Kas ir darbības pastiprinātājs?

Operacionālos pastiprinātājus (Op-Amps) plaši izmanto elektronikā un mikroshēmās. Tam ir lieliski tehniskie parametri (TC) signālu pastiprināšanai. Lai izprastu op-ampa pielietojumu, ir jāzina tā darbības princips, elektroinstalācijas shēma un pamata TC.

Kas ir darbības pastiprinātājs

Op-amp ir integrālā shēma (IC), kuras galvenais mērķis ir pastiprināt līdzstrāvas vērtību. Tam ir tikai viena izeja, ko sauc par diferenciālo izeju. Šai izejai ir augsts signāla pastiprināšanas koeficients (CU). Op-Amperus galvenokārt izmanto, lai veidotu shēmas ar negatīvu atgriezenisko saiti (NF), kas nosaka oriģinālās shēmas Q galvenās pastiprināšanas TC laikā. Op-Ampi tiek izmantoti ne tikai kā atsevišķas integrālās shēmas, bet arī dažādos sarežģītu ierīču blokos.

Op-amperiem ir 2 ieejas un 1 izeja, un tiem ir arī izejas barošanas avota (PSU) pieslēgšanai. Operatīvā pastiprinātāja darbības princips ir vienkāršs. Par pamatu tiek ņemti 2 noteikumi. Noteikumos ir aprakstīti vienkārši procesi, kas notiek op-amp, un op-amp darbība ir saprotama pat muļķiem. Izvadā spriegumu starpība (U) ir 0, un op-amp ieejās gandrīz nav strāvas (I). Viena ieeja tiek saukta par neinvertizējošo (V+), bet otra - par invertizējošo (V-). Turklāt DUT ieejām ir liela pretestība (R), un tās gandrīz nepatērē I.

Mikroshēma salīdzina ieeju U vērtības un izvada signālu, to iepriekš pastiprinot. Op-amp ir liela vērtība līdz 1000000. Ja ieejā ir zema U vērtība, izejā ir iespējams iegūt vērtību, kas ir vienāda ar barošanas avota U (Uip). Ja U pie V+ ieejas ir lielāks nekā V-, izejas vērtība būs maksimāli pozitīva. Ja tiek padots invertora ieejas pozitīvais U, izejā būs maksimālā negatīvā sprieguma vērtība.

DSP darbības pamatprasība ir divpolāra barošanas avota izmantošana. Ir iespējams izmantot unipolāru barošanas avotu, taču tas būtiski ierobežos DSP iespējas. Ja izmantojat akumulatoru un par 0 uzskatāt akumulatora pozitīvo pusi, mērījums parādīs 1,5 V. Ja ņemat 2 baterijas un savienojat tās secīgi, tad notiks U saskaitīšana, t. i., ierīce rādīs 3 V.

Ja akumulatora mīnusa vadu uzskatāt par nulli, instruments rādīs 3 V. Citā gadījumā, ja plusa vads būs 0, tas rādīs -3 V. Izmantojot punktu starp abām baterijām kā nulli, iegūstiet primitīvu divpolāru barošanas avotu. Vienīgais veids, kā pārbaudīt, vai DUT darbojas pareizi, ir pievienot to ķēdei.

Veidi un simboli uz ķēdes

Attīstoties elektriskajām shēmām, operatīvie pastiprinātāji tiek pastāvīgi uzlaboti un parādās jauni modeļi.

Tos klasificē atkarībā no pielietojuma:

1. Rūpnieciskais - zemo izmaksu variants.
2. Presinhronā (precīzijas mēriekārtas).
3. Elektrometriskā (zems Iin).
4. Mikro barošanas avots (zema I vērtība).
5. Programmējams (strāvas tiek iestatītas ar I ārējo).
6. Jaudīgs vai augstsprieguma (patērētājam nodod lielāku I vērtību).
7. Zems spriegums (darbojas pie U<3 V).
8. Augsts spriegums (paredzēts augstām U vērtībām).
9. Ātra darbība (augsts apgriezienu ātrums un pastiprināšanas frekvence).
10. Zema trokšņa līmeņa tips.
11. Audio tips (zems harmonisko kropļojumu līmenis).
12. Bipolārajam un unipolārajam barošanas avota tipam.
13. Atšķirības tips (spēj izmērīt zemu U ar augstu traucējumu līmeni). Izmanto šuntos.
14. Standarta pastiprinātāju pakāpes.
15. Specializēts.

Atkarībā no ieejas signāla optiskajiem pastiprinātājiem tos iedala 2 tipos:

1. Ar 2 ieejām.
2. Ar 3 ieejām. Trešā ievade tiek izmantota, lai paplašinātu funkcionalitāti. Tam ir iekšējā atgriezeniskā saite.

Operacionālā pastiprinātāja shēma ir diezgan sarežģīta, un nav jēgas to izgatavot, un radioamatierim ir tikai jāzina pareiza operacionālā pastiprinātāja shēma, bet, lai to izdarītu, ir jāizprot pieslēguma pieslēgums.

IC adatu galvenie apzīmējumi ir šādi:

1. V+ - neinvertu ieeja.
2. V- - invertora ieeja.
3. Vout ir izeja.Vs+ (Vdd, Vcc, Vcc+) ir barošanas avota plus termināls.
4. Vs- (Vss, Vee, Vcc-) ir barošanas avota mīnusa spaile.

Praktiski jebkuram optiskajam pastiprinātājam ir 5 kontakti. Tomēr dažos modeļos var nebūt V-. Ir modeļi ar papildu izejām, kas paplašina DT iespējas.

Strāvas vadi nav jāmarķē, jo tas palielina shēmas lasāmību. Strāvas vads no barošanas avota pozitīvā termināļa vai pola ir novietots shēmas augšpusē.

Galvenās funkcijas

DUT, tāpat kā citiem radio komponentiem, ir TC, ko var iedalīt tipos:

1. Pastiprināšana.
2. Ieejas dati.
3. Izvades rezultāts.
4. Jauda.
5. Drifts.
6. Biežums.
7. Ieguvums.

Paaugstinājums ir op-amp galvenā īpašība. To raksturo izejas signāla attiecība pret ieejas signālu. To sauc arī par amplitūdas vai pārneses TC, ko attēlo kā atkarības grafiku. Ieejas lielumi ietver visus op-amp ieejas lielumus: Rin, ofseta (Icm) un ofseta (Iin) strāvas, dreifs un maksimālā ieejas diferenciālā U (Udifmax).
Icm tiek izmantots op-ampa darbībai ieejās. Iinx ir nepieciešams op-amp ieejas pakāpes darbībai. Iinh nobīde ir Icm starpība DUT 2 ieejas pusvadītāju gadījumā.

Veidojot shēmas, savienojot rezistorus, jāņem vērā šie I. Ja Iinx netiek ņemts vērā, tas var radīt diferenciālu U, kas novedīs pie nepareizas op-amp darbības.
Udifmax ir U, ko piemēro starp op-amp ieejām. Tās vērtība raksturo diferenciālā posma pusvadītāju bojājumu izslēgšanu.

Lai nodrošinātu drošu aizsardzību, starp op-amp ieejām pretparalēli ir pievienotas 2 diodes un stabilizators. Diferenciālo ieeju R raksturo R starp abām ieejām, bet kopīgā režīma ieeja R ir vērtība starp DT 2 savstarpēji savienotajām ieejām un masu (masu). DUT izejas parametri ir izeja R (Rout), maksimālā jauda U un I. R out parametra vērtībai jābūt mazākai, lai nodrošinātu labākos pastiprinājuma parametrus.

Lai sasniegtu nelielu R vērtību, jāizmanto izstarotāja atkārtotājs. I Out tiek mainīts ar kolektoru I. Jaudas TC novērtē pēc maksimālās jaudas, ko patērē optiski regulējamais pastiprinātājs. Op-amp nepareizas darbības cēlonis ir diferenciālā pastiprinātāja pakāpes pusvadītāju TC izkliedes, kas ir atkarīga no temperatūras raksturlielumiem (temperatūras dreifs). Op-Amp frekvences parametri ir pamata parametri. Tie veicina harmonisko un impulsu signālu pastiprināšanu (ātra reakcija).

Lai novērstu augstfrekvences signālu ģenerēšanu, gan vispārējas, gan speciālas nozīmes openeru IC ir iekļauts kondensators. Zemās frekvencēs ķēdēm ir augsts C-faktors bez atgriezeniskās saites (OC). OC gadījumā tiek izmantota neinvertojoša pārslēgšana. Turklāt dažos gadījumos, piemēram, invertora pastiprinātāja konstrukcijā, netiek izmantots OC. Turklāt op-ampiem ir dinamiskas īpašības:

1. Ug pieauguma ātrums (SN Ug).
2. Uv iestatīšanas laiks (op-amp reakcijas laiks, kad U ir uzspiests).

Kur lietot

Pastāv 2 Op-Amp shēmu veidi, kas atšķiras pēc to savienošanas veida. Galvenais optiski regulējamo pastiprinātāju trūkums ir Q mainīgums atkarībā no darbības režīma. Galvenās lietojuma jomas ir pastiprinātāji: invertora (IU) un neinvertora (NIU). LUT shēmā Q uz U tiek iestatīts ar rezistoriem (signāls jāpievada ievadei). Op-amp ir virknes tipa op-amp. Šis savienojums ir savienots ar vienu no rezistoriem. To piemēro tikai V-.

DUT signāli ir fāziski nobīdīti. Lai mainītu negatīvā izejas sprieguma zīmi, ir nepieciešama paralēla darbība ar U. Ievadam, kas ir neinvertu ieeja, jābūt iezemētam. Ieejas signāls tiek padots uz invertora ieeju, izmantojot rezistoru. Ja neinvertizējošā ieeja nonāk uz zemes, U starpība starp op-amp ieejām ir 0.

Ir iespējams atšķirt ierīces, kurās tiek izmantoti DUT:

1. Priekšpastiprinātāji.
2. Audio un video frekvenču signālu pastiprinātāji.
3. U komparatori.
4. Difuzori.
5. Atšķirības.
6. Integratori.
7. Filtrējošie elementi.
8. Taisngrieži (uzlabota izejas parametru precizitāte).
9. U un I stabilizatori.
10. Analogie analogie kalkulatori.
11. ADC (analogo ciparu pārveidotāji).
12. DAC (ciparu-analogo konvertori).
13. Dažādu signālu ģenerēšanas ierīces.
14. Datortehnika.

Operacionālie pastiprinātāji un to lietojumi ir plaši izplatīti dažādās aparatūrās.

Saistītie raksti: