Operationsförstärkare (Op-Amps) används ofta inom elektronik och mikrokretsar. Den har utmärkta tekniska egenskaper (TC) för att förstärka signaler. För att förstå användningsområdena för op-förstärkare är det nödvändigt att känna till dess funktionsprincip, kopplingsschema och grundläggande TCs.
Innehåll
Vad är en operationell förstärkare?
En op-förstärkare är en integrerad krets (IC) vars huvudsyfte är att förstärka ett likströmsvärde. Den har bara en utgång, som kallas differentiell utgång. Denna utgång har en hög signalförstärkningsfaktor (CU). Op-Amps används huvudsakligen för att bygga kretsar med negativ återkoppling (NF), som bestämmer den ursprungliga kretsens Q under huvudförstärkningen TC. Op-Amps används inte bara som enskilda IC:er utan även i olika block av komplexa enheter.
Op-Amps har 2 ingångar och 1 utgång, och har även utgångar för anslutning av ett nätaggregat (PSU). Principen för en operationsförstärkare är enkel. Det finns två regler som ligger till grund för detta. Reglerna beskriver de enkla processer som sker i op-förstärkaren och hur op-förstärkaren fungerar är tydligt även för dummies. Vid utgången är spänningsdifferensen (U) 0 och ingångarna till op-förstärkaren tar nästan ingen ström (I). Den ena ingången kallas icke-inverterande (V+) och den andra är inverterande (V-). Dessutom har DUT-ingångarna ett högt motstånd (R) och knappt någon I-förbrukning.
Chipet jämför U-värdena för ingångarna och skickar ut signalen genom att förförstärka den. Op-förstärkaren har ett högt värde på upp till 1000000. Om ett lågt U-värde uppstår vid ingången är det möjligt att få ett värde som är lika med strömförsörjningens U (Uip) vid utgången. Om U vid ingången V+ är större än V- kommer utgången att ha ett maximalt positivt värde. Om den inverterande ingångens positiva U matas kommer utgången att ha det högsta negativa spänningsvärdet.
Det grundläggande kravet för DSP-drift är att använda en bipolär strömförsörjning. Det är möjligt att använda en unipolär strömförsörjning, men detta begränsar DSP:ns kapacitet avsevärt. Om du använder ett batteri och tar batteriets positiva sida som 0 kommer mätningen att visa 1,5 V. Om du tar två batterier och kopplar dem i serie, kommer det att uppstå en addition av U, dvs. enheten kommer att visa 3 V.
Om du tar batteriets minusledare som noll kommer instrumentet att visa 3 V. I det andra fallet, om du tar plusledningen som 0, kommer den att visa -3 V. Genom att använda punkten mellan de två batterierna som nollpunkt får man en primitiv bipolär strömförsörjning. Det enda sättet att kontrollera om testobjektet fungerar korrekt är att ansluta det till kretsen.
Typer och symboler på en krets
I takt med utvecklingen av elektriska kretsar förbättras operationsförstärkare ständigt och nya modeller dyker upp.
De klassificeras efter användningsområde:
- Industrial - det billiga alternativet.
- Presynkron (precisionsmätutrustning).
- Elektrometrisk (låg Iin).
- Mikrodrift (låg I-värde).
- Programmerbar (strömmarna ställs in med I extern).
- Kraftfull eller hög ström (ger ett högre I-värde till konsumenten).
- Låg spänning (fungerar vid U<3 V).
- Hög spänning (utformad för höga U-värden).
- Snabbt verkande (hög svängningshastighet och förstärkningsfrekvens).
- Typ med lågt buller.
- Ljudtyp (låg harmonisk distorsion).
- För bipolär och unipolär typ av strömförsörjning.
- Differentiell (kan mäta låg U med hög störning). Används i shuntar.
- Förstärkarsteg som finns i handeln.
- Specialiserad.
Op-Amps delas in i två typer beroende på ingångssignalerna:
- Med 2 ingångar.
- Med 3 ingångar. Den tredje ingången används för att utöka funktionaliteten. Den har intern återkoppling.
Kretsen för en operationsförstärkare är ganska komplicerad och det är ingen idé att göra en sådan, utan radioamatören behöver bara känna till den korrekta kretsen för operationsförstärkaren, men för att kunna göra det måste man förstå pinbeläggningen.
De viktigaste beteckningarna för IC-stiften är följande:
- V+ - icke-inverterande ingång.
- V- - Inverterande ingång.
- Vout är utgången.Vs+ (Vdd, Vcc, Vcc+) är strömförsörjningens plusterminal.
- Vs- (Vss, Vee, Vcc-) är strömförsörjningens minuspol.
Nästan alla Op-Amps är utrustade med 5 stift. Vissa modeller har dock inte V-. Det finns modeller som har ytterligare utgångar som utökar DT:s kapacitet.
Strömledningarna behöver inte märkas, eftersom detta ökar kretsens läsbarhet. Strömkabeln från den positiva terminalen eller polen på strömförsörjningen placeras överst i kretsen.
Huvudsakliga funktioner
DUT:er, liksom andra radiokomponenter, har TC:er som kan delas in i olika typer:
- Förstärkning.
- Inmatning.
- Utgång.
- Kraft.
- Drift.
- Frekvens.
- Förstärkning.
Förstärkningen är den viktigaste egenskapen hos en op-förstärkare. Den kännetecknas av förhållandet mellan utgångssignalen och ingångssignalen. Den kallas också amplitud eller överförings-TC, som representeras som en beroendekurva. Ingångskvantiteterna omfattar alla kvantiteter för op-förstärkarens ingång: Rin, offset (Icm) och offset (Iin) strömmar, drift och den maximala ingångsdifferentialen U (Udifmax).
Icm används för drift av Op-Amp vid ingångarna. Iinx behövs för att op-förstärkarens ingångssteg ska fungera. Iinh-skiftet är skillnaden mellan Icm för de två ingående halvledarna i mätobjektet.
När du bygger kretsar måste du ta hänsyn till dessa I:s när du ansluter motstånd. Om Iinx inte beaktas kan det skapa en differentiell U, vilket leder till felaktig drift av op-förstärkaren.
Udifmax är den U som tillämpas mellan ingångarna till op-förstärkaren. Värdet kännetecknar uteslutandet av skador på halvledarna i differentialsteget.
För ett tillförlitligt skydd är två dioder och en stabilisator kopplade i motparallell mellan ingångarna till op-förstärkaren. Den differentiella ingången R kännetecknas av R mellan de två ingångarna och den gemensamma ingången R är värdet mellan de två ingångarna i DT som är sammankopplade och massan (jord). Utgångsparametrarna för mätobjektet är utgången R (Rout), den maximala utgången U och I. Parametern R out bör ha ett mindre värde för att uppnå de bästa förstärkningsegenskaperna.
En emitterrepeater måste användas för att uppnå ett litet R-värde. I Out byts ut mot en samlare I. Effekt-TC:erna utvärderas med hjälp av den maximala effekt som förbrukas av Op-Amp. Orsaken till felaktig drift av op-förstärkaren är spridningen av TC hos halvledarna i differentialförstärkarsteget, som beror på temperaturegenskaperna (temperaturdrift). Frekvensparametrarna för Op-Amp är grundläggande. De bidrar till att förstärka harmoniska och pulsade signaler (snabb respons).
En kondensator ingår i både allmänna och specialanpassade öppnare för att förhindra att högfrekventa signaler genereras. Vid låga frekvenser har kretsarna en hög C-faktor utan återkoppling (OC). Icke-inverterande omkoppling används vid OC. I vissa fall, t.ex. vid konstruktion av en inverterande förstärkare, används dessutom ingen OC. Dessutom har op-amps dynamiska egenskaper:
- Den snabba hastigheten för Ug-ökningen (SN Ug).
- Inställningstiden för Uv (op-ampens svar när U är spikad).
Var du ska använda
Det finns två typer av Op-Amp-kretsar som skiljer sig åt i hur de är anslutna. Den största nackdelen med Op-Amps är att Q varierar beroende på driftssättet. De viktigaste tillämpningsområdena är förstärkare: inverterande (IU) och icke-inverterande (NIU). I LUT-kretsen ställs Q på U in med motstånd (signalen måste tillföras ingången). Op-förstärkaren innehåller en op-förstärkare av serietyp. Denna anslutning görs till ett av motstånden. Den tillämpas endast på V-.
I ett mätobjekt är signalerna fasförskjutna. För att ändra tecknet på den negativa utgångsspänningen krävs parallell drift med U. Ingången, som är en icke-inverterande ingång, måste vara jordad. Ingångssignalen matas till den inverterande ingången via ett motstånd. Om den icke-inverterande ingången går till jord är U-differensen mellan Op-Amp-ingångarna 0.
Det är möjligt att särskilja de apparater i vilka provkropparna används:
- Förförstärkare.
- Förstärkare av ljud- och videofrekvenssignaler.
- U-komparatorer.
- Skillnader.
- Differentiatorer.
- Integratörer.
- Filterelement.
- Likriktare (förbättrad noggrannhet av utgångsparametrar).
- U- och I-stabilisatorer.
- Analog till analog kalkylator.
- ADC (analog till digital omvandlare).
- DAC (digital-analoga omvandlare).
- Anordningar för generering av olika signaler.
- Datateknik.
Operationsförstärkare och deras tillämpningar har blivit allmänt förekommande i olika apparater.
Relaterade artiklar:
