Операциона појачала

Шта су оперативни појачавачи?

Оперативни појачавачи су основни градивни елементи Аналогни електронски кругови . Они су линеарни уређаји са свим својствима једносмерног појачала. Можемо да користимо спољне отпорнике или кондензаторе за опционо појачало на много различитих начина како бисмо их учинили различитим облицима појачала као што су инвертујуће појачало, неинвертујуће појачало, следбеник напона, компаратор, диференцијално појачало, сумирајуће појачало, интегратор итд. ОПАМП-ови могу бити појединачни, дуал, куад итд. ОПАМП-ови попут ЦА3130, ЦА3140, ТЛ0 71, ЛМ311 итд. имају одличне перформансе са врло ниском улазном струјом и напоном. Идеално Оп Амп има три важна терминала поред осталих терминала. Улазни терминали су Инвертинг инпут и Нон инвертинг инпут. Трећи терминал је излаз који може потонути и извор струје и напона. Излазни сигнал је појачање појачавача помножено са вредношћу улазног сигнала.

5 идеалних ликова оп ампера:

1. Отвори добитак петље

Појачање отворене петље је добитак Оп ампера без позитивних или негативних повратних информација. Идеално ОП појачало требало би да има бесконачно појачање отворене петље, али обично се креће између 20 000 и 2 000 000.

2. Улазна импеданса

То је однос улазног напона и улазне струје. Требало би да буде бесконачно, без цурења струје из напајања на улазе. Али биће неколико цурења струје Пицо ампера у већини Оп ампера.

3. Излазна импеданса

Идеално опционо појачало требало би да има нулту излазну импедансу без икаквог унутрашњег отпора. Тако да може да напаја пуном струјом оптерећење повезано на излаз.

4. Ширина траке

Идеално опционо појачало требало би да има бесконачни фреквенцијски одзив тако да може појачати било коју фреквенцију од једносмерних сигнала до највиших фреквенција наизменичне струје. Али већина Оп ампера има ограничену пропусност.

5. Офсет

Излаз Оп амп-а треба да буде нула када је разлика напона између улаза једнака нули. Али у већини опцијских појачала, излаз неће бити нула када је искључен, већ ће бити минутни напон од њега.

ОПАМП конфигурација пина:

У типичном Оп амперу имаће 8 пинова. Су

Пин1 - Оффсет Нулл

Пин2 - Инвертовање улаза ИНВ

Пин3 - Неинвертујући улаз Не-ИНВ

Пин4 - уземљење - негативно напајање

Пин5 - Оффсет Нулл

Пин6 - излаз

Пин7 - позитивно напајање

Пин8 - Стробе

4 врсте добитка у ОПАМП-овима:

Појачање напона - Напон улаз и излаз напона

Тренутни добитак - тренутни улаз и тренутни излаз

Транскондуктивност - напон и излаз напона

Транс отпор - струја и излаз напона

Рад оперативног појачала:

Овде смо користили оперативно појачало ЛМ358. Обично се неинвертујући улаз мора дати пристрасности, а инвертујући улаз је стварно појачало које је повезано са повратном спрегом од 60 к отпора са излаза на улаз. А отпорник 10к повезан је у серију са кондензатором и напајање 1В синусног таласа се даје кругу, сада ћемо видети како ће добитак бити регулисан добицима Р2 / Р1 = 60к / 10к = 6, тада је излаз 6В . Ако добитак променимо за 40, излаз је 4В синусног таласа.

Видео о раду оперативног појачала

Уобичајено је двоструко појачало напајања, лако се конфигурише на једно напајање употребом мреже отпорника. У томе отпорници Р3 и Р4 постављају напон од половине напона напајања преко неинвертујућег улаза што доводи до тога да је излазни напон такође половина напона напајања формирајући неку врсту преднапонских отпорника Р3 и Р4 могу бити било које вредности од 1к до 100к, али у свим случајевима они би требали бити једнаки. Додатни кондензатор од 1 Ф додат је у неинвертујући улаз како би се смањио шум узрокован конфигурацијом. За ову конфигурацију потребна је употреба спојних кондензатора за улаз и излаз.

3 ОПАМП апликације:

1. Појачање

Појачани излазни сигнал из Оп ампера је разлика између два улазна сигнала.

Дијаграм приказан горе је Оп Амп једноставна веза. Ако се оба улаза напајају истим напоном, Оп амп ће тада узети разлику између два напона и она ће бити 0. Оп Амп ће то помножити са својим добицима 1.000.000, тако да је излазни напон 0. Када су 2 волта дат на један улаз и 1 волт на други, тада ће Оп амп појачати своју разлику и помножити се са појачањем. То је 1 волт к 1.000.000. Али ово појачање је врло велико, па се за смањење појачања повратне информације са излаза на улаз обично врше преко отпорника.

Инвертујуће појачало:

Горе приказано коло је инвертујуће појачало са неинвертујућим улазом повезаним на масу. Два отпорника Р1 и Р2 су повезана у коло на такав начин да Р1 напаја улазни сигнал док Р2 враћа излаз на инвертујући улаз. Овде када је улазни сигнал позитиван, излаз ће бити негативан и обрнуто. Промена напона на излазу у односу на улаз зависи од односа отпорника Р1 и Р2. Р1 је изабран као 1К, а Р2 као 10К. Ако улаз прими 1 волт, тада ће кроз Р1 бити струја од 1 мА, а излаз ће морати да постане - 10 волти да би се напајала струја од 1 мА кроз Р2 и да би се одржао нулти напон на инвертујућем улазу. Стога је појачање напона Р2 / Р1. То је 10К / 1К = 10

Неинвертујуће појачало:

Горе приказано коло је неинвертујуће појачало. Овде неинвертујући улаз прима сигнал док је инвертујући улаз повезан између Р2 и Р1. Када се улазни сигнал помери било позитивно или негативно, излаз ће бити у фази и задржава напон на инвертујућем улазу исти као и онај који се не инвертује. Појачање напона у овом случају ће увек бити веће од 1 тако (1 + Р2 / Р1).

два. Напонски следбеник

Горњи круг је следбеник напона. Овдје пружа високу улазну импедансу, ниску излазну импедансу. Када се промијени улазни напон, излазни и инвертујући улаз ће се подједнако промијенити.

3 Компаратор

Оперативно појачало упоређује напон примењен на једном улазу са напоном примењеним на другом улазу. Свака разлика између напона икада, ако је мала, доводи опционо појачало у засићење. Када су напони напајани на оба улаза исте величине и истог поларитета, тада је излаз оптичког појачала 0В.

Упоредник производи ограничене излазне напоне који се лако могу повезати са дигиталном логиком, иако компатибилност треба проверити.

Видео о оперативном појачивачу као упоредном дијаграму

Овде имамо опционо појачало које се користи као компаратор са инвертујућим и неинвертујућим терминалима и на њих је повезао неки потенцијални делилац и мерач и волтметар на излазу Довело до излаз. Основна формула за упоређивач је да када је ’+’ више од ’–‘ тада је излаз висок (један), у супротном је излаз нула. Када је напон на негативном улазу испод референтног напона, излаз је висок, а када негативни улаз пређе изнад напона на позитивном, излаз прелази на низак.

3 Захтеви за ОПАМП-ове:

1. Оффсет Нуллинг

Већина ОПАМП-а има офсет напон на излазу, чак и ако су улазни напони једнаки. Да би се излаз постигао на нулти напон, користи се метода нулирања офсетом. У већини Оп-ампера постоји мали помак због њихових својствених својстава и резултат неусклађености у аранжману пристрасности улаза. Тако је на излазу неких Оп-појачала доступан мали излазни напон чак и ако је улазни сигнал нула. Овај недостатак се може исправити давањем малог офсет напона на улазе. Ово је познато као улазни помак напона. Да би уклонили или поништили офсет, већина Оп-ампера има два пина за омогућавање нулирања офсета. За то би лонац или унапред подешена вредност са типичном вредношћу од 100К требало да буду повезани између пинова 1 и 5 помоћу брисача са земљом. Подешавањем унапред подешене вредности, излаз се може подесити на нулти напон.

два. Стробинг или фазна компензација

Оп-појачала могу понекад постати нестабилна и да би их учинили стабилним за читаве фреквенцијске опсеге, капак је обично повезан између његовог Стробе пина 8 и пина 1. Обично се додаје кондензатор диска од 47пФ фазна компензација тако да ће ОпАмп остати стабилан. Ово је најважније ако се ОпАмп користи као осетљиво појачало.

3 Повратна информација

Као што знате, Оп-Амп има веома висок ниво појачања, обично око 1.000,00 пута. Претпоставимо да Оп-појачало има 10 000 појачања, тада ће Оп-појачало појачати разлику напона у свом неинвертујућем улазу (В +) и инвертирајућем улазу (В-). Дакле, излазни напон В оут је
10.000 к (В + - В-)

На дијаграму се сигнал примењује на неинвертујући улаз, а на инвертирајући улаз је повезан на излаз. Дакле В + = В у и В- = Воут. Према томе Воут = 10 000 к (Вин - Воут). Отуда је излазни напон готово једнак улазном напону.

Сада да видимо како функционишу Повратне информације. Једноставно додавање отпорника између инвертирајућих улаза и излаза знатно ће смањити појачање. Узимањем дела излазног напона на инвертујући улаз може се знатно смањити појачање.

Према ранијој једначини, В оут = 10 000 к (В + - В-). Али овде је додат повратни отпор. Дакле, В + је Вин, а В- је Р1.Р1 + Р2 к В. Стога је В излаз 10 000 к (Вин - Р1.Р1 + Р2кВоут). Дакле В излаз = Р1 + Р2.Р1к Вин

Негативне повратне информације:

Овде је излаз Оп-појачала повезан са његовим инвертујућим (-) улазом, па се излаз враћа на улаз како би се постигла равнотежа. Тако ће се улазни сигнал на неинвертујућем (+) улазу рефлектовати на излазу. Оп-појачало са негативном повратном спрегом довешће свој излаз до потребног нивоа и стога ће разлика напона између његових инвертујућих и неинвертујућих улаза бити готово нула.

Позитивне повратне информације:

Овде се излазни напон враћа на неинвертујући (+) улаз. Улазни сигнал се доводи на инвертујући улаз. У дизајну позитивних повратних информација, ако је инвертујући улаз повезан са земљом, тада ће излазни напон из Оп-појачала зависити од величине и поларитета напона на неинвертујућем улазу. Када је улазни напон позитиван, тада ће излаз Оп-појачала бити позитиван и тај позитивни напон ће се напајати на неинвертујући улаз што резултира пуним позитивним излазом. Ако је улазни напон негативан, стање ће бити обрнуто.

Примена оперативних појачала - аудио претпојачало

Филтери и предпојачала:

Појачала ће доћи након предпојачала и пре звучника. Модерним ЦД и ДВД уређајима нису потребна предпојачала. Потребна им је контрола јачине звука и бирачи извора. Коришћењем преклопних контрола и пасивне јачине звука можемо избећи предпојачала.

Допустите нам укратко о аудио појачалима снаге

Појачало снаге је компонента која може покретати звучнике претварајући сигнал ниског нивоа у велики сигнал. Посао појачавача снаге производи релативно висок напон и велику струју. Обично је опсег појачања напона између 20 и 30. Појачала снаге имају врло мали излазни отпор.

Спецификације аудио појачавача снаге

• Максимална излазна снага:

Излазни напон је неовисан од оптерећења, како за мале тако и за велике сигнале. Дати напон примењен на оптерећење узрокује двоструку количину струје. Отуда ће бити испоручена двострука количина енергије. Ознака снаге је континуирана просечна снага синусног вала таква да се снага може мерити применом синусног таласа чији се ефективни ефективни напон мери дугорочно.

• Фреквенцијски одзив:

Фреквенцијски одзив мора проширити пуни аудио опсег од 20 Хз до 20 КХз. Толеранција фреквенцијског одзива је ± 3дб. Уобичајени начин одређивања ширине опсега појачала је да је појачавач за 3дб мањи од номиналних 0дб.

• Бука:

Појачала би требало да производе малу буку када се појачала користе са високим фреквенцијама. Параметар буке може бити пондерисан или непондерисан. Непондерисани шум биће наведен у опсегу од 20 КХз. На основу спецификација осетљивости уха узимаће се у обзир пондерисана спецификација шума. Пондерисано мерење буке тежи да пригуши буку на вишим фреквенцијама, па је стога пондерисано мерење буке прилично боље од неутемереног мерења буке.

• Искривљење:

Укупна хармонијска изобличења су уобичајена изобличења која се обично одређују на различитим фреквенцијама. Ово ће бити одређено на нивоу снаге који је дат са импедансом погонског оптерећења појачала снаге.