Op Amp | Πώς λειτουργεί ένα Op - Amp; | 7+ Σημαντικές παράμετροι του Op Amp

Ενισχυτής λειτουργίας

Εξώφυλλο από: Bruno Gilli / ESO, ΓαλαξίαCC-BY 4.0

Σημεία Συζήτησης

Δομές, έξοδοι PIN και σχηματικό

Διάγραμμα Op amp

Το διάγραμμα op-amp σηματοδοτεί τις συνδέσεις εισόδου, εξόδου και τάσης κορεσμού. Είναι ένα σύστημα ανοιχτού βρόχου. Η παρακάτω εικόνα αντιπροσωπεύει ένα διάγραμμα op-amp.

Op pin pinout

Σε γενικές γραμμές, τα τυπικά IC op-amp έχουν οκτώ ακίδες. Τα επτά είναι λειτουργικά, ενώ ένας πείρος είναι αφιερωμένος για έξοδο. Παίρνει τέσσερις εισόδους. 2 από αυτά είναι για τερματικό αναστροφής και τερματικό μη αναστροφής, και τα υπόλοιπα 2 για τάση θετικού και αρνητικού κορεσμού. Το pinout του IC741 δίνεται παραπάνω.

Σχέδιο Op amp

Η παρακάτω εικόνα δίνει μια σχηματική προβολή ενός op-amp.

OP AMP
Σχηματικό διάγραμμα από: Επαγωγική φόρτωσηΕσωτερικό Op-Amp, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Όπως μπορούμε να δούμε στην εικόνα, ένα op-amp αποτελείται από τρανζίστορ και αντιστάσεις. Η αντίσταση εισόδου είναι υψηλή λόγω του ζεύγους Darlington των τρανζίστορ NPN. Υπάρχουν δύο στάδια διαφορικού κέρδους και η έξοδος λαμβάνεται από τον μονοκόμματο πομπό emitter. Τα τρανζίστορ T1 και T2 είναι πανομοιότυπα, όπως και τα T3 και T4.

 

Τύποι και εφαρμογές

Εφαρμογές ενισχυτή | Το Op amp χρησιμοποιεί

Τα Op-amp είναι ένα από τα βασικά στοιχεία για το σχεδιασμό κυκλωμάτων στα ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιούνται σε διάφορα μέρη. Μερικά από τα παραδείγματα είναι -

Ενδιάμεσος ρυθμιστής κέρδους, ταλαντωτής μετατόπισης φάσης, ακόλουθος ρεύματος σε τάση, τάση σε τρέχοντα ακόλουθο, ενισχυτής αθροίσματος, ολοκληρωτής, διαφοροποιητής, ανορθωτής μισού κύματος, ανιχνευτής κορυφής κ.λπ. Υπάρχουν πολλές περισσότερες εφαρμογές του op-amp. Σχεδόν κάθε ηλεκτρονικό gadget ενσωματώνεται με ένα op-amp.

Ενισχυτής φίλτρου υψηλής διέλευσης

Ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα φίλτρου RC και ένα τυπικό op-amp. Συνδυάζοντας ένα παθητικό φίλτρο RC με λειτουργίες op-amp όπως ένα ενεργό φίλτρο υψηλής διέλευσης. Για το κύκλωμα απαιτείται η λειτουργία τερματικού αντιστροφής ή μη αναστροφής. Η παρακάτω εικόνα αντιπροσωπεύει ένα κύκλωμα op amp φίλτρου υψηλής διέλευσης.

Φίλτρο ζώνης Op amp

Ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης επιτρέπει μόνο ένα σήμα του καθορισμένου εύρους συχνοτήτων. Αυτό το φίλτρο φιλτράρει άλλα συστατικά συχνοτήτων. Τα Op-amp χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τέτοιων τύπων φίλτρων. Το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί με εναλλαγή ενός φίλτρου υψηλής διέλευσης με ένα op-amp και στη συνέχεια ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης.

Αφαιρούμενος ενισχυτής

Το Subtractor op-amp ενισχύει τη διαφορά μεταξύ των δύο τάσεων εισόδου και το παρέχει ως έξοδο. Εκτελεί τη λειτουργία αφαίρεσης, σε αντίθεση με έναν ενισχυτή αθροίσματος που προσθέτει τις τάσεις εισόδου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι γνωστό ως op-amp αφαίρεσης.

Op ενισχυτή

Ο ενισχυτής Op-amp ή αθροιστής είναι ο ενισχυτής που ενισχύει το άθροισμα των τάσεων εισόδου και παρέχει ως έξοδο. Εκτελεί λειτουργία αθροίσματος ή προσθήκης, σε αντίθεση με έναν διαφορικό ενισχυτή που εκτελεί λειτουργίες αφαίρεσης. Το διάγραμμα κυκλώματος δίνεται παραπάνω.

Ενισχυτής Unity Gain

Ένα κύκλωμα λειτουργίας op-amp ή ένα κύκλωμα παρακολούθησης τάσης ή ένα κύκλωμα buffer είναι ένα ειδικά σχεδιασμένο μοντέλο ενισχυτή χωρίς αντιστροφή. Παρατηρήστε το κύκλωμα του ενισχυτή που δεν αντιστρέφεται παραπάνω. Εάν κάναμε την αντίσταση ανατροφοδότησης μηδέν και την αντίσταση άπειρου τερματικού αναστροφής, το κέρδος του ενισχυτή θα ήταν ενότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτό το κύκλωμα είναι γνωστό ως ενότητα απόκτησης op-amp ή ενότητα απόκτησης buffer. Αυτό το buffer χρησιμοποιείται για αντιστάθμιση αντίστασης.

Ταλαντωτής Op amp

Είναι επίσης δυνατό να δημιουργηθεί ένας ταλαντωτής χρησιμοποιώντας ένα op-amp. Η παρακάτω εικόνα αντιπροσωπεύει το διάγραμμα κυκλώματος ενός ταλαντωτή RC μετατόπισης φάσης.

OP AMP
Ταλαντωτής, Από: Γιότσε at Αγγλικά WikipediaOpAmpHystereticOscillator, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Μετά από μερικούς γενικούς υπολογισμούς, ανακαλύψαμε ότι η συχνότητα ταλάντωσης είναι f = 1 / (2πRC - / 6) και το κέρδος τάσης Av = -29 για παρατεταμένη ταλάντωση.

Ενισχυτής ήχου

Οι λειτουργικοί ενισχυτές χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό στην επεξεργασία ήχου και στους μίκτες ήχου. Ένα op-amp μπορεί να ενισχύσει τα αδύναμα φωνητικά σήματα. Διάφοροι τύποι ήχου op-amp είναι διαθέσιμοι στην αγορά. Μερικά από αυτά είναι - LT1115, UA741 κ.λπ.

Μετατροπέας επιπέδου ενισχυτή

Σε ένα μόνο τροφοδοτικό, το op-amp μπορεί να μετατοπίσει ένα επίπεδο που αναφέρεται στο έδαφος. Μια μετατόπιση επιπέδου μπορεί να μεταφράσει λογικά σήματα από το ένα επίπεδο στο άλλο. Μερικές φορές υπάρχει ανάγκη για μετατροπή ενός θετικού σε αρνητικού σήματος σε ένα αποδεκτό εύρος για ένα μόνο αναλογικό τροφοδοτικό σε ψηφιακό μετατροπέα.

Διαχωριστικό τάσης Op amp

Τα Op-amp χρησιμοποιούνται επίσης ως διαχωριστικό τάσης. Το Op-amp χρησιμοποιείται για να κάνει διαχωριστές τάσης καθώς η χρήση του op-amp μπορεί να αυξήσει το κέρδος του συστήματος.

Απλή τροφοδοσία ενισχυτή

Ένας απλός ενισχυτής παροχής είναι ένας τέτοιος ειδικός ενισχυτής με μόνο ένα τερματικό τροφοδοσίας. Το τερματικό τροφοδοσίας είναι συνήθως το + Vcc. Έτσι, η έξοδος βρίσκεται μεταξύ του εύρους + Vcc και της γείωσης (GND) για ένα σήμα εισόδου.

Ενισχυτής υψηλής τάσης

Ένας ενισχυτής υψηλής τάσης χρησιμοποιείται συνήθως για την ενίσχυση του σήματος εισόδου σε σήμα εξόδου υψηλής τάσης. Μπορεί να παρέχει το κέρδος ισχύος στους συνδυασμούς τάσης και ρεύματος. Μερικές από τις εφαρμογές υψηλής τάσης op-amp είναι - εκτυπωτές inkjet, μετατροπέας υπερήχων, μετρητές Geiger, βιοϊατρικές δοκιμές κ.λπ.

Για λεπτομερή ανάλυση κυκλωμάτων κυκλωμάτων… Κάνε κλικ εδώ!

Διάφορα είδη IC

45588 op ενισχυτής

Είναι ένα άλλο ολοκληρωμένο κύκλωμα που λειτουργεί op-amp. Είναι ένα υψηλής απόδοσης οκτώ ακίδων IC που δεν χρειάζεται εξαρτήματα εξωτερικού αντισταθμιστή συχνότητας. Μερικά από τα άλλα μοντέλα είναι - CF158MT, AN45588, LA6458 κ.λπ.

lm358 op ενισχυτής

Το lm358 είναι ένας άλλος τύπος IC που αποτελείται από μερικά op-amp. Είναι ένα IC χαμηλής ισχύος, το οποίο ανέπτυξε για πρώτη φορά η National Semiconductor.

ua741 op ενισχυτής

Αυτός είναι ένας άλλος τύπος IC που περιλαμβάνει έναν λειτουργικό ενισχυτή. Έχει οκτώ καρφίτσες. Η μέγιστη τάση τροφοδοσίας είναι + 18V και η μέγιστη διαφορική τάση εισόδου είναι + 15V. Το CMMR είναι 90 dB. Το UA 741 χρησιμοποιείται σε εφαρμογές ήχου, συσκευές αναπαραγωγής μουσικής.

Lm324 op ενισχυτής

Το Lm324 είναι ένα ειδικά κατασκευασμένο IC, το οποίο μπορεί να λειτουργήσει ως ενισχυτής, συγκριτής, ανορθωτής κ.λπ. Αυτό το IC έχει 14 ακίδες, που αντιπροσωπεύουν τέσσερα op-amp. Έχει μεγάλο εύρος ζώνης περίπου 1 MHz και κέρδος 100 dB. Εφαρμόζονται σε διάφορους τομείς της ρομποτικής, των ταλαντωτών κ.λπ.

Ne5532 op ενισχυτής

Ένα άλλο IC του op-amp είναι το ne5532. Είναι ένας ενισχυτής υψηλής απόδοσης που έχει εξαιρετικές τάσεις DC και AC. Έχει χαμηλό θόρυβο, μέγιστο εύρος ζώνης ταλάντευσης εξόδου και υψηλό ρυθμό περιστροφής. Διαφορετικές παραλλαγές αυτού του τύπου IC είναι - NE5532A, SA55332 κ.λπ.

Σημαντικές παράμετροι, κανόνες, εξισώσεις

Ανάλυση κυκλώματος ενισχυτή

Η ανάλυση κυκλώματος op-amp αποκαλύπτει τη λειτουργικότητα κάθε μέρους ενός op-amp και πώς συνδέονται ή διασυνδέονται για να παρέχουν τη διαδρομή εξόδου. Η ανάλυση κυκλώματος του op-amp μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο τύπους -

  1. ανάλυση κυκλώματος ανοιχτού βρόχου
  2. ανάλυση κυκλώματος κλειστού βρόχου.

Η ανάλυση κυκλώματος ανοιχτού βρόχου αναλύει το σύστημα χωρίς το σύστημα ανάδρασης και η ανάλυση κυκλώματος κλειστού βρόχου είναι η ανάλυση ενός κυκλώματος με ένα σύστημα ανάδρασης.

Η έννοια της εικονικής γείωσης, η υψηλή αντίσταση εισόδου και το άπειρο κέρδος είναι απαραίτητα για την ανάλυση κυκλώματος op-amp.

Op amp χρυσοί κανόνες

Ένας σχεδιαστής op-amp πρέπει πάντα να έχει κατά νου ορισμένους βασικούς κανόνες. Αυτοί είναι -

  1. Το Op amp παρέχει άπειρο κέρδος.
  2. Οι αντίσταση εισόδου είναι υψηλές.
  3. Δεν υπάρχει ροή μέσω του op-amp στην αρχή.
  4. Η τάση μετατόπισης ρυθμίζεται ώστε να μηδενίζεται.

Τύποι ενισχυτή

Δεν υπάρχουν σκληροί και γρήγοροι τύποι για το op-amp. Υπάρχουν διάφοροι τύποι op-amp, και έχουν τις συγκεκριμένες εξισώσεις και τύπους τους. Μου αρέσει - τύποι για έξοδο του μη αντιστρεπτικού ενισχυτή: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin και τύποι εξόδου του Inverting op amp: V0 = - (Rf / R1) * Vin

Αντίσταση εισόδου του op amp

Η αντίσταση εισόδου είναι υψηλή λόγω του ζεύγους Darlington των τρανζίστορ NPN. Για ένα ιδανικό op-amp, η αντίσταση εισόδου είναι άπειρη. Λόγω της υψηλής αντίστασης εισόδου, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το ρεύμα ρέει μέσω της ανάδρασης στο αρχικό στάδιο. Συνήθως, οι τιμές κυμαίνονται μεταξύ 1 megaohm και 10 tera ohms.

Αντίσταση εξόδου ενός ενισχυτή

Έξοδος εξόδου των παραπομπών op-amp στην αντίσταση που παρέχεται από ένα op-amp στο στάδιο εξόδου. Ένα ιδανικό έχει σύνθετη αντίσταση εξόδου 0 ohms. Το κύκλωμα οδήγησης εξόδου προκαλεί την αντίσταση εξόδου ενός op-amp.

Ανοιχτό κέρδος βρόχου του op amp

Το κέρδος ανοικτού βρόχου ενός op-amp είναι το κέρδος της συσκευής όταν δεν υπάρχει σχετική ανατροφοδότηση. Για ένα ιδανικό op-amp, το κέρδος ανοιχτού βρόχου είναι άπειρο. Ένα τυπικό κέρδος ανοικτού βρόχου του τυπικού op-amp είναι περίπου 100 dB.

Τάση μετατόπισης Op amp

Η τάση μετατόπισης ενός op-amp ορίζεται ως η διαφορική τάση DC μεταξύ των ακροδεκτών εισόδου. Για ένα ιδανικό op-amp, η τάση μετατόπισης είναι μηδέν. Αλλά για το πρακτικό op-amp, η εξωτερική τάση δίνεται στο op-amp.

Ρυθμός λειτουργίας του ενισχυτή

Ο ρυθμός Slew του op-amp είναι ο ρυθμός αλλαγής του σήματος εξόδου εάν υπάρχει μια αλλαγή βήματος στο σήμα εισόδου. Είναι μια παράμετρος για τη μέτρηση της απόδοσης. Η μονάδα ρυθμού μετάδοσης είναι V / ms. Για ένα ιδανικό op-amp, ο ρυθμός μετάδοσης είναι μηδέν. Αυτό σημαίνει ότι η αλλαγή εισόδου θα αντικατοπτρίζεται αμέσως στην έξοδο. Για ένα τυπικό πρακτικό op-amp, η τιμή ρυθμού μετάδοσης είναι 10 V / μs.

Εύρος ζώνης Op amp

Το εύρος ζώνης ενός ενισχυτή αναφέρεται ως το εύρος της συχνότητας πάνω από το οποίο το κέρδος του ενισχυτή είναι υψηλότερο από 3 dB. Για ενισχυτή 741 MHz, ο ενισχυτής κλειστού βρόχου είναι 1 MHz.

Op amp τρέχουσα πηγή

Μια εξωτερική πηγή ρεύματος με ένα op-amp παρέχει ανεξάρτητο ρεύμα αντίστασης φορτίου. Και όπως έχουμε προηγουμένως γειωθεί το κύκλωμα, δεν υπάρχει πιθανότητα έκθεσης δύο συνδέσεων.

Λειτουργίες μεταφοράς ενισχυτή

Είναι δυνατή η απόκτηση λειτουργιών μεταφοράς του op-amp εάν οι op-amps αντιπροσωπεύονται σε ένα κλασικό διάγραμμα μπλοκ ανάδρασης. Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της υπέρθεσης, μπορεί να επιτευχθεί η λειτουργία μεταφοράς. Η λειτουργία μεταφοράς για το μη αναστρέψιμο τερματικό μπορεί να γραφτεί ως R1 / (R1 + Rf).

Op κορεσμός

Υπάρχουν δύο ακροδέκτες εισόδου, οι οποίοι λαμβάνουν θετικές και αρνητικές τάσεις κορεσμού. Τώρα, όταν ένα op-amp βρίσκεται σε κορεσμό, αυτό σημαίνει ότι η έξοδος του op-amp είναι οποιαδήποτε από την τάση κορεσμού που παρέχεται από την παροχή.

Πώς λειτουργεί ένας ενισχυτής;

Ένα op-amp περνά συνήθως από τρία στάδια λειτουργίας. Το πρώτο - διαφορικό στάδιο εισόδου με υψηλότερη αντίσταση εισόδου, το στάδιο κέρδους στο δεύτερο στάδιο και το στάδιο εξόδου push-pull χαμηλότερης αντίστασης εξόδου.

Τι κάνει ο op amp;

Ο ενισχυτής op-amp ή λειτουργίας είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που εκτελεί συγκεκριμένες μαθηματικές λειτουργίες και ενισχύει το σήμα εισόδου.

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks