Penguat operasional (Op-Amps) banyak digunakan dalam elektronik dan sirkuit mikro. Ini memiliki karakteristik teknis (TC) yang sangat baik untuk memperkuat sinyal. Untuk memahami penggunaan op-amp, Anda perlu mengetahui prinsip operasinya, diagram pengkabelan, dan TC dasar.
Apa itu penguat operasional
Op-amp adalah sirkuit terpadu (IC) yang tujuan utamanya adalah untuk memperkuat nilai dc. Ini hanya memiliki satu output, yang disebut output diferensial. Output ini memiliki faktor amplifikasi sinyal (CU) yang tinggi. Op-Amp terutama digunakan dalam konstruksi sirkuit dengan umpan balik negatif (umpan balik), yang pada gain utama TC menentukan Q dari rangkaian asli. DT digunakan tidak hanya sebagai IC terpisah, tetapi juga di berbagai blok perangkat kompleks.
Op-Amp memiliki 2 input dan 1 output, dan juga memiliki output untuk menghubungkan catu daya (PSU). Prinsip pengoperasian penguat operasional sederhana. Ada 2 aturan yang diambil sebagai dasar. Aturan menggambarkan proses sederhana pengoperasian IC, yang terjadi di op-amp, dan cara kerja IC, jelas bahkan untuk boneka. Pada keluarannya perbedaan tegangan (U) adalah 0 dan masukan dari op-amp hampir tidak ada arus (I). Satu masukan disebut non-pembalik (V+) dan yang lainnya adalah pembalik (V-).Selain itu, input DUT memiliki resistansi (R) yang tinggi dan hampir tidak mengkonsumsi I.
Chip membandingkan nilai U dari input dan output sinyal dengan melakukan preamplifying. DUT memiliki nilai tinggi hingga 1000000. Jika input U rendah, dimungkinkan untuk mendapatkan nilai yang sama dengan catu daya U (Uip) pada output. Jika U pada input V+ lebih besar dari pada V-, maka output akan memiliki nilai positif maksimum. Jika U positif dari input pembalik diberi energi, output akan memiliki nilai tegangan negatif maksimum.
Persyaratan dasar untuk pengoperasian op-amp adalah penggunaan catu daya bi-polar. Dimungkinkan untuk menggunakan catu daya unipolar, tetapi dalam kasus ini potensi DT sangat terbatas. Jika Anda menggunakan baterai dan mengambil sisi positif baterai sebagai 0, Anda akan mendapatkan 1,5 V saat mengukur nilai. Jika Anda mengambil 2 baterai dan menghubungkannya secara seri, maka penambahan U akan terjadi, yaitu perangkat akan menunjukkan 3 V.
Jika Anda mengambil terminal minus baterai sebagai nol, instrumen akan menunjukkan 3 V. Dalam kasus lain, jika Anda mengambil kabel plus sebagai 0, itu akan menunjukkan -3 V. Jika Anda menggunakan titik antara dua baterai sebagai nol Anda mendapatkan catu daya bipolar primitif. Anda hanya dapat memeriksa apakah op amp berfungsi dengan baik saat Anda menghubungkannya ke sirkuit.
Jenis dan tanda pada sirkuit
Dengan perkembangan sirkuit listrik, penguat operasional terus ditingkatkan dan model baru muncul.
Klasifikasi berdasarkan area aplikasi:
- Industri - opsi berbiaya rendah.
- Presynchronous (peralatan pengukur presisi).
- Elektrometrik (Iin rendah).
- Bertenaga mikro (konsumsi daya I rendah).
- Dapat diprogram (arus disetel dengan I eksternal).
- Kuat atau arus tinggi (mengeluarkan lebih banyak I ke konsumen).
- Tegangan rendah (bekerja pada U<3 V).
- Tegangan tinggi (dirancang untuk nilai U tinggi).
- Kerja cepat (laju perubahan tegangan tinggi dan frekuensi amplifikasi).
- Jenis kebisingan rendah.
- Jenis suara (distorsi harmonik rendah).
- Untuk jenis suplai listrik bipolar dan unipolar.
- Diferensial (mampu mengukur U rendah dengan noise tinggi). Digunakan dalam shunt.
- Tahap penguat siap pakai.
- Khusus.
Op-Amp dibagi menjadi 2 jenis menurut sinyal inputnya:
- Dengan 2 masukan.
- Dengan 3 masukan. Input ke-3 digunakan untuk memperluas fungsionalitas. Ini memiliki umpan balik internal.
Rangkaian penguat operasional cukup rumit, dan tidak masuk akal untuk membuatnya, dan amatir radio hanya perlu mengetahui rangkaian penguat operasional yang benar, tetapi untuk ini Anda harus memahami penguraian outputnya.
Sebutan utama dari pin IC:
- V+ - masukan non-pembalik.
- V- - masukan pembalik.
- Vout - output.Vs+ (Vdd, Vcc, Vcc+) - terminal positif catu daya.
- Vs- (Vss, Vee, Vcc-) adalah terminal minus dari catu daya.
Hampir semua Opus memiliki 5 pin. Namun, beberapa varietas mungkin tidak memiliki V-. Ada model yang memiliki output tambahan yang memperluas kemampuan Op-Amp.
Kabel daya tidak harus diberi label, karena ini meningkatkan keterbacaan sirkuit. Kabel daya dari terminal positif atau kutub catu daya ditempatkan di bagian atas rangkaian.
Karakter utama
DUT, seperti komponen radio lainnya, memiliki TC, yang dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
- Memperkuat.
- Memasukkan.
- Keluaran.
- Kekuasaan.
- Melayang.
- Frekuensi.
- Respon kecepatan.
Gain adalah karakteristik utama Op-Amp. Hal ini ditandai dengan rasio sinyal output dengan sinyal input. Ini juga disebut amplitudo atau transfer , yang direpresentasikan dalam bentuk plot ketergantungan. Kuantitas input mencakup semua kuantitas untuk input DT: Rin, arus offset (Icm) dan arus offset (Iin), drift dan diferensial input maksimum U (Udifmax).
Icm adalah untuk pengoperasian op-amp pada input.Iinx diperlukan untuk pengoperasian tahap input op-amp. Pergeseran Ivh adalah perbedaan Icm untuk 2 input semikonduktor Op-Amp.
Selama konstruksi sirkuit, Anda perlu mempertimbangkan ini saat menghubungkan resistor. Jika Iinx tidak diperhitungkan, itu dapat membuat diferensial U, yang akan menyebabkan pengoperasian op-amp yang salah.
Udifmax adalah U yang disuplai di antara input op-amp. Nilainya mencirikan pengecualian kerusakan pada semikonduktor dari tahap diferensial.
Untuk perlindungan yang andal, 2 dioda dan stabilizer dihubungkan secara paralel antara input DT. Input diferensial R dicirikan oleh R antara dua input dan input mode umum R adalah nilai antara 2 input DT yang digabungkan dan ground. Parameter output DUT adalah output R (Rout), output maksimum U dan I. Parameter R out harus lebih kecil nilainya untuk mencapai karakteristik gain terbaik.
Sebuah repeater emitor harus digunakan untuk mencapai nilai R yang kecil. Keluaran I diubah dengan kolektor I. Daya TC dievaluasi oleh daya maksimum yang dikonsumsi oleh Op-Amp. Penyebab operasi Op-Amp yang salah adalah hamburan TC semikonduktor dari tahap penguat diferensial, yang tergantung pada karakteristik suhu (suhu melayang). Parameter frekuensi Op-Amp adalah dasar. Mereka berkontribusi pada penguatan sinyal harmonik dan pulsa (respons kecepatan).
Kapasitor disertakan dalam IC op-amp tipe umum dan khusus, yang mencegah pembangkitan sinyal frekuensi tinggi. Pada frekuensi rendah sirkuit memiliki faktor K besar tanpa umpan balik (OS). Sakelar non-pembalik digunakan dalam kasus OC. Juga dalam beberapa kasus, misalnya saat membuat penguat pembalik, OC tidak digunakan. Selain itu, op-amp memiliki karakteristik dinamis:
- Laju kenaikan Uv (SN Uv).
- Waktu pengaturan UV (respon op-amp ketika U dibubuhi).
Di mana menggunakan
Ada dua jenis rangkaian Op-Amp yang berbeda dalam cara mereka terhubung. Kerugian utama Op-Amp adalah variabilitas Q, yang tergantung pada mode operasi. Aplikasi utama adalah amplifier: pembalik (IU) dan non-pembalik (NIU). Di sirkuit LUT, Q pada U diatur dengan resistor (sinyal harus diumpankan ke input). Op-Amp berisi umpan balik tipe seri. Sambungan ini dibuat ke salah satu resistor. Itu hanya diumpankan ke V-.
Di DUT ada pergeseran fasa dalam sinyal. Untuk mengubah tanda tegangan keluaran negatif, operasi paralel U diperlukan. Input, yang merupakan input non-pembalik, harus di-ground. Sinyal input diumpankan melalui resistor ke input pembalik. Jika input non-pembalik masuk ke ground, perbedaan U antara input Op-Amp adalah 0.
Kita dapat membedakan antara perangkat di mana DUT digunakan:
- Preamplifier.
- Amplifier sinyal frekuensi audio dan video.
- U pembanding.
- Difuser.
- Diferensiator.
- Integrator.
- Elemen filter.
- Rectifier (parameter output akurasi tinggi).
- Stabilisator U dan I.
- Kalkulator analog.
- ADC (konverter analog ke digital).
- DAC (konverter digital ke analog).
- Perangkat untuk menghasilkan berbagai sinyal.
- Perangkat keras komputer.
Penguat operasional dan aplikasinya telah tersebar luas di berbagai peralatan.
Artikel terkait:
