Operacijska pojačala

Što su operativna pojačala?

Operacijska pojačala osnovni su blokovi sustava Analogni elektronički krugovi . Oni su linearni uređaji sa svim svojstvima istosmjernog pojačala. Možemo koristiti vanjske otpornike ili kondenzatore za optičko pojačalo na mnogo različitih načina kako bismo ih učinili različitim oblicima pojačala kao što su Inverting pojačalo, Neinvertirajuće pojačalo, Sljednik napona, Usporednik, Diferencijalno pojačalo, Zbirno pojačalo, Integrator itd. OPAMP-ovi mogu biti pojedinačni, dual, quad itd. OPAMP-ovi poput CA3130, CA3140, TL0 71, LM311 itd. imaju izvrsne performanse s vrlo niskom ulaznom strujom i naponom. Idealno Op pojačalo ima tri važna terminala pored ostalih terminala. Ulazne stezaljke su Inverting input i Non inverting input. Treći terminal je izlaz koji može potonuti i izvor struje i napona. Izlazni signal je pojačanje pojačala pomnoženo s vrijednošću ulaznog signala.

5 idealnih likova op ampera:

1. Otvorite petlju pojačanja

Pojačanje u otvorenoj petlji je pojačanje Op Pojačala bez pozitivnih ili negativnih povratnih informacija. Idealno OP pojačalo trebalo bi imati beskonačno pojačanje otvorene petlje, ali obično se kreće između 20 000 i 2 000 000.

2. Ulazna impedancija

To je omjer ulaznog napona i ulazne struje. Trebao bi biti beskonačan, bez curenja struje iz napajanja na ulaze. Ali bit će nekoliko curenja struje Pico ampera u većini Op pojačala.

3. Izlazna impedancija

Idealno opcijsko pojačalo trebalo bi imati nultu izlaznu impedansu bez ikakvog unutarnjeg otpora. Tako da može napajati punom strujom opterećenje povezano na izlaz.

4. Širina trake

Idealno opcijsko pojačalo trebalo bi imati beskonačni frekvencijski odziv tako da može pojačati bilo koju frekvenciju od istosmjernih signala do najviših izmjeničnih frekvencija. Ali većina Op ampera ima ograničenu širinu pojasa.

5. Pomak

Izlaz opcijskog pojačala trebao bi biti nula kad je razlika napona između ulaza jednaka nuli. Ali u većini opcijskih pojačala, izlaz neće biti nula kad je isključen, već će iz njega biti minutni napon.

Konfiguracija pin-a OPAMP:

U tipičnom Op Pojačalo će biti 8 pinova. Ovi su

Pin1 - Offset Null

Pin2 - Invertiranje ulaza INV

Pin3 - Neinvertirajući ulaz Ne-INV

Pin4 - uzemljenje - negativna opskrba

Pin5 - Offset Null

Pin6 - izlaz

Pin7 - pozitivna opskrba

Pin8 - Strobe

4 vrste dobitka u OPAMP-ovima:

Pojačanje napona - Napon i izlaz napona

Trenutni dobitak - trenutni ulaz i trenutni izlaz

Transkonduktivnost - napon i struja van

Trans otpor - struja i izlaz napona

Rad operativnog pojačala:

Ovdje smo koristili operativno pojačalo LM358. Obično se neinvertirajući ulaz mora dati na pristranost, a invertirajući ulaz je stvarno pojačalo koje je povezano s povratnom spregom od 60 k otpora s izlaza na ulaz. A otpornik 10k povezan je u seriju s kondenzatorom i napajanje 1V sinusnog vala dobiva se u krugu, sada ćemo vidjeti kako će pojačanje biti regulirano dobicima R2 / R1 = 60k / 10k = 6, tada je izlaz 6V . Ako dobitak promijenimo za 40, izlaz je 4V sinusnog vala.

Video o radu operativnog pojačala

Uobičajeno je dvostruko pojačalo napajanja koje se lako konfigurira na jedno napajanje upotrebom mreže otpornika. U tome otpornici R3 i R4 postavljaju napon od pola napona napajanja preko neinvertirajućih ulaza što dovodi do toga da je izlazni napon također pola napona napajanja formirajući svojevrsne prednaponske otpore R3 i R4 mogu biti bilo koje vrijednosti od 1k do 100k, ali u svim slučajevima trebali bi biti jednaki. Dodatni kondenzator od 1 F dodan je na neinvertirajući ulaz kako bi se smanjio šum uzrokovan konfiguracijom. Za ovu je konfiguraciju potrebna upotreba spojnih kondenzatora za ulaz i izlaz.

3 OPAMP aplikacije:

1. Pojačanje

Pojačani izlazni signal iz Op ampera razlika je između dva ulazna signala.

Gornji dijagram je jednostavna veza Op Amp-a. Ako se oba ulaza napajaju istim naponom, Op amp će tada uzeti razliku između dva napona i ona će biti 0. Op Amp će to pomnožiti sa svojim pojačanjem 1.000.000, tako da je izlazni napon 0. Kada su 2 volta dana na jedan ulaz, a 1 volt na drugi, tada će Op Amp uzeti svoju razliku i pomnožiti se s pojačanjem. To je 1 volt x 1.000.000. Ali ovo pojačanje je vrlo veliko, pa se za smanjenje pojačanja povratne informacije s izlaza na ulaz obično rade kroz otpornik.

Invertirajuće pojačalo:

Gore prikazani krug je invertirajuće pojačalo s neinvertirajućim ulazom povezanim na masu. Dva otpora R1 i R2 spojena su u krug na takav način da R1 napaja ulazni signal, dok R2 vraća izlaz na invertirajući ulaz. Ovdje kada je ulazni signal pozitivan, izlaz će biti negativan i obrnuto. Promjena napona na izlazu u odnosu na ulaz ovisi o omjeru otpornika R1 i R2. R1 je odabran kao 1K, a R2 kao 10K. Ako ulaz primi 1 volt, tada će kroz R1 biti struja od 1 mA, a izlaz će morati postati - 10 volti da bi se napajala struja od 1 mA kroz R2 i da bi se održavao nulti napon na invertirajućem ulazu. Stoga je pojačanje napona R2 / R1. To je 10K / 1K = 10

Neinvertirajuće pojačalo:

Gore prikazani sklop je neinvertirajuće pojačalo. Ovdje Neinvertirajući ulaz prima signal dok je Invertirajući ulaz povezan između R2 i R1. Kad se ulazni signal pomiče bilo pozitivno ili negativno, izlaz će biti u fazi i zadržava napon na invertirajući ulaz jednak onome na neinvertirajućem ulazu. Pojačanje napona u ovom će slučaju uvijek biti veće od 1 tako (1 + R2 / R1).

dva. Sljednik napona

Gornji krug je naponski sljednik. Ovdje pruža visoku ulaznu impedansu, nisku izlaznu impedansu. Kada se promijeni ulazni napon, izlazni i invertirajući ulaz promijenit će se jednako.

3. Usporednik

Operacijsko pojačalo uspoređuje napon primijenjen na jednom ulazu s naponom primijenjenim na drugom ulazu. Svaka razlika između napona ikad, ako je mala, dovodi opcijsko pojačalo u zasićenje. Kad su naponi napajani na oba ulaza iste veličine i istog polariteta, tada je izlaz optičkog pojačala 0Volti.

Usporednik daje ograničene izlazne napone koji se lako mogu povezati s digitalnom logikom, iako kompatibilnost treba provjeriti.

Video o operacijskom pojačalu kao krugovnom dijagramu usporedbe

Ovdje imamo opcijsko pojačalo koje se koristi kao komparator s invertirajućim i neinvertirajućim stezaljkama i na njih je priključio neki potencijalni djelitelj i mjerač te voltmetar na izlazu i Dovelo do izlaz. Osnovna formula za usporedbu je da je kada je '+' više od '–’ tada je izlaz visok (jedan), inače je izlaz nula. Kada je napon na negativnom ulazu ispod referentnog napona, izlaz je visok, a kada negativni ulaz prijeđe napon na pozitivnom, izlaz prelazi na nizak.

3 Zahtjevi za OPAMP-ove:

1. Pomak nuliranja

Većina OPAMP-a ima pomak napona na izlazu, čak i ako su ulazni naponi jednaki. Da bi se izlaz postigao na nulti napon, koristi se metoda nuliranja pomaka. U većini Op-pojačala postoji mali pomak zbog njihovih svojstvenih svojstava i rezultat neusklađenosti u aranžmanu pristranosti ulaza. Dakle, na izlazu nekih Op-pojačala dostupan je mali izlazni napon, čak i ako je ulazni signal nula. Ovaj se nedostatak može ispraviti davanjem malog pomaknutog napona na ulaze. To je poznato kao ulazni pomak napona. Da bi uklonili ili poništili pomak, većina Op-pojačala ima dva pina za omogućavanje nuliranja pomicanja. U tu svrhu, lonac ili unaprijed postavljena vrijednost s tipičnom vrijednošću od 100K trebaju biti povezani između pinova 1 i 5 svojim brisačem na zemlju. Podešavanjem unaprijed postavljene vrijednosti izlaz se može podesiti na nulti napon.

dva. Strobing ili fazna kompenzacija

Op-pojačala mogu ponekad postati nestabilna i kako bi ih učinili stabilnima za cijele frekvencijske opsege, kapa je obično povezana između svog Strobe pina 8 i pin1. Obično se dodaje kondenzator diska od 47pF za fazna kompenzacija tako da će OpAmp ostati stabilan. To je najvažnije ako se OpAmp koristi kao osjetljivo pojačalo.

3. Povratne informacije

Kao što znate, Op-pojačalo ima vrlo visoku razinu pojačanja obično oko 1.000,00 puta. Pretpostavimo da Op-pojačalo ima 10 000 pojačanja, tada će Op-pojačalo pojačati razliku napona u svom neinvertirajućem ulazu (V +) i invertirajućem ulazu (V-). Dakle, izlazni napon V out je
10.000 x (V + - V-)

Na dijagramu se signal primjenjuje na neinvertirajući ulaz, a u invertirajućem ulazu je spojen na izlaz. Dakle V + = V u i V- = Vout. Prema tome Vout = 10 000 x (Vin - Vout). Stoga je izlazni napon gotovo jednak ulaznom naponu.

Sada da vidimo kako funkcioniraju povratne informacije. Jednostavnim dodavanjem otpora između invertiranog ulaza i izlaza znatno će se smanjiti pojačanje. Odnošenjem djelića izlaznog napona na invertirajući ulaz može se znatno smanjiti pojačanje.

Prema ranijoj jednadžbi, V out = 10 000 x (V + - V-). Ali ovdje je dodan povratni otpor. Dakle, ovdje V + je Vin, a V- je R1.R1 + R2 x V van. Stoga je V izlaz 10 000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout). Dakle V izlaz = R1 + R2.R1x Vin

Negativne povratne informacije:

Ovdje je izlaz Op-pojačala povezan s njegovim invertirajućim (-) ulazom, pa se izlaz vraća na ulaz kako bi se postigla ravnoteža. Tako će se ulazni signal na neinvertirajućem (+) ulazu reflektirati na izlazu. Oppojačalo s negativnom povratnom spregom potaknut će svoj izlaz na potrebnu razinu i stoga će razlika napona između njegovih invertirajućih i neinvertirajućih ulaza biti gotovo nula.

Pozitivna ocjena:

Ovdje se izlazni napon vraća na ulaz koji se ne invertira (+). Ulazni signal dovodi se na invertirajući ulaz. U dizajnu pozitivnih povratnih informacija, ako je invertirajući ulaz spojen na masu, tada će izlazni napon iz Op-pojačala ovisiti o veličini i polaritetu napona na neinvertirajućem ulazu. Kada je ulazni napon pozitivan, tada će izlaz Op-pojačala biti pozitivan i taj će pozitivni napon biti doveden na neinvertirajući ulaz što rezultira punim pozitivnim izlazom. Ako je ulazni napon negativan, tada će stanje biti obrnuto.

Primjena operativnih pojačala - audio predpojačalo

Filteri i predpojačala:

Pojačala će doći nakon pretpojačala i prije zvučnika. Moderni CD i DVD uređaji ne trebaju predpojačala. Trebaju kontrolu glasnoće i birače izvora. Korištenjem preklopnih kontrola i pasivne glasnoće možemo izbjeći predpojačala.

Dopustite nam ukratko o audio pojačalima snage

Pojačalo snage komponenta je koja može pokretati zvučnike pretvarajući signal niske razine u veliki signal. Posao pojačala pojačava relativno visoki napon i veliku struju. Obično je raspon pojačanja napona između 20 i 30. Pojačala pojačala imaju vrlo nizak izlazni otpor.

Specifikacije audio pojačala

• Maksimalna izlazna snaga:

Izlazni napon neovisan je o opterećenju, i za male i za velike signale. Dani napon primijenjen na opterećenje uzrokuje dvostruku količinu struje. Stoga će se isporučiti dvostruka količina energije. Nazivna snaga je kontinuirana prosječna snaga sinusnog vala takva da se snaga može mjeriti korištenjem sinusnog vala čiji se efektivni napon mjeri dugoročno.

• Frekvencijski odziv:

Frekvencijski odziv mora proširiti puni zvučni opseg od 20 Hz do 20 KHz. Tolerancija frekvencijskog odziva je ± 3db. Konvencionalni način određivanja širine pojasa je pojačalo je za 3db niži od nominalnih 0db.

• Buka:

Pojačala bi trebala stvarati nisku razinu buke kada se pojačala koriste s visokim frekvencijama. Parametar buke može biti ponderiran ili neponderiran. Neponderirani šum bit će naveden u opsegu od 20 KHz. Na temelju uha osjetljivosti će se uzeti u obzir ponderirana specifikacija šuma. Ponderirano mjerenje buke nastoji prigušiti buku na višim frekvencijama, pa je stoga ponderirano mjerenje buke prilično bolje od neutegnutog mjerenja buke.

• Iskrivljenje:

Ukupna harmonijska izobličenja uobičajena su izobličenja koja se obično određuju na različitim frekvencijama. To će se odrediti na razini snage koja se daje s impedancijom pogonskog opterećenja pojačala snage.