Nē

Oper-Amp, saīsinājums no operatīvā pastiprinātāja, ir analogās elektronikas pamats. Operatīvais pastiprinātājs ir līdzstrāvai pievienots elektronisks komponents, kas pastiprinātāju Spriegums no diferenciālās ieejas, izmantojot rezistora atgriezenisko saiti. Op-Amps ir populārs ar savu daudzpusību, jo tos var konfigurēt dažādos veidos un izmantot dažādos aspektos. Op-amp ķēde sastāv no dažiem mainīgajiem lielumiem, piemēram, joslas platuma, ieejas un izejas pretestības, pastiprinājuma robežas utt. Dažādām op-ampēru klasei ir dažādas specifikācijas atkarībā no šiem mainīgajiem. Dažādās integrētās shēmas (IC) paketēs ir daudz op-ampēru, dažiem op-amp ir divi vai vairāki op-ampēri vienā iepakojumā. LM358, LM741, LM386 ir daži parasti izmantoti Op-amp IC. Jūs varat uzzināt vairāk par Op-ampēriem, sekojot mūsu sadaļai Op-amp shēmas.

Op-amp ir divas diferenciālās ieejas tapas un izejas tapa kopā ar strāvas tapām. Šīs divas diferenciālās ievades tapas ir invertējošā tapa vai negatīvā un neinvertējošā tapa vai pozitīvā. Op-amp pastiprina sprieguma starpību starp šīm divām ieejas tapām un nodrošina pastiprinātu izvadi visā tā Vout vai izejas tapā.

Atkarībā no ievades veida op-amp var klasificēt kā invertējošu vai neinvertējošu. Šajā apmācībā mēs uzzināsim, kā izmantot op-amp bezinvertēšanas konfigurācijā.

Neinvertējošā konfigurācijā ieejas signāls tiek ievadīts pāri op-amp neinvertējošajam ieejas terminālim (pozitīvais terminālis). Tādēļ pastiprinātā izeja ar ieejas signālu kļūst “ fāzē ”.

Kā mēs iepriekš apspriedām, Op-amp nepieciešama atgriezeniskā saite, lai pastiprinātu ieejas signālu. To parasti panāk, izmantojot nelielu sprieguma dalītāja tīklu izejas spriegumam atpakaļ invertēšanas tapai (ja nav invertējošas konfigurācijas) vai invertējošā tapā (invertējošā tapas gadījumā).

Neinvertējoša darbības pastiprinātāja konfigurācija

Augšējā attēlā ir parādīts op-amp ar Non-inverting konfigurāciju. Signāls, kas jāpastiprina, izmantojot op-amp, tiek ievadīts op-amp ķēdes pozitīvajā vai neinvertējošajā tapā, turpretī sprieguma dalītājs, izmantojot divus rezistorus R1 un R2, nodrošina nelielu izejas daļu invertējošajam op-amp ķēdes tapa. Šie divi rezistori nodrošina nepieciešamo atgriezenisko saiti op-amp. Ideālā stāvoklī op-amp ievades tapa nodrošinās augstu ieejas pretestību, un izejas tapa būs ar zemu izejas pretestību.

Pastiprinājums ir atkarīgs no šiem diviem atgriezeniskās saites rezistoriem (R1 un R2), kas savienoti kā sprieguma dalītāja konfigurācija. R2 tiek saukts par Rf (atgriezeniskās saites rezistors)

Sprieguma dalītāja izeja, kas tiek ievadīta pastiprinātāja neinvertējošajā tapā, ir vienāda ar Vin, jo Vin un sprieguma dalītāja savienojuma punkti atrodas vienā un tajā pašā zemes mezglā.

Sakarā ar to un tā kā Vout ir atkarīgs no atgriezeniskās saites tīkla, mēs varam aprēķināt slēgtās cilpas sprieguma pieaugumu, kā norādīts zemāk.

Neinvertējoša Op-amp ieguvums

Tā kā sprieguma dalītāja izejas spriegums ir tāds pats kā ieejas spriegums , dalītāja Vout = Vin

Tātad, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) vai, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Pastiprinātāja (Av) kopējais sprieguma pieaugums ir Vout / Vin

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

Izmantojot šo formulu, mēs varam secināt, ka operētājsistēmas Non-Inverting slēgtās cilpas sprieguma pieaugums ir

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

Tātad, izmantojot šo faktoru, op-amp pieaugums nevar būt mazāks par vienības pieaugumu vai 1. Arī ieguvums būs pozitīvs, un tas nevar būt negatīvā formā. Palielinājums ir tieši atkarīgs no Rf un R1 attiecības.

Tagad interesanti ir tas, ka, ja atgriezeniskās saites rezistora vai Rf vērtību ievietosim kā 0, ieguvums būs 1 vai vienība. Un, ja R1 kļūst par 0, tad pieaugums būs bezgalīgs. Bet tas ir iespējams tikai teorētiski. Patiesībā tas ir ļoti atkarīgs no op-amp uzvedības un atvērtās cilpas pieauguma.

Op-amp var izmantot arī divus pievienotos sprieguma ieejas spriegumus kā summējošo pastiprinātāju.

Neinvertējošā pastiprinātāja praktiskais piemērs

Mēs izstrādāsim nav apgriežot op-amp ķēde, kas ražos 3x sprieguma iegūt pie izejas, salīdzinot ievades spriegumu.

Mēs veiksim 2 V ieeju op-amp. Mēs konfigurēsim op-amp bezinvertēšanas konfigurācijā ar 3x pastiprināšanas iespējām. Mēs izvēlējāmies R1 rezistora vērtību kā 1,2k, mēs uzzināsim Rf vai R2 rezistora vērtību un aprēķināsim izejas spriegumu pēc pastiprināšanas.

Tā kā pieaugums ir atkarīgs no rezistoriem un formula ir Av = 1 + (Rf / R1)

Mūsu gadījumā pieaugums ir 3 un R1 vērtība ir 1. 2k. Tātad, Rf vērtība ir

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

Pēc pastiprināšanas izejas spriegums būs

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

Kontūras piemērs ir parādīts iepriekš redzamajā attēlā. R2 ir atgriezeniskās saites rezistors, un pastiprinātā izeja būs 3 reizes lielāka nekā ieeja.

Sprieguma sekotājs vai Unity Gain pastiprinātājs

Kā jau tika apspriests iepriekš, ja mēs Rf vai R2 veidojam kā 0, tas nozīmē, ka R2 nav pretestības, un rezistors R1 ir vienāds ar bezgalību, tad pastiprinātāja pieaugums būs 1 vai arī tas sasniegs vienotības pieaugumu. Tā kā R2 nav pretestības, izeja tiek saīsināta ar op-amp negatīvo vai apgriezto ieeju. Tā kā pastiprinājums ir 1 vai vienība, šo konfigurāciju sauc par vienības pieauguma pastiprinātāja konfigurāciju vai sprieguma sekotāju vai buferi.

Kad ieejas signāls tiek likts pāri op-amp pozitīvajai ieejai un izejas signāls ir fāzē ar ieejas signālu ar 1x pastiprinājumu, mēs saņemam to pašu signālu visā pastiprinātāja izejā. Tādējādi izejas spriegums ir tāds pats kā ieejas spriegums. Spriegums ārā = Spriegums iekšā.

Tātad, tas sekos ieejas spriegumam un visā izvadā radīs to pašu reprodukcijas signālu. Tāpēc to sauc par sprieguma sekotāja ķēdi.

Ieejas pretestība no op-amp, ir ļoti augsta, ja sprieguma sekotājs vai vienotība iegūt lieto konfigurāciju. Dažreiz ieejas pretestība ir daudz augstāka par 1 Megohm. Tātad, pateicoties lielai ieejas pretestībai, mēs varam ievadīt vājus signālus visā ieejā, un no signāla avota uz pastiprinātāju ieejas tapā netiks plūst strāva. No otras puses, izejas pretestība ir ļoti zema, un tā izvadē radīs tādu pašu signāla ieeju.

Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta sprieguma sekotāja konfigurācija. Izeja ir tieši savienota ar op-amp negatīvo spaili. Šīs konfigurācijas pieaugums ir 1x.

Kā mēs zinām, Gain (Av) = Vout / Vin Tātad, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Sakarā ar augstu ieejas pretestība, ieejas strāva ir 0, tāpēc ieejas jauda ir 0, kā arī. Sprieguma sekotājs nodrošina lielu jaudas pieaugumu visā tā izvadē. Šīs uzvedības dēļ sprieguma sekotājs tika izmantots kā bufera ķēde.

Arī bufera konfigurācija nodrošina labu signāla izolācijas koeficientu. Šīs funkcijas dēļ sprieguma sekotāja ķēde tiek izmantota Sallen-key tipa aktīvajos filtros, kur filtru posmi tiek izolēti viens no otra, izmantojot sprieguma sekotāja op-amp konfigurāciju.

Ir pieejamas arī digitālās bufera shēmas, piemēram, 74LS125, 74LS244 utt.

Tā kā mēs varam kontrolēt neinvertējošā pastiprinātāja pastiprinājumu, mēs varam izvēlēties vairākas rezistoru vērtības un var radīt neinvertējošu pastiprinātāju ar mainīgu pastiprinājuma diapazonu.

Neinvertējošie pastiprinātāji tiek izmantoti audio elektronikas nozarēs, kā arī darbības jomā, maisītājos un dažādās vietās, kur nepieciešama digitālā loģika, izmantojot analogo elektroniku.