните усилватели, подобно на други радио компоненти, имат TX, които могат да бъдат разделени на типове:

1. Усилване.
2. Вход.
3. Почивни дни.
4. Енергия.
5. Дрейф.
6. Честота.
7. производителност.

Усилването е основната характеристика на операционния усилвател. Характеризира се със съотношението на изходния сигнал към входния. Нарича се още амплитуда или трансферен TX, който е представен под формата на графики на зависимости. Входът включва всички стойности за входа на операционния усилвател: Rin, токове на отклонение (Ism) и изместване (Iin), дрейф и максимален входен диференциал U (Udifmax).
Icm се използва за управление на операционния усилвател на входовете. Iin е необходим за работата на входния етап на операционния усилвател. Iin shift - разликата Icm за 2 входни полупроводника на операционния усилвател.

По време на изграждането на вериги те трябва да се вземат предвид при свързване на резистори. Ако Iin не се вземе предвид, това може да доведе до създаването на диференциално U, което ще доведе до неправилна работа на операционния усилвател.
Udifmax - U, който се захранва между входовете на операционния усилвател. Неговата стойност характеризира изключването на повреда на полупроводниците на диференциалната каскада.

За надеждна защита между входовете на операционния усилвател, 2 диода и ценеров диод са свързани антипаралелно. Диференциалният вход R се характеризира с R между двата входа, а входът с общ режим R е стойността между 2-та входа на операционния усилвател, които са комбинирани и заземени (земя). Изходните параметри на операционния усилвател включват изход R (Rout), максимален изход U и I. Параметърът Rout трябва да бъде с по-малка стойност за по-добри характеристики на усилване.

За да постигнете малък Rout, трябва да използвате последовател на емитер. Iout се сменя с колектор I.Енергийните TX се оценяват по максималната мощност, която ОС консумира. Причината за неправилната работа на операционния усилвател е разпространението на TX на полупроводниците на стъпалото на диференциалния усилвател, което зависи от температурните показатели (температурен дрейф). Честотните параметри на операционния усилвател са основните. Те допринасят за усилването на хармоничните и импулсните сигнали (скорост).

В IC операционния усилвател от обща и специална форма е включен кондензатор, за да се предотврати генерирането на високочестотни сигнали. При честоти с ниска стойност веригите имат голям К коефициент без обратна връзка (ОС). Операционната система използва неинвертираща връзка. Освен това, в някои случаи, например, при производството на инвертиращ усилвател, ОС не се използва. В допълнение, операционният усилвател има динамични характеристики:

1. Скорост на нарастване Uout (SN Uout).
2. Време за установяване Uout (реакция на операционния усилвател при скок U).

Където е приложимо

Има 2 вида схеми на операционни усилватели, които се различават по начина, по който са свързани. Основният недостатък на OU е несъответствието на Ku, което зависи от режима на работа. Основните области на приложение са усилватели: инвертиращи (IU) и неинвертиращи (NIO). Във веригата NRU Ku от U се задава от резистори (сигналът трябва да се приложи към входа). OU съдържа OOS от последователен тип. Тази връзка се осъществява на един от резисторите. Сервира се само на V-.

В DUT сигналите са фазово изместени. За промяна на знака на изходното отрицателно напрежение е необходима паралелна обратна връзка на U. Входът, който е неинвертиращ, трябва да бъде заземен. Входният сигнал се подава през резистор към инвертиращия вход.Ако неинвертиращият вход отиде на земята, тогава разликата U между входовете на операционния усилвател е 0.

Можете да изберете устройства, които използват OS:

1. Предусилватели.
2. Усилватели на аудио и видео честотни сигнали.
3. U компаратори.
4. Усилватели.
5. Диференциатори.
6. Интегратори.
7. филтърни елементи.
8. Токоизправители (повишена точност на изходните параметри).
9. Стабилизатори U и I.
10. Калкулатор аналогов тип.
11. ADC (аналогово-цифрови преобразуватели).
12. DAC (цифрово-аналогови преобразуватели).
13. Устройства за генериране на различни сигнали.
14. Компютърна технология.

Операционните усилватели и тяхното приложение намират широко приложение в различно оборудване.

Подобни статии: