Operationsforstærkere (Op-Amps) er meget udbredte inden for elektronik og mikrokredsløb. Den har fremragende tekniske egenskaber (TC) til forstærkning af signaler. For at forstå brugen af op-ampere er det nødvendigt at kende deres funktionsprincip, ledningsdiagram og grundlæggende TC'er.
Indhold
Hvad er en operationsforstærker
En op-amp er et integreret kredsløb (IC), hvis hovedformål er at forstærke en jævnværdi. Den har kun én udgang, som kaldes den differentielle udgang. Denne udgang har en høj signalforstærkningsfaktor (CU). Op-Amps bruges hovedsageligt til at opbygge kredsløb med negativ feedback (NF), som bestemmer det oprindelige kredsløbs Q-værdi under hovedforstærkningen TC. Op-Amps anvendes ikke kun som individuelle IC'er, men også i forskellige blokke af komplekse enheder.
Op-Amps har 2 indgange og 1 udgang og har også udgange til tilslutning af en strømforsyning (PSU). Funktionsprincippet for en operationsforstærker er enkelt. Der er 2 regler, der tages som udgangspunkt. Reglerne beskriver de enkle processer, der finder sted i op-forstærkeren, og hvordan op-forstærkeren fungerer, er klart, selv for dummies. Ved udgangen er spændingsforskellen (U) 0, og indgangene i op-amp'en trækker næsten ingen strøm (I). Den ene indgang kaldes ikke-inverterende (V+) og den anden er inverterende (V-). Desuden har DUT-indgangene en høj modstand (R) og næsten intet I-forbrug.
Chippen sammenligner U-værdierne for indgangene og udsender signalet ved at forforstærke det. Op-amp'en har en høj værdi på op til 1000000. Hvis der opstår en lav U-værdi ved indgangen, er det muligt at få en værdi, der svarer til strømforsyningens U (Uip) ved udgangen. Hvis U ved V+-indgangen er større end V-, vil udgangen have en maksimal positiv værdi. Hvis den positive U-værdi af den inverterende indgang er aktiveret, vil udgangen have den maksimale negative spændingsværdi.
Det grundlæggende krav til DSP-drift er brugen af en bipolær strømforsyning. Det er muligt at bruge en unipolar strømforsyning, men dette vil begrænse DSP'ens kapacitet betydeligt. Hvis du bruger et batteri og tager den positive side af batteriet som 0, vil målingen vise 1,5 V. Hvis du tager 2 batterier og forbinder dem i serie, vil der ske en addition af U, dvs. at enheden vil vise 3 V.
Hvis du tager batteriets minusledning som nul, vil instrumentet vise 3 V. I det andet tilfælde, hvis du tager plusledningen som 0, vil den vise -3 V. Ved at bruge punktet mellem de to batterier som nulpunkt får du en primitiv bipolar strømforsyning. Den eneste måde at kontrollere, om måleobjektet fungerer korrekt, er at tilslutte det til kredsløbet.
Typer og symboler på et kredsløb
I takt med udviklingen af elektriske kredsløb forbedres operationsforstærkere konstant, og der kommer nye modeller til.
De klassificeres efter deres anvendelse:
- Industriel - den billige løsning.
- Presynkron (præcisionsmåleudstyr).
- Elektrometrisk (lav Iin).
- Mikro-drevne (forsyning med lav I-værdi).
- Programmerbar (strømmene indstilles med I ekstern).
- Kraftig eller stærk strøm (udsender en højere I-værdi til forbrugeren).
- Lav spænding (fungerer ved U < 3 V).
- Højspænding (beregnet til høje U-værdier).
- Hurtigt virkende (høj svinghastighed og forstærkningsfrekvens).
- Type med lavt støjniveau.
- Lydtype (lav harmonisk forvrængning).
- Til bipolær og unipolær strømforsyning.
- Differencetype (i stand til at måle lav U med høj interferens). Anvendes i shunts.
- Forstærkertrin fra hylden.
- Specialiseret.
Op-Amps er opdelt i 2 typer i henhold til indgangssignaler:
- Med 2 indgange.
- Med 3 indgange. Den tredje indgang bruges til at udvide funktionaliteten. Den har intern feedback.
Kredsløbet for en operationsforstærker er ret komplekst, og der er ingen grund til at lave en, og radioamatøren behøver kun at kende det korrekte kredsløb for operationsforstærkeren, men for at gøre det skal pin-belegningen forstås.
De vigtigste betegnelser for IC-stifterne er som følger:
- V+ - ikke-inverterende indgang.
- V- - Inverterende indgang.
- Vout er udgangen.Vs+ (Vdd, Vcc, Vcc+) er strømforsyningens plusterminal.
- Vs- (Vss, Vee, Vcc-) er strømforsyningens minusterminal.
Stort set alle Op-Amps er udstyret med 5 pins. Nogle modeller har dog muligvis ikke V-. Der findes modeller med ekstra udgange, som udvider DT's muligheder.
Strømkablerne behøver ikke at være mærket, da dette øger kredsløbets læsbarhed. Strømledningen fra strømforsyningens positive terminal eller pol er placeret øverst i kredsløbet.
Vigtigste funktioner
DUT'er har ligesom andre radiokomponenter TC'er, som kan opdeles i typer:
- Forstærkning.
- Input.
- Output.
- Strøm.
- Drift.
- Hyppighed.
- Gevinst.
Forstærkning er den vigtigste egenskab ved en op-amp. Den er karakteriseret ved forholdet mellem udgangssignalet og indgangssignalet. Den kaldes også amplitude- eller overførsels-TC, som er repræsenteret som en afhængighedsgraf. Indgangsmængderne omfatter alle indgangsmængder for op-amp'en: Rin, offset- (Icm) og offset- (Iin) strømme, drift og den maksimale indgangsdifferential U (Udifmax).
Icm bruges til drift af Op-Amp ved indgangene. Iinx er nødvendig for driften af op-ampens indgangstrin. Iinh-skiftet er forskellen mellem Icm for de 2 indgangshalvledere i testobjektet.
Når du bygger kredsløb, skal du tage hensyn til disse I'er, når du tilslutter modstande. Hvis der ikke tages hensyn til Iinx, kan det skabe en differentiel U, hvilket vil føre til en forkert drift af op-amp'en.
Udifmax er den U, der anvendes mellem op-forstærkerens indgange. Dens værdi karakteriserer udelukkelsen af skader på halvlederne i differentialtrinet.
For at sikre pålidelig beskyttelse er 2 dioder og en stabilisator forbundet i modparallel mellem op-ampens indgange. Differentialindgangen R er karakteriseret ved R mellem de to indgange, og common-mode-indgangen R er værdien mellem de to indgange i DT'en, der er forbundet med hinanden, og massen (jord). Udgangsparametrene for måleobjektet er output R (Rout), det maksimale output U og I. Parameteren R out bør have en mindre værdi for at give de bedste forstærkningsegenskaber.
Der bør anvendes en emitterrepeater for at opnå en lille R-værdi. I Out ændres med en samler I. Effekt-TC'erne vurderes ud fra den maksimale effekt, der forbruges af op-amperen. Årsagen til ukorrekt drift af op-forstærkeren er spredningen af TC af halvlederne i differentialforstærkertrinnet, som afhænger af temperaturindeksene (temperaturdrift). Frekvensparametrene for Op-Amp er grundlæggende. De bidrager til forstærkning af harmoniske og pulserende signaler (hastighedsrespons).
Der er en kondensator i både almindelige og specielle oplukker-IC'er for at forhindre, at der genereres højfrekvente signaler. Ved lave frekvenser har kredsløbene en høj C-faktor uden feedback (OC). Der anvendes ikke-inverterende switching i tilfælde af OC. I nogle tilfælde, f.eks. ved opbygning af en inverterende forstærker, anvendes der desuden ingen OC. Desuden har op-ampere dynamiske egenskaber:
- Ug-stigningshastigheden for Ug-stigningen (SN Ug).
- Indstillingstiden for Uv (op-ampens respons, når U er spiked).
Hvor skal du bruge
Der findes 2 typer Op-Amp-kredsløb, der adskiller sig ved den måde, de er forbundet på. Den største ulempe ved Op-Amps er variationen i Q afhængigt af driftstilstanden. De vigtigste anvendelsesområder er forstærkere: inverterende (IU) og ikke-inverterende (NIU) forstærkere. I LUT-kredsløbet indstilles Q på U med modstande (signalet skal påføres indgangen). Op-forstærkeren indeholder en op-forstærker af serietypen. Denne forbindelse er lavet til en af modstandene. Den føres kun til V-.
I en måleobjekt er signalerne faseforskudt. For at ændre fortegnet på den negative udgangsspænding er det nødvendigt med parallel drift med U. Indgangen, som er en ikke-inverterende indgang, skal være jordet. Indgangssignalet føres til den inverterende indgang via en modstand. Hvis den ikke-inverterende indgang går til jord, er U-differencen mellem op-amp-indgangene 0.
Det er muligt at skelne mellem de enheder, hvori der anvendes testemner:
- Forforstærkere.
- Forstærkere af audio- og videofrekvenssignaler.
- U-sammenlignere.
- Forskere.
- Differentiatorer.
- Integratorer.
- Filterelementer.
- Ensrettere (forbedret nøjagtighed af udgangsparametre).
- U- og I-stabilisatorer.
- Analog-til-analog regnemaskiner.
- ADC (Analog til digital konverter).
- DAC (digital-til-analog-konverter).
- Anordninger til generering af forskellige signaler.
- Computerteknik.
Operationsforstærkere og deres anvendelser er blevet udbredt i forskellige apparater.
Relaterede artikler:
