Wat is een operationele versterker?

In radio-elektronica en microschakelingen wordt de operationele versterker (op-amp) veel gebruikt. Het heeft uitstekende technische eigenschappen (TX) voor signaalversterking. Om de reikwijdte van het besturingssysteem te begrijpen, moet u het werkingsprincipe, het aansluitschema en de belangrijkste TX kennen.

Wat is een operationele versterker?

OU - een geïntegreerd circuit (IC), waarvan het belangrijkste doel is om de waarde van gelijkstroom te versterken. Het heeft slechts één uitgang, die differentieel wordt genoemd. Deze uitgang heeft een hoge signaalversterkingsfactor (Ky). Op-amps worden voornamelijk gebruikt bij de constructie van circuits met negatieve feedback (NFB), die, met de hoofdversterking TX, Ku bepaalt van het originele circuit. Op-amps worden niet alleen gebruikt in de vorm van individuele IC's, maar ook in verschillende blokken van complexe apparaten.

De op-amp heeft 2 ingangen en 1 uitgang, en heeft ook uitgangen voor het aansluiten van een stroombron (IP). Het werkingsprincipe van een operationele versterker is eenvoudig. Er zijn 2 regels als uitgangspunt genomen.De regels beschrijven de eenvoudige processen van de IC-bewerking die plaatsvinden in het besturingssysteem, en hoe de IC werkt, is zelfs voor dummies duidelijk. Aan de uitgang is het spanningsverschil (U) 0 en de op-amp-ingangen trekken bijna geen stroom (I). De ene ingang wordt niet-inverterend (V+) genoemd en de andere wordt inverterend (V-) genoemd. Daarnaast hebben de op-amp ingangen een hoge weerstand (R) en verbruiken ze bijna geen I.

De chip vergelijkt de U-waarden aan de ingangen en geeft een signaal af, waardoor het wordt voorversterkt. Ku OU heeft een hoge waarde en bereikt 1000000. Als een lage U wordt toegepast op de ingang, is het aan de uitgang mogelijk om een ​​waarde te verkrijgen die gelijk is aan U van de stroombron (Uip). Als U aan de ingang V+ groter is dan aan V-, dan is de uitgang de maximale positieve waarde. Wanneer gevoed door een positieve U van de inverterende ingang, zal de uitgang een maximale negatieve spanning hebben.

De belangrijkste vereiste voor de werking van het besturingssysteem is het gebruik van een bipolaire IP. Het is mogelijk om een ​​unipolair IP-adres te gebruiken, maar de mogelijkheden van de op-amp zijn ernstig beperkt. Als u een batterij gebruikt en de positieve kant als 0 neemt, krijgt u bij het meten van de waarden 1,5 V. Als u 2 batterijen neemt en deze in serie aansluit, wordt U toegevoegd, d.w.z. het apparaat geeft 3 V aan.

Als we de negatieve pool van de batterij als nul nemen, geeft het apparaat 3 V weer. Anders, als we de positieve pool als 0 nemen, krijgen we -3 V. Als we het punt tussen de twee batterijen als nul gebruiken, zullen we een primitief bipolair IP-adres krijgen. U kunt de gezondheid van de op-amp alleen controleren als u deze op het circuit aansluit.

Typen en symbolen op het diagram

Met de ontwikkeling van elektrische schakelingen worden operationele versterkers voortdurend verbeterd en verschijnen er nieuwe modellen.

Classificatie per toepassing:

1. Industrieel is een goedkope optie.
2. Precisie (precieze meetapparatuur).
3. Elektrometrisch (kleine waarde van Iin).
4. Micropower (verbruik van klein I-vermogen).
5. Programmeerbaar (stromen worden ingesteld met I extern).
6. Krachtig of hoge stroom (geeft een grotere waarde van I aan de consument).
7. Laagspanning (werkzaam bij U<3 V).
8. Hoogspanning (ontworpen voor hoge U-waarden).
9. Snelle respons (hoge slew rate en gain frequentie).
10. Met laag geluidsniveau.
11. Sonic-type (lage harmonischen).
12. Voor bipolaire en unipolaire elektrische voeding.
13. Verschil (in staat om lage U te meten bij hoge ruis). Gebruikt in shunts.
14. Versterkende cascades van het voltooide type.
15. Gespecialiseerd.

Volgens de ingangssignalen zijn de opamps verdeeld in 2 typen:

1. Met 2 ingangen.
2. Met 3 ingangen. 3 input wordt gebruikt om de functionaliteit uit te breiden. Heeft een interne OOS.

Het operationele versterkercircuit is behoorlijk gecompliceerd en het heeft geen zin om het te vervaardigen, en de radioamateur hoeft alleen het juiste schakelcircuit voor de operationele versterker te kennen, maar hiervoor moet men de decodering van zijn conclusies begrijpen.

De belangrijkste aanduidingen van de bevindingen van de IC:

1. V+ is een niet-inverterende ingang.
2. V- - inverterende ingang.
3. Vout - uitgang Vs + (Vdd, Vcc, Vcc +) - positieve pool van het IP.
4. Vs- (Vss, Vee, Vcc-) - minus IP.

In bijna elke op-amp zijn er 5 conclusies. Sommige variëteiten kunnen echter de V- missen. Er zijn modellen met aanvullende conclusies die de mogelijkheden van de op-amp uitbreiden.

Conclusies voor voeding hoeven niet te worden gemarkeerd, omdat. dit vergroot de leesbaarheid van het diagram. Het uitgangsvermogen van de positieve pool of pool van de IP bevindt zich aan de bovenkant van het circuit.

Belangrijkste kenmerken

Op-amps hebben, net als andere radiocomponenten, TX, die kan worden onderverdeeld in typen:

1. Versterken.
2. Invoer.
3. weekenden.
4. Energie.
5. Drift.
6. Frequentie.
7. prestatie.

De versterking is het belangrijkste kenmerk van de opamp. Het wordt gekenmerkt door de verhouding van het uitgangssignaal tot de ingang. Het wordt ook amplitude of overdracht TX genoemd, die wordt weergegeven in de vorm van afhankelijkheidsgrafieken. De input bevat alle waarden voor de input van de op-amp: Rin, biasstromen (Ism) en shift (Iin), drift en maximum input differential U (Udifmax).
Icm wordt gebruikt om de op-amp aan de ingangen te bedienen. Iin is nodig voor de werking van de ingangstrap van de op-amp. Iin shift - het verschil Icm voor 2 ingangshalfgeleiders van de op-amp.

Bij het bouwen van schakelingen moet met deze I rekening gehouden worden bij het aansluiten van weerstanden. Als er geen rekening wordt gehouden met Iin, kan dit leiden tot het ontstaan ​​​​van een differentiële U, wat zal leiden tot een onjuiste werking van de op-amp.
Udifmax - U, die wordt gevoed tussen de ingangen van de op-amp. De waarde ervan kenmerkt de uitsluiting van schade aan de halfgeleiders van de differentiële cascade.

Voor een betrouwbare bescherming tussen de ingangen van de op-amp zijn 2 diodes en een zenerdiode antiparallel geschakeld. De differentiële ingang R wordt gekenmerkt door de R tussen de twee ingangen en de common-mode-ingang R is de waarde tussen de 2 ingangen van de opamp die zijn gecombineerd en aarde (aarde). De uitgangsparameters van de opamp omvatten output R (Rout), maximale output U en I. De waarde van de Rout-parameter moet kleiner zijn voor betere versterkingskarakteristieken.

Om een ​​kleine Rout te bereiken, moet je een emittervolger gebruiken. Iout wordt gewijzigd met de collector I.Energie TX wordt geschat op basis van het maximale vermogen dat het besturingssysteem verbruikt. De reden voor de onjuiste werking van de op-amp is de spreiding van de TX van de halfgeleiders van de differentiële versterkertrap, die afhangt van temperatuurindicatoren (temperatuurdrift). De frequentieparameters van de op-amp zijn de belangrijkste. Ze dragen bij aan de versterking van harmonische en impulssignalen (snelheid).

In de IC-op-amp van een algemene en speciale vorm is een condensator opgenomen om het genereren van hoogfrequente signalen te voorkomen. Bij frequenties met een lage waarde hebben de schakelingen een grote K-coëfficiënt zonder terugkoppeling (OS). Het besturingssysteem gebruikt een niet-inverterende verbinding. Bovendien wordt in sommige gevallen, bijvoorbeeld bij de vervaardiging van een inverterende versterker, het besturingssysteem niet gebruikt. Bovendien heeft de op-amp dynamische eigenschappen:

1. Zwenksnelheid Uout (SN Uout).
2. Insteltijd Uout (op-amp-respons bij sprong U).

Waar van toepassing

Er zijn 2 soorten opamp-circuits, die verschillen in de manier waarop ze zijn aangesloten. Het belangrijkste nadeel van de OU is de inconsistentie van Ku, die afhangt van de bedrijfsmodus. De belangrijkste toepassingsgebieden zijn versterkers: inverterend (IU) en niet-inverterend (NIO). In het NRU-circuit wordt Ku by U ingesteld door weerstanden (het signaal moet op de ingang worden toegepast). De OU bevat een OOS van een sequentieel type. Deze aansluiting wordt gemaakt op een van de weerstanden. Het wordt alleen geserveerd op V-.

In de DUT zijn de signalen in fase verschoven. Om het teken van de negatieve uitgangsspanning te wijzigen, is een parallelle terugkoppeling nodig op U. De ingang, die niet-inverterend is, moet worden geaard. Het ingangssignaal wordt via een weerstand naar de inverterende ingang geleid.Als de niet-inverterende ingang naar aarde gaat, is het verschil U tussen de ingangen van de opamp 0.

U kunt apparaten selecteren die het besturingssysteem gebruiken:

1. Voorversterkers.
2. Versterkers van audio- en videofrequentiesignalen.
3. U-vergelijkers.
4. versterkers.
5. differentiatoren.
6. Integratoren.
7. filter elementen.
8. Gelijkrichters (verhoogde nauwkeurigheid van uitgangsparameters).
9. Stabilisatoren U en I.
10. Rekenmachine analoog type.
11. ADC (analoog-naar-digitaal converters).
12. DAC (digitaal-naar-analoog-converters).
13. Apparaten voor het genereren van verschillende signalen.
14. Computer technologie.

Operationele versterkers en hun toepassing worden veel gebruikt in verschillende apparatuur.

Vergelijkbare artikelen: