V rádiové elektronice a mikroobvodech se široce používá operační zesilovač (op-amp). Má vynikající technické vlastnosti (TX) pro zesílení signálu. Abyste pochopili rozsah OS, musíte znát jeho princip fungování, schéma zapojení a hlavní TX.
Co je operační zesilovač
OU - integrovaný obvod (IC), jehož hlavním účelem je zesílit hodnotu stejnosměrného proudu. Má pouze jeden výstup, který se nazývá diferenciální. Tento výstup má vysoký faktor zesílení signálu (Ky). Operační zesilovače se používají hlavně při konstrukci obvodů s negativní zpětnou vazbou (NFB), která s hlavním zesílením TX určuje Ku původního obvodu. Operační zesilovače se používají nejen ve formě jednotlivých integrovaných obvodů, ale také v různých blocích složitých zařízení.
Operační zesilovač má 2 vstupy a 1 výstup a má také výstupy pro připojení napájecího zdroje (IP). Princip činnosti operačního zesilovače je jednoduchý. Jako základ se berou 2 pravidla.Pravidla popisují jednoduché procesy operace IC, které probíhají v OS, a jak IC funguje, je jasné i pro figuríny. Na výstupu je rozdíl napětí (U) 0 a vstupy operačního zesilovače neodebírají téměř žádný proud (I). Jeden vstup se nazývá neinvertující (V+) a druhý se nazývá invertující (V-). Kromě toho mají vstupy operačních zesilovačů vysoký odpor (R) a nespotřebovávají téměř žádné I.
Čip porovnává hodnoty U na vstupech a vydává signál, který jej předzesiluje. Ku OU má vysokou hodnotu, dosahující 1000000. Pokud je na vstup přivedeno nízké U, pak na výstupu je možné získat hodnotu rovnou U zdroje energie (Uip). Pokud je U na vstupu V+ větší než na V-, pak výstup bude mít maximální kladnou hodnotu. Při napájení kladným U invertujícího vstupu bude mít výstup maximální záporné napětí.
Hlavním požadavkem pro provoz OS je použití bipolární IP. Je možné použít unipolární IP, ale možnosti operačního zesilovače jsou značně omezené. Pokud použijete baterii a vezmete její plusovou stranu jako 0, tak vám při měření hodnot vyjde 1,5 V. Pokud vezmete 2 baterie a zapojíte je do série, tak se přičte U, tzn. zařízení ukáže 3 V.
Pokud vezmeme záporný pól baterie jako nulu, pak zařízení ukáže 3 V. V opačném případě, pokud kladný pól vezmeme jako 0, pak dostaneme -3 V. Při použití bodu mezi dvěma bateriemi jako nula získat primitivní bipolární IP. Stav operačního zesilovače můžete zkontrolovat pouze tehdy, když jej připojíte k obvodu.
Typy a symboly na diagramu
S rozvojem elektrických obvodů se operační zesilovače neustále zdokonalují a objevují se nové modely.
Klasifikace podle aplikace:
- Industrial je levná varianta.
- Přesnost (přesné měřicí zařízení).
- Elektrometrické (malá hodnota Iin).
- Mikrovýkon (spotřeba malého I výkonu).
- Programovatelný (proudy se nastavují pomocí I externí).
- Výkonný nebo vysokoproudý (poskytující spotřebiteli větší hodnotu I).
- Nízkonapěťové (provozujte při U<3 V).
- Vysoké napětí (určeno pro vysoké hodnoty U).
- Rychlá odezva (vysoká rychlost přeběhu a frekvence zesílení).
- S nízkou hladinou hluku.
- Zvukový typ (nízké harmonické).
- Pro bipolární a unipolární typ elektrického napájení.
- Rozdíl (schopný měřit nízké U při vysokém šumu). Používá se v shuntech.
- Zesilovací kaskády hotového typu.
- Specializované.
Podle vstupních signálů se operační zesilovače dělí na 2 typy:
- Se 2 vchody.
- Se 3 vstupy. 3 vstup slouží k rozšíření funkčnosti. Má interní OOS.
Obvod operačního zesilovače je poměrně složitý a nemá smysl ho vyrábět a radioamatér potřebuje znát pouze správný spínací obvod operačního zesilovače, ale k tomu by měl rozumět dekódování jeho závěrů.
Hlavní označení nálezů IC:
- V+ je neinvertující vstup.
- V- - invertující vstup.
- Vout - výstup Vs + (Vdd, Vcc, Vcc +) - kladná svorka IP.
- Vs- (Vss, Vee, Vcc-) - mínus IP.
V téměř každém operačním zesilovači existuje 5 závěrů. Některé odrůdy však mohou postrádat V-. Existují modely, které mají další závěry, které rozšiřují možnosti operačního zesilovače.
Závěry pro napájení nemusí být označeny, protože. to zvyšuje čitelnost diagramu. Výkonový výstup z kladné svorky nebo pólu IP je umístěn v horní části obvodu.
Hlavní charakteristiky
Operační zesilovače, stejně jako ostatní rádiové komponenty, mají TX, které lze rozdělit do typů:
- Zesilující.
- Vstup.
- Víkendy.
- Energie.
- Unášení.
- Frekvence.
- výkon.
Zisk je hlavní charakteristikou operačního zesilovače. Je charakterizován poměrem výstupního signálu ke vstupnímu. Nazývá se také amplituda nebo přenos TX, který je prezentován ve formě grafů závislostí. Vstup obsahuje všechny hodnoty pro vstup operačního zesilovače: Rin, předpětí (Ism) a posuv (Iin), drift a maximální vstupní diferenciál U (Udifmax).
Icm se používá k ovládání operačního zesilovače na vstupech. Iin je potřebný pro provoz vstupního stupně operačního zesilovače. Iin shift - rozdíl Icm pro 2 vstupní polovodiče operačního zesilovače.
Při konstrukci obvodů je třeba tyto I zohlednit při zapojování rezistorů. Pokud se Iin nebere v úvahu, může to vést k vytvoření diferenciálu U, což povede k nesprávné činnosti operačního zesilovače.
Udifmax - U, který je přiváděn mezi vstupy operačního zesilovače. Jeho hodnota charakterizuje vyloučení poškození polovodičů diferenciální kaskády.
Pro spolehlivou ochranu mezi vstupy operačního zesilovače jsou antiparalelně zapojeny 2 diody a zenerova dioda. Diferenciální vstup R je charakterizován R mezi dvěma vstupy a společný vstup R je hodnota mezi 2 vstupy operačního zesilovače, které jsou kombinované, a zemí (zem). Výstupní parametry operačního zesilovače zahrnují výstup R (Rout), maximální výstup U a I. Parametr Rout by měl mít menší hodnotu pro lepší charakteristiku zesílení.
Chcete-li dosáhnout malé trasy, musíte použít sledovač emitoru. Iout se mění pomocí kolektoru I.Energie TX jsou odhadovány podle maximální energie, kterou OS spotřebuje. Důvodem nesprávné činnosti operačního zesilovače je šíření TX polovodičů stupně diferenciálního zesilovače, které závisí na teplotních indikátorech (teplotní drift). Frekvenční parametry operačního zesilovače jsou hlavní. Přispívají k zesílení harmonických a impulsních signálů (rychlosti).
V IC operačním zesilovači obecné a speciální formy je zahrnut kondenzátor, který zabraňuje generování vysokofrekvenčních signálů. Na kmitočtech s nízkou hodnotou mají obvody velký koeficient K bez zpětné vazby (OS). OS používá neinvertující připojení. Navíc v některých případech, například při výrobě invertujícího zesilovače, se OS nepoužívá. Kromě toho má operační zesilovač dynamické vlastnosti:
- Rychlost přeběhu Uout (SN Uout).
- Doba ustálení Uout (odezva operačního zesilovače při skoku U).
Případně
Existují 2 typy obvodů operačních zesilovačů, které se liší způsobem zapojení. Hlavní nevýhodou OU je nekonzistence Ku, která závisí na režimu provozu. Hlavní oblasti použití jsou zesilovače: invertující (IU) a neinvertující (NIO). V obvodu NRU je Ku by U nastaveno odpory (signál musí být přiveden na vstup). OU obsahuje OOS sekvenčního typu. Toto zapojení je provedeno na jednom z rezistorů. Podává se pouze na V-.
V DUT jsou signály fázově posunuty. Pro změnu znaménka výstupního záporného napětí je potřeba paralelní zpětná vazba na U. Vstup, který je neinvertující, musí být uzemněn. Vstupní signál je přiveden přes rezistor na invertující vstup.Pokud neinvertující vstup jde k zemi, pak je rozdíl U mezi vstupy operačního zesilovače 0.
Můžete vybrat zařízení, která používají OS:
- Předzesilovače.
- Zesilovače audio a video frekvenčních signálů.
- U srovnávačů.
- Ztlumovače.
- Diferenciátory.
- integrátoři.
- filtrační prvky.
- Usměrňovače (zvýšená přesnost výstupních parametrů).
- Stabilizátory U a I.
- Kalkulačka analogového typu.
- ADC (analogové-digitální převodníky).
- DAC (digital-to-analog převodníky).
- Zařízení pro generování různých signálů.
- Počítačová technologie.
Operační zesilovače a jejich aplikace jsou široce používány v různých zařízeních.
Podobné články:
