Sondă pentru verificarea adecvării amplificatoarelor operaționale. Metode de testare a amplificatorului operațional

Salutări, dragi prieteni! În cele din urmă, am ajuns la computer, mi-am făcut niște ceai și prăjituri și am plecat...

Pentru cei care sunt noi pe blogul meu și nu prea înțeleg ce se întâmplă aici, mă grăbesc să vă reamintesc că mă numesc Vladimir Vasiliev și pe aceste pagini împărtășesc cititorilor mei cunoștințe sacre din domeniul electronicii și nu numai electronicii. . Așa că poate vei găsi ceva util pentru tine aici, cel puțin așa sper. Asigurați-vă că vă abonați, atunci nu veți rata nimic.

Și astăzi vom vorbi despre un astfel de dispozitiv electronic ca un amplificator operațional. Aceste amplificatoare sunt folosite peste tot, oriunde este necesar să se amplifice semnalul din punct de vedere al puterii, este de lucru pentru op-amp.

Utilizarea amplificatoarelor operaționale este deosebit de comună în tehnologia audio. Fiecare audiofil se străduiește să îmbunătățească sunetul difuzoarelor sale de muzică și, prin urmare, încearcă să facă amplificatorul mai puternic. Aici întâlnim amplificatoare operaționale, deoarece multe sisteme audio sunt pur și simplu încărcate cu ele. Datorită capacității amplificatorului operațional de a amplifica semnalul prin putere, simțim o presiune mai puternică asupra timpanelor noastre atunci când ascultăm melodii pe difuzoarele noastre audio. Așa evaluăm în viața de zi cu zi calitatea unui amplificator operațional după ureche.

În e În acest articol, nu vom evalua nimic după ureche, dar vom încerca să luăm în considerare totul în detaliu și să punem totul pe rafturi, astfel încât până și cel mai samovar ceainic să îl poată înțelege.

Ce este un amplificator operațional?

Amplificatoarele operaționale sunt microcircuite care pot arăta diferit.

De exemplu, această imagine arată două amplificatoare operaționale fabricate în Rusia. În stânga este amplificatorul operațional K544UD2AR într-o carcasă DIP din plastic, iar în dreapta este un amplificator operațional într-o carcasă metalică.

La început, înainte de a mă familiariza cu amplificatoarele operaționale, am confundat constant microcircuitele din astfel de carcase metalice cu tranzistoarele. Am crezut că acestea sunt tranzistoare multi-emițătoare atât de inteligente :)

Denumirea grafică convențională (UGO)

Simbolul pentru un amplificator operațional este următorul.

Deci un amplificator operațional (op-amp) are două intrări și o ieșire. Există și pini pentru conectarea alimentării, dar de obicei nu sunt indicați pe simbolurile grafice.

Pentru un astfel de amplificator există două reguli care vă vor ajuta să înțelegeți principiul de funcționare:

1. Ieșirea amplificatorului operațional tinde să asigure că diferența de tensiune la intrările sale este egală cu zero
2. Intrările amplificatorului operațional nu consumă curent.

Intrarea 1 este desemnată ca „+” și este numită non-inversoare, iar intrarea 2 este desemnată ca „-” și este inversoare.

Intrările op-amp au o impedanță mare de intrare, sau altfel numită impedanță mare.

Aceasta înseamnă că intrările amplificatorului operațional nu consumă aproape deloc curent (literal niște nanoamperi). Amplificatorul evaluează pur și simplu tensiunea la intrări și, în funcție de aceasta, produce un semnal la ieșire, amplificându-l.

Câștigul amplificatorului operațional este pur și simplu enorm, poate ajunge la un milion, iar aceasta este o valoare foarte mare! Aceasta înseamnă că dacă aplicăm o tensiune mică la intrare, cel puțin 1 mV, atunci la ieșire vom obține imediat un maxim, o tensiune aproape egală cu tensiunea sursei de alimentare a amplificatorului operațional. Din cauza acestei proprietăți, opampurile nu sunt aproape niciodată folosite fără feedback (OS). Într-adevăr, ce rost are un semnal de intrare dacă obținem întotdeauna tensiunea maximă la ieșire, dar despre asta vom vorbi puțin mai târziu.

Intrările amplificatorului operațional funcționează în așa fel încât, dacă valoarea la intrarea neinversoare este mai mare decât la intrarea inversoare, atunci ieșirea va avea o valoare pozitivă maximă de +15V. Dacă tensiunea la intrarea inversoare se dovedește a fi mai pozitivă, atunci la ieșire vom observa o valoare negativă maximă, undeva în jurul valorii de -15V.

Într-adevăr, un amplificator operațional poate produce valori de tensiune atât cu polaritate pozitivă, cât și cu polaritate negativă. Un începător se poate întreba cum este posibil acest lucru? Dar acest lucru este cu adevărat posibil și acest lucru se datorează utilizării unei surse de alimentare cu o tensiune împărțită, așa-numita sursă de alimentare bipolară. Să ne uităm puțin mai detaliat la sursa de alimentare a amplificatorului operațional.

Sursă de alimentare adecvată OU

Probabil că nu va fi un secret faptul că pentru ca amplificatorul operațional să funcționeze, acesta trebuie alimentat, de exemplu. conectați-l la o sursă de alimentare. Dar există un punct interesant, așa cum am văzut puțin mai devreme, un amplificator operațional poate scoate tensiuni atât cu polaritate pozitivă, cât și cu polaritate negativă. Cum poate fi aceasta?

Dar asta se poate întâmpla! Acest lucru se datorează utilizării unei surse de alimentare bipolare, desigur, este posibilă utilizarea unei surse unipolare, dar în acest caz capacitățile amplificatorului operațional vor fi limitate.

În general, atunci când lucrăm cu surse de alimentare, depinde mult de ceea ce am luat ca punct de plecare, adică. pentru 0 (zero). Să ne dăm seama.

Exemplu alimentat cu baterie

De obicei, este cel mai ușor să dai exemple pe degete, dar în electronică cred că bateriile AA sunt și ele potrivite :)

Să presupunem că avem o baterie AA obișnuită. Are doi poli, pozitiv și negativ. Când luăm polul negativ ca zero, îl considerăm un punct de referință zero, apoi polul pozitiv al bateriei va afișa + 5V (valoarea cu un plus).

Putem vedea asta cu ajutorul unui multimetru (apropo, va ajuta), doar conectați sonda negativă neagră la minusul bateriei și sonda roșie la plus și voila. Totul aici este simplu și logic.

Acum să complicăm puțin sarcina și să luăm exact aceeași a doua baterie. Să conectăm bateriile în serie și să luăm în considerare modul în care citirile instrumentelor de măsură (multimetre sau voltmetre) se modifică în funcție de diferitele puncte de aplicare a sondelor.

Dacă luăm polul negativ al bateriei extreme ca zero și conectăm sonda de măsurare la pozitivul bateriei, atunci multimetrul ne va arăta o valoare de +10 V.

Dacă polul pozitiv al bateriei este luat ca punct de referință și sonda de măsurare a fost conectată la negativ, atunci orice voltmetru ne va arăta -10 V.

Dar dacă punctul dintre două baterii este luat ca punct de plecare, atunci ca rezultat putem obține o simplă sursă de energie bipolară. Și puteți verifica acest lucru; un multimetru ne va confirma că așa este. Vom avea disponibile atât tensiunea de polaritate pozitivă +5V, cât și tensiunea de polaritate negativă -5V.

Circuite de alimentare bipolare

Am dat exemple despre baterii ca exemplu pentru a fi mai clar. Acum să ne uităm la câteva exemple de circuite simple de alimentare divizată pe care le puteți utiliza în proiectele de radio amatori.

Circuit cu un transformator, cu o atingere din punctul „de mijloc”.

Și primul circuit al sursei de alimentare pentru amplificatorul operațional este în fața ta. Este destul de simplu, dar voi explica puțin cum funcționează.

Circuitul este alimentat de la rețeaua noastră obișnuită de acasă, așa că nu este surprinzător faptul că înfășurarea primară a transformatorului este furnizată un curent alternativ de 220V. Apoi transformatorul transformă curentul alternativ de 220V în același curent alternativ, dar 30V. Acesta este genul de transformare pe care am vrut să o facem.

Da, va exista o tensiune alternativă de 30V pe înfășurarea secundară, dar acordați atenție robinetului din punctul central al înfășurării secundare. Se face o ramură pe înfășurarea secundară, iar numărul de spire înainte de această ramură este egal cu numărul de spire după ramură.

Datorită acestei ramuri, putem obține o tensiune alternativă atât de 30 V, cât și de 15 V la ieșirea înfășurării secundare. Luăm aceste cunoștințe în serviciu.

În continuare, trebuie să îndreptăm variabila și să o transformăm într-o constantă, prin urmare. Puntea de diode a făcut față acestei sarcini și la ieșire am obținut o constantă nu foarte stabilă de 30V. Această tensiune ne va fi afișată de multimetru dacă conectăm cablurile la ieșirea punții de diode, dar trebuie să ne amintim despre ramura de pe înfășurarea secundară.

Am atins un punct de referință zero între polii potențialelor de polaritate pozitivă și negativă. Drept urmare, la ieșire avem o tensiune destul de stabilă atât de +15V, cât și de -15V. Acest circuit, desigur, poate fi îmbunătățit în continuare prin adăugarea de diode zener sau stabilizatori integrati, dar, cu toate acestea, circuitul de mai sus poate face față deja sarcinii de alimentare a amplificatoarelor operaționale.

Acest circuit, după părerea mea, este mai simplu, mai simplu în sensul că nu este nevoie să cauți un transformator cu robinet din mijloc sau să formezi singur o înfășurare secundară. Dar aici va trebui să iei un al doilea pod de diode.

Punțile de diode sunt conectate astfel încât potențialul pozitiv să fie format din catozii diodelor primei punte, iar potențialul negativ provine de la anozii diodelor celei de-a doua punți. Aici este trasat punctul de referință zero între cele două poduri. Voi menționa, de asemenea, că aici se folosesc condensatoare de izolare, acestea protejează o punte de diode de influențele celei de-a doua.

Acest circuit este, de asemenea, supus cu ușurință la diverse îmbunătățiri, dar, cel mai important, rezolvă problema principală - poate fi folosit pentru a alimenta un amplificator operațional.

Feedback amplificatorului operațional

După cum am menționat deja, amplificatoarele operaționale sunt aproape întotdeauna folosite cu feedback (OS). Dar ce este feedback-ul și pentru ce este acesta? Să încercăm să ne dăm seama.

Întâmpinăm feedback tot timpul: când vrem să turnăm ceai într-o cană sau chiar să mergem la toaletă pentru o mică nevoie :) Când o persoană conduce o mașină sau o bicicletă, aici funcționează și feedbackul. Într-adevăr, pentru a conduce ușor și natural, suntem nevoiți să monitorizăm constant comenzile în funcție de diverși factori: situația de pe drum, starea tehnică a vehiculului etc.

Dacă drumul devine alunecos? Da, am reacționat, am făcut o corectare și mergem înainte cu mai multă atenție.

Într-un amplificator operațional, totul se întâmplă într-un mod similar.

Fără feedback, atunci când un anumit semnal este aplicat la intrare, vom obține întotdeauna aceeași valoare a tensiunii la ieșire. Va fi aproape de tensiunea de alimentare (deoarece câștigul este foarte mare). Nu controlăm semnalul de ieșire. Dar dacă trimitem o parte a semnalului de la ieșire înapoi la intrare, ce va da asta?

Vom putea controla tensiunea de ieșire. Acest control va fi atât de eficient încât puteți uita pur și simplu de câștig, opamp-ul va deveni ascultător și previzibil, deoarece comportamentul său va depinde doar de feedback. În continuare, vă voi spune cum să controlați eficient semnalul de ieșire și cum să-l controlați, dar pentru aceasta trebuie să cunoaștem câteva detalii.

Feedback pozitiv, feedback negativ

Da, feedback-ul este folosit în amplificatoarele operaționale și pe scară largă. Dar feedback-ul poate fi atât pozitiv, cât și negativ. Trebuie să ne dăm seama care este ideea.

Feedback pozitiv acesta este momentul în care o parte din semnalul de ieșire este transmisă înapoi la intrare și acesta (parte din ieșire) este însumată cu intrarea.

Feedback-ul pozitiv în opamps nu este utilizat la fel de larg ca feedback-ul negativ. În plus, feedback-ul pozitiv este adesea un efect secundar nedorit al unor scheme, iar oamenii încearcă să evite feedback-ul pozitiv. Este nedorit deoarece acest cuplaj poate crește distorsiunea în circuit și poate duce în cele din urmă la instabilitate.

Pe de altă parte, feedback-ul pozitiv nu reduce câștigul amplificatorului operațional, ceea ce poate fi util. Iar instabilitatea își găsește aplicația și în comparatoare, care sunt utilizate în ADC-uri (Convertoare analog-digitale).

Feedback negativ aceasta este o conexiune în care o parte a semnalului de ieșire este transmisă înapoi la intrare, dar în același timp este scăzută din intrare

Dar feedback-ul negativ este creat pur și simplu pentru amplificatoarele operaționale. Deși contribuie la o anumită atenuare a câștigului, aduce stabilitate și controlabilitate circuitului. Ca urmare, circuitul devine independent de câștig, proprietățile sale fiind complet controlate de feedback negativ.

Folosind feedback negativ, un amplificator operațional câștigă o proprietate foarte utilă. Opamp-ul monitorizează stările intrărilor sale și se străduiește să se asigure că potențialele la intrările sale sunt egale. Op-amp-ul își ajustează tensiunea de ieșire astfel încât potențialul de intrare rezultat (diferența dintre In.1 și In.2) să fie zero.

Majoritatea covârșitoare a circuitelor op-amp sunt construite folosind feedback negativ! Deci, pentru a înțelege cum funcționează cuplarea negativă, trebuie să ne uităm la circuitele de comutare a amplificatorului operațional.

Circuite amplificatoare operaționale

Circuitele pentru conectarea amplificatoarelor operaționale pot fi foarte diverse, așa că este puțin probabil să pot vorbi despre fiecare, dar voi încerca să le iau în considerare pe cele principale.

Comparator op-amp

Formulele pentru circuitul comparator vor fi următoarele:

Acestea. rezultatul va fi o tensiune corespunzătoare uneia logice.

Acestea. rezultatul va fi o tensiune corespunzătoare zeroului logic.

Circuitul comparator are o rezistență mare de intrare (impedanță) și o ieșire scăzută.

Să luăm în considerare mai întâi acest circuit pentru pornirea amplificatorului operațional în modul comparator. Acest circuit de comutare este lipsit de feedback. Astfel de circuite sunt utilizate în circuitele digitale atunci când este necesar să se evalueze semnalele de intrare, să se afle care este mai mare și să producă rezultatul în formă digitală. Ca rezultat, ieșirea va fi 1 logic sau zero logic (de exemplu, 5V este 1 și 0V este zero).

Să presupunem că tensiunea de stabilizare a diodei zener este de 5V, am aplicat 3V la intrarea unu și 1V la intrarea 2. Apoi, în comparator se întâmplă următoarele: tensiunea de la intrarea directă 1 este utilizată ca atare (pur și simplu pentru că este o intrare neinversabilă) și tensiunea de la intrarea inversă 2 este inversată. Ca urmare, acolo unde a fost 3B rămâne 3B și unde a fost 1B va fi -1B.

Ca rezultat, 3V-1V = 2V, dar datorită câștigului amplificatorului operațional, ieșirea va primi o tensiune egală cu tensiunea sursei de alimentare, adică. aproximativ 15V. Dar dioda zener va funcționa și 5V va merge la ieșire, ceea ce corespunde uneia logice.

Acum imaginați-vă că am aruncat 3V la intrarea 2 și am aplicat 1V la intrarea 1. Opamp-ul va mesteca toate acestea, va lăsa intrarea directă neschimbată și va schimba intrarea inversă (inversare) la opusul 3V și va face -3V.

Ca rezultat, 1V-3V = -2V, dar conform logicii de funcționare, minusul sursei de alimentare va merge la ieșire, adică. -15V. Dar avem o dioda zener si nu va lipsi aceasta iar la iesire vom avea o valoare apropiata de zero. Acesta va fi zero logic pentru circuitul digital.

Declanșatorul Schmitt pe amplificatorul operațional

Puțin mai devreme am considerat un astfel de circuit pentru conectarea unui amplificator operațional ca comparator. Un comparator compară două tensiuni de intrare și produce un rezultat la ieșire. Dar pentru a compara tensiunea de intrare cu zero, trebuie să utilizați circuitul prezentat chiar mai sus.

Aici semnalul este alimentat la intrarea inversoare și intrarea directă este împămânțată la zero.

Dacă avem o tensiune mai mare decât zero la intrare, atunci vom avea -15V la ieșire. Dacă tensiunea este mai mică decât zero, atunci ieșirea va fi +15V.

Dar ce se întâmplă dacă vrem să aplicăm o tensiune egală cu zero? Nu va fi niciodată posibil să se creeze o astfel de tensiune, deoarece nu există un zero ideal și semnalul de intrare, chiar și prin fracțiuni de microvolt, se va schimba cu siguranță într-o direcție sau alta. Ca rezultat, ieșirea va fi un haos complet, tensiunea de ieșire va sări de la maxim la minim de multe ori, ceea ce în practică este complet incomod.

Pentru a scăpa de un astfel de haos, este introdus un histeresist - acesta este un anumit decalaj în care semnalul de ieșire nu se va schimba.

Acest decalaj permite implementarea acestui circuit prin feedback pozitiv.

Să ne imaginăm că am aplicat 5V la intrare, iar în primul moment ieșirea va produce un semnal de tensiune de -15V. Apoi, feedback-ul pozitiv începe să funcționeze. Feedback-ul este format dintr-un divizor de tensiune, în urma căruia apare o tensiune de -1,36V la intrarea directă a amplificatorului operațional.

La intrarea inversă, semnalul este mai pozitiv, astfel încât amplificatorul operațional va funcționa după cum urmează. In interiorul acestuia, semnalul de 5V este inversat si devine -5V, apoi se adauga cele doua semnale si se obtine o valoare negativa. O valoare negativă datorată câștigului va deveni -15V. Semnalul de ieșire nu se va schimba până când semnalul de intrare scade sub -1,36 V.

Lăsați semnalul de intrare să se schimbe și să devină -2V. În interior, acest -2V este inversat și devine +2V, iar -1,36V va rămâne așa cum era. Apoi se adună toate acestea și se obține o valoare pozitivă, care la ieșire se va transforma în +15V. La intrarea directă, valoarea -1,36V se va transforma în +1,36V datorită feedback-ului. Acum, pentru a schimba valoarea de ieșire la cea opusă, trebuie să aplicați un semnal mai mare de 1,36 V.

Astfel, avem o zonă cu sensibilitate zero cu un interval de la -1.36V la +1.36V. Această zonă moartă se numește histerezis.

Repetitor

Cel mai simplu proprietar al feedback-ului negativ este un repetor.

Repeatorul emite tensiunea care a fost aplicată la intrarea sa. S-ar părea de ce este nevoie de acest lucru, deoarece nimic nu se schimbă din asta. Dar acest lucru are sens, pentru că să ne amintim de proprietatea amplificatorului operațional: are o impedanță mare de intrare și o impedanță scăzută de ieșire. În circuite, repetoarele acționează ca un tampon care protejează ieșirile slabe de suprasarcină.

Pentru a înțelege cum funcționează, reveniți puțin înapoi la punctul în care am discutat despre feedbackul negativ. Acolo am menționat că, în cazul feedback-ului negativ, opamp-ul se străduiește în toate modurile posibile să atingă un potențial egal între intrările sale. Pentru a face acest lucru, ajustează tensiunea la ieșire astfel încât diferența de potențial la intrările sale să fie zero.

Deci, să presupunem că avem 1B la intrare. Pentru ca potențialele la intrări să fie prezente, intrarea inversoare trebuie să fie de asemenea de 1V. De aceea este un repetor.

Circuitul amplificator neinversător este foarte asemănător cu circuitul repetitor, doar că aici feedback-ul este reprezentat de un divizor de tensiune și conectat la masă.

Să vedem cum funcționează totul. Să presupunem că la intrare se aplică 5V, rezistența R1 = 10 Ohm, rezistența R2 = 10 Ohm. Pentru ca tensiunile la intrări să fie egale, amplificatorul operațional este forțat să ridice tensiunea la ieșire astfel încât potențialul la intrarea inversă să fie egal cu cel direct. În acest caz, divizorul de tensiune se împarte la jumătate, rezultă că tensiunea de ieșire ar trebui să fie de două ori mai mare decât tensiunea de intrare.

În general, pentru a aplica această schemă de comutare, nici măcar nu trebuie să vă bagați nimic în cap, doar utilizați formula în care este suficient să aflați coeficientul K.

Și acum ne vom uita la funcționarea unui astfel de circuit de comutare ca un amplificator inversor. Pentru un amplificator inversor există următoarele formule:

Un amplificator inversor vă permite să amplificați un semnal în timp ce inversați simultan (schimbându-i semnul). Mai mult, putem seta orice câștig. Generăm acest câștig prin feedback negativ, care este un divizor de tensiune.

Acum să încercăm în funcțiune, să presupunem că avem un semnal de 1V la intrare, rezistența R2 = 100 Ohm, rezistența R1 = 10 Ohm. Semnalul de la intrare trece prin R1, apoi R2 și către ieșire. Să presupunem că semnalul de ieșire devine incredibil de 0V. Să calculăm divizorul de tensiune.

1V/110=X/100, deci X = 0,91V

Se dovedește că în punctul A potențialul este de 0,91V, dar acest lucru contrazice regula amplificatorului operațional. La urma urmei, opamp-ul se străduiește să egalizeze potențialele la intrările sale. Prin urmare, potențialul din punctul A va fi zero și egal cu potențialul din punctul B.

Cum se face astfel încât să existe 1V la intrare și 0V în punctul A?

Pentru a face acest lucru, trebuie să reduceți tensiunea de ieșire. Și ca rezultat obținem

Din păcate, amplificatorul inversor are un dezavantaj evident - rezistența scăzută de intrare, care este egală cu rezistența R1.

Și acest circuit de conectare vă permite să adăugați mai multe tensiuni de intrare. În plus, tensiunile pot fi atât pozitive, cât și negative. De fapt, computerele analogice pot fi construite folosind amplificatoare operaționale. Deci hai să ne dăm seama.

Baza sumatorului este același amplificator inversor, cu o singură diferență: în loc de o singură intrare, poate avea câte dintre aceste intrări doriți. Să ne amintim formula pentru amplificatorul inversor Potențialul punctului X va fi egal cu zero, astfel încât suma curenților care intră de la fiecare intrare va arăta astfel: Dacă scopul nostru este adăugarea pură a tensiunilor de intrare, atunci toate rezistențele din acest circuit sunt alese să aibă aceeași valoare. Acest lucru duce, de asemenea, la faptul că câștigul pentru fiecare intrare va fi egal cu 1. Atunci formula pentru amplificatorul inversor ia forma:

Ei bine, cred că nu este greu de înțeles funcționarea adunării și a altor circuite de comutare pe amplificatoare operaționale. Este suficient să exersați puțin și să încercați să asamblați aceste circuite și să vedeți ce se întâmplă cu semnalele de intrare și de ieșire.

Și probabil că mă voi opri aici, deoarece atunci când lucrez cu amplificatoare operaționale, sunt utilizate o mulțime de circuite de comutare diferite, acestea sunt diverse convertoare curent-tensiune, sumatori, integratori și amplificatoare logaritmice și toate pot fi luate în considerare pentru o perioadă foarte lungă de timp. .

Dacă sunteți interesat de alte scheme de comutare și doriți să le înțelegeți, vă sfătuiesc să vă uitați prin ele, totul va cădea cu siguranță la locul lor.

Și cu asta voi încheia, mai ales că articolul s-a dovedit a fi destul de voluminos și după scris trebuie să fie ușor lustruit și pus la loc.

Prieteni, nu uitați să vă abonați la actualizările blogului, pentru că cu cât cititorii se abonează la actualizări, cu atât înțeleg mai mult că fac ceva important și util și naiba asta mă motivează pentru articole și materiale noi.

Apropo, prieteni, mi-a venit o idee tare și este foarte important pentru mine să vă aud părerea. Mă gândesc să lansez material de instruire pe amplificatoare operaționale, acest material va fi sub forma unei cărți pdf obișnuite sau a unui curs video, încă nu m-am hotărât. Mi se pare că, în ciuda abundenței mari de informații de pe internet și din literatură, încă există o lipsă de informații vizuale, practice, lucru pe care oricine îl poate înțelege.

Așadar, vă rugăm să scrieți în comentarii ce informații ați dori să vedeți în acest material de instruire, astfel încât să vă pot oferi nu doar informații utile, ci și informații care sunt de fapt solicitate.

Și asta e tot pentru mine, așa că vă doresc mult noroc, succes și o dispoziție bună, chiar și în ciuda faptului că afară este iarnă!

Cu n/a Vladimir Vasiliev.

P.S. Prieteni, asigurați-vă că vă abonați la actualizări! Prin abonare, vei primi materiale noi direct pe email! Și apropo, toți cei care se înscriu vor primi un cadou util!

Au început adesea să-mi pună întrebări despre electronica analogică. Sesiunea i-a luat pe studenți de la sine înțeles? ;) Bine, este timpul pentru o mică activitate educațională. În special, cu privire la funcționarea amplificatoarelor operaționale. Ce este, cu ce se mănâncă și cum se calculează.

Ce este asta
Un amplificator operațional este un amplificator cu două intrări, niciodată... hmm... câștig mare de semnal și o ieșire. Acestea. avem U out = K*U in și K este în mod ideal egal cu infinitul. În practică, desigur, cifrele sunt mai modeste. Să zicem 1.000.000 Dar chiar și astfel de numere îți supără mintea când încerci să le aplici direct. Prin urmare, ca la grădiniță, un brad de Crăciun, doi, trei, mulți brazi de Crăciun - avem o mulțime de întăriri aici;) Și asta este tot.

Și sunt două intrări. Și una dintre ele este directă, iar cealaltă este inversă.

Mai mult, intrările sunt de înaltă impedanță. Acestea. impedanța lor de intrare este infinită în cazul ideal și FOARTE mare în cazul real. Numărul de acolo ajunge la sute de MegaOhmi, sau chiar gigaohmi. Acestea. măsoară tensiunea la intrare, dar are un efect minim asupra acesteia. Și putem presupune că nu curge curent în amplificatorul operațional.

Tensiunea de ieșire în acest caz se calculează astfel:

U out =(U 2 -U 1)*K

Evident, dacă tensiunea la intrarea directă este mai mare decât la intrarea inversă, atunci ieșirea este plus infinit. Altfel, va fi minus infinitul.

Desigur, într-un circuit real nu vor exista infinitate plus și minus, iar acestea vor fi înlocuite cu cea mai mare și mai mică tensiune de alimentare posibilă a amplificatorului. Și vom obține:

Comparator
Un dispozitiv care vă permite să comparați două semnale analogice și să dați un verdict - care semnal este mai mare. Deja interesant. Puteți veni cu o mulțime de aplicații pentru el. Apropo, același comparator este încorporat în majoritatea microcontrolerelor și am arătat cum să-l folosesc folosind exemplul AVR în articole despre creație. Comparatorul este, de asemenea, excelent pentru a crea .

Dar problema nu se limitează la un singur comparator, pentru că dacă introduci feedback, atunci se pot face multe de la amplificatorul operațional.

Părere
Dacă luăm un semnal de la ieșire și îl trimitem direct la intrare, atunci va apărea feedback.

Feedback pozitiv
Să luăm și să conducem semnalul direct de la ieșire la intrarea directă.

• Tensiunea U1 este mai mare decât zero - ieșirea este de -15 volți
• Tensiunea U1 este mai mică decât zero - ieșirea este de +15 volți

Ce se întâmplă dacă tensiunea este zero? În teorie, ieșirea ar trebui să fie zero. Dar, în realitate, tensiunea nu va fi NICIODATĂ zero. La urma urmei, chiar dacă sarcina celui din dreapta depășește sarcina celui din stânga unul câte un electron, atunci acest lucru este deja suficient pentru a conduce potențialul la ieșire la un câștig infinit. Și la ieșire va începe tot iadul - semnalul sare ici și colo cu viteza perturbărilor aleatorii induse la intrările comparatorului.

Pentru a rezolva această problemă, se introduce histerezisul. Acestea. un fel de decalaj între trecerea de la o stare la alta. Pentru a face acest lucru, se introduce feedback pozitiv, astfel:

Presupunem că în acest moment există +10 volți la intrarea inversă. Ieșirea de la amplificatorul operațional este de minus 15 volți. La intrarea directă nu mai este zero, ci o mică parte din tensiunea de ieșire de la divizor. Aproximativ -1,4 volți Acum, până când tensiunea de la intrarea inversă scade sub -1,4 volți, ieșirea amplificatorului operațional nu își va schimba tensiunea. Și de îndată ce tensiunea scade sub -1,4, ieșirea amplificatorului operațional va crește brusc la +15 și va exista deja o polarizare de +1,4 volți la intrarea directă.

Și pentru a schimba tensiunea la ieșirea comparatorului, semnalul U1 va trebui să crească cu până la 2,8 volți pentru a ajunge la nivelul superior de +1,4.

Apare un fel de gol acolo unde nu există sensibilitate, între 1,4 și -1,4 volți. Lățimea decalajului este controlată de rapoartele rezistențelor din R1 și R2. Tensiunea de prag este calculată ca Uout/(R1+R2) * R1 Să presupunem că 1 până la 100 va da +/-0,14 volți.

Dar totuși, amplificatoarele operaționale sunt mai des folosite în modul feedback negativ.

Feedback negativ
Bine, hai să o spunem altfel:

În cazul feedback-ului negativ, amplificatorul operațional are o proprietate interesantă. Acesta va încerca întotdeauna să-și ajusteze tensiunea de ieșire astfel încât tensiunile la intrări să fie egale, rezultând o diferență zero.
Până nu am citit asta în marea carte a camarazilor Horowitz și Hill, nu am putut intra în munca OU. Dar s-a dovedit a fi simplu.

Repetitor
Și avem un repetor. Acestea. la intrarea U 1, la intrarea inversă U out = U 1. Ei bine, se dovedește că U out = U 1.

Întrebarea este de ce avem nevoie de o asemenea fericire? A fost posibil să se conecteze direct firul și nu ar fi nevoie de amplificator operațional!

Este posibil, dar nu întotdeauna. Să ne imaginăm această situație: există un senzor realizat sub forma unui divizor rezistiv:

Rezistența mai mică își schimbă valoarea, distribuția tensiunilor de ieșire de la divizor se modifică. Și trebuie să luăm citiri din el cu un voltmetru. Dar voltmetrul are propria rezistență internă, deși mare, dar va schimba citirile de la senzor. Mai mult, ce se întâmplă dacă nu vrem un voltmetru, dar vrem ca becul să schimbe luminozitatea? Nu mai există nicio modalitate de a conecta un bec aici! Prin urmare, tamponăm ieșirea cu un amplificator operațional. Rezistența sa de intrare este uriașă și influența sa va fi minimă, iar ieșirea poate furniza un curent destul de vizibil (zeci de miliamperi sau chiar sute), care este suficient pentru a funcționa becul.
În general, puteți găsi aplicații pentru un repetor. Mai ales în circuitele analogice de precizie. Sau unde circuitele unei etape pot afecta funcționarea alteia, pentru a le separa.

Amplificator
Acum să facem o feșă cu urechile noastre - luați feedback-ul nostru și conectați-l la pământ printr-un divizor de tensiune:

Acum jumătate din tensiunea de ieșire este furnizată la intrarea inversă. Dar amplificatorul mai trebuie să egalizeze tensiunile la intrările sale. Ce va trebui să facă? Așa este - ridicați tensiunea la ieșire de două ori mai mare decât înainte pentru a compensa divizorul rezultat.

Acum va fi U 1 pe linie dreaptă. Pe invers U out /2 = U 1 sau U out = 2*U 1.

Dacă punem un divizor cu un raport diferit, situația se va schimba în același mod. Pentru a nu trebui să vă întoarceți formula divizorului de tensiune în minte, o voi da imediat:

U out = U 1 *(1+R 1 /R 2)

Este mnemonic să ne amintim ceea ce este împărțit în ceea ce este foarte simplu:

Se pare că semnalul de intrare trece printr-un lanț de rezistențe R 2, R 1 în U afară. În acest caz, intrarea directă a amplificatorului este setată la zero. Să ne amintim de obiceiurile amplificatorului operațional - acesta va încerca, prin cârlig sau prin escroc, să se asigure că la intrarea sa inversă este generată o tensiune egală cu intrarea directă. Acestea. zero. Singura modalitate de a face acest lucru este să reduceți tensiunea de ieșire sub zero, astfel încât să apară un zero în punctul 1.

Asa de. Să ne imaginăm că U out =0. Încă este zero. Și tensiunea de intrare, de exemplu, este de 10 volți în raport cu U out. Un divizor al lui R 1 și R 2 îl va împărți în jumătate. Astfel, la punctul 1 sunt cinci volți.

Cinci volți nu sunt zero și amplificatorul operațional își scade puterea până când punctul 1 este zero. Pentru a face acest lucru, ieșirea ar trebui să devină (-10) volți. În acest caz, raportat la intrare, diferența va fi de 20 volți, iar divizorul ne va furniza exact 0 la punctul 1. Avem un invertor.

Dar putem alege și alte rezistențe, astfel încât divizorul nostru să producă diferiți coeficienți!
În general, formula câștigului pentru un astfel de amplificator va fi următoarea:

U out = - U in * R 1 / R 2

Ei bine, o imagine mnemonică pentru memorarea rapidă a xy din xy.

Să presupunem că U 2 și U 1 au 10 volți fiecare. Apoi, la al 2-lea punct vor fi 5 volți. Și ieșirea va trebui să devină astfel încât la primul punct să fie și 5 volți. Adică zero. Deci, se dovedește că 10 volți minus 10 volți este egal cu zero. Asta e corect :)

Dacă U 1 devine 20 volți, atunci ieșirea va trebui să scadă la -10 volți.
Faceți singuri calculele - diferența dintre U 1 și U out va fi de 30 de volți. Curentul prin rezistorul R4 va fi (U 1 -U afară)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015A, iar căderea de tensiune la rezistorul R 4 va fi R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = 15 volți. Scădeți căderea de 15 volți din căderea de intrare de 20 și obțineți 5 volți.

Astfel, amplificatorul nostru operațional a rezolvat o problemă aritmetică din 10 scăzut 20, rezultând -10 volți.

Mai mult, problema conține coeficienți determinați de rezistențe. Doar că, pentru simplitate, am ales rezistențe de aceeași valoare și, prin urmare, toți coeficienții sunt egali cu unul. Dar, de fapt, dacă luăm rezistențe arbitrare, atunci dependența ieșirii de intrare va fi astfel:

U out = U 2 *K 2 - U 1 *K 1

K2 = ((R 3 +R 4) * R 6) / (R 6 +R 5)*R 4
K1 = R3/R4

Tehnica mnemonică pentru amintirea formulei de calcul a coeficienților este următoarea:
Exact conform schemei. Numătorul fracției este în partea de sus, așa că adunăm rezistențele superioare din circuitul de curgere a curentului și înmulțim cu cea inferioară. Numitorul este în jos, așa că adunăm rezistențele inferioare și înmulțim cu cea de sus.

Totul este simplu aici. Deoarece punctul 1 este redus constant la 0, atunci putem presupune că curenții care curg în el sunt întotdeauna egali cu U/R, iar curenții care intră în nodul numărul 1 sunt însumați. Raportul dintre rezistența de intrare și rezistența de feedback determină greutatea curentului de intrare.

Pot fi câte crengi vrei, dar am desenat doar două.

U out = -1(R 3 *U 1 /R 1 + R 3 *U 2 /R 2)

Rezistoarele de la intrare (R 1, R 2) determină cantitatea de curent și, prin urmare, greutatea totală a semnalului de intrare. Dacă faceți toate rezistențele egale, ca și ale mele, atunci greutatea va fi aceeași, iar factorul de multiplicare al fiecărui termen va fi egal cu 1. Și U out = -1(U 1 + U 2)

Adder care nu se inversează
Totul este puțin mai complicat aici, dar este similar.

Uout = U 1 *K 1 + U 2 *K 2

K1 = R5/R1
K2 = R5/R2

În plus, rezistențele din feedback trebuie să fie astfel încât să se respecte ecuația R 3 / R 4 = K 1 + K 2

În general, puteți face orice matematică folosind amplificatoare operaționale, puteți adăuga, înmulți, împărți, calcula derivate și integrale. Și aproape instantaneu. Calculatoarele analogice sunt realizate folosind amplificatoare operaționale. Am văzut chiar una dintre acestea la etajul cinci al SUSU - un prost cât o jumătate de cameră. Mai multe dulapuri metalice. Programul este tastat prin conectarea diferitelor blocuri cu fire :)

Există o mare varietate de aceste microcircuite și sunt incompatibile între ele în ceea ce privește locația pinurilor. Aceste microcircuite pot fi verificate prin setarea modului de funcționare, care se poate face pe un suport special asamblat pentru un anumit caz, unde microcircuitul este conectat folosind o priză de contact universală, sau testul poate fi efectuat deja ca parte a unui circuit asamblat. pe ei. Al doilea este mai convenabil, deoarece necesită mai puțin timp.

Acum despre verificarea în sine. În primul rând, trebuie să măsurați nivelurile tensiunilor de alimentare, tensiunilor la intrările microcircuitului, precum și la ieșire (cu un voltmetru digital). De obicei, dacă se cunosc valorile rezistențelor de feedback negativ, atunci prin calcularea câștigului, puteți trage concluzii despre ce ar trebui să fie la ieșire și cu ce semn, desigur, dacă este un amplificator liniar.

Pot apărea îndoieli la verificarea circuitelor mai complexe (integratoare, autogeneratoare etc.). În acest caz, puteți utiliza o altă metodă. După cum știți, orice amplificator operațional poate fi ușor de făcut să funcționeze în modul comparator. Pentru a face acest lucru, putem aplica temporar o tensiune mică alternativ intrărilor directe și inverse ale microcircuitului de la o sursă externă printr-un rezistor limitator de curent (Fig. 6.17). Tensiunea la ieșirea „amplificatorului operațional” trebuie monitorizată cu un voltmetru digital sau un osciloscop (în timpul funcționării normale vom vedea comutarea ieșirii).

Orez. 6.17. Principiul testării amplificatoarelor operaționale

Un osciloscop este mai convenabil pentru efectuarea unor astfel de măsurători, deoarece face posibilă detectarea nu numai a modificărilor nivelurilor de ieșire, ci și a prezenței autoexcitarii neintenționate a cascadelor (autogenerare).

Sursa: Radioamatori: diagrame utile. Cartea 6. - M / SOLON-Press, 2005. 240 p.

postări asemănatoare

În tabel 1.4 și 1.5 prezintă caracteristicile electrice ale modulelor solare și bateriilor. Tabelul 1.4. Caracteristicile electrice ale modulelor solare produse pe plan intern FSM-50 50 21 2,95 10720 FSM-55 55 21 3,15 1028x450x28…….

Într-un element de lucru, în timpul continuității între circuitele de putere ar trebui să existe o rezistență infinit de mare, iar între electrodul de control și unul dintre bornele (catodul tiristorului) ar trebui să existe o rezistență mică (de la 30 la .... ...

Pentru a strânge rapid șuruburile mici în locuri greu accesibile (și să nu le pierdeți la deșurubare), veți avea nevoie de o șurubelniță cu magnet. Este ușor să faci o astfel de șurubelniță dintr-una obișnuită. Este suficient să înfășurați 100-200...... în jurul arborelui șurubelniței.

Aveți grijă să vă protejați de șocurile electrice sau de deconectarea conectorilor și a pieselor mașinii de spălat la depanare. Respectați măsurile de siguranță electrică! În primul rând, verificați conexiunile fiecărui conector. Dacă înlocuiți PWB…….

telecomandă (RC) 90% din telecomenzi sunt ocupate de două tipuri de defecte: 1) unele butoane nu funcționează (de obicei cele care sunt apăsate frecvent). În acest caz, trebuie să tăiați o bucată de folie și…….

Zilele trecute am cumpărat un amplificator operațional (op-amp) dintr-un magazin cu 1,5 USD, am venit acasă, l-am lipit, liniște. Nu exista nicio îndoială că operabilitatea circuitului amplificatorului operațional era de vină, așa că am dezlipit amplificatorul operațional achiziționat și am decis să-l verific. Am conectat intrarea inversoare la ieșire, am aplicat putere și tensiune la intrarea directă (1V), un amplificator operațional funcțional la ieșire ar fi trebuit să dea ceea ce a fost alimentat la intrare, de fapt asta este ceea ce verificăm op- amp este totul despre, dar ieșirea mea este zero.

Interesant, m-am gândit atunci, ori l-am supraîncălzit la lipire, ceea ce este puțin probabil, ori mi-am cumpărat unul defect. Am fost din nou la magazin, am cumpărat altul, dar am decis să-l verific înainte de a-l sigila și iată, și acesta este defect, dar acum măcar îl poți returna vânzătorului, se pare că are o mulțime de lor...

Dar nu am avut timp să-mi dau seama, m-am dus la alt magazin și am cumpărat același amplificator operațional, dar pentru 4 dolari, când l-am cumpărat, am convenit că, dacă nu merge, îl aduc înapoi . Am venit acasă, am verificat - funcționează, l-am lipit - funcționează. Din aceasta se poate trage următoarea concluzie: după achiziționarea unei piese, înainte de a o lipi, este recomandabil să o verificați, iar vânzătorul, cel mai probabil, a comandat un lot din aceste amplificatoare operaționale din China și când a primit-o, nu a primit-o. verifica-l, asta e de inteles cand ai un intreg magazin cu componente radio sa verifici tot ce vei obosi.

De ce am scris toate astea, după aceea am căutat aceste amplificatoare operaționale pe Ali și când le-am găsit am fost plăcut surprins, cu banii pe care i-am cheltuit în orașul meu pentru a cumpăra un amplificator operațional funcțional (4 dolari), am putut am cumpărat 5 bucăți din China, dar erau în clădirea soic8 și, având experiența negativă descrisă mai sus, desigur, am vrut să le verific când au sosit. Această problemă ar putea fi rezolvată în mai multe moduri, prin gravarea unei plăci în care amplificatorul operațional ar putea fi lipit de fiecare dată, pe de altă parte, pentru a nu îl lipi, puteți pur și simplu să apăsați amplificatorul operațional pe placă cu un agrafă, aceasta este deja mai bună, dar există o opțiune și mai interesantă, deoarece adesea trebuie să aveți de-a face cu soic8, am decis să caut Adaptor ZIF soic8 – dip8, atunci va fi posibilă asamblarea circuitului folosind panou, ceea ce va accelera semnificativ procesul.

În general, am găsit un astfel de adaptor pe Ali pentru 1,7 USD și aceasta include livrarea. Când au sosit amplificatoarele operaționale, adaptorul era deja în mână și, din moment ce am un generator de semnal în arsenal, le-am verificat conform diagramei din fișa tehnică.

Amplificator operațional (op-amp) engleză. Amplificatorul operațional (OpAmp), cunoscut în mod popular ca amplificator operațional, este un amplificator de curent continuu (DCA) cu un câștig foarte mare. Expresia „amplificator DC” nu înseamnă că amplificatorul operațional poate doar amplifica curentul continuu. Aceasta înseamnă, pornind de la o frecvență de zero Herți, iar acesta este curent continuu.

Termenul „operațional” a fost întărit de mult timp, de când primele mostre de amplificatoare operaționale au fost folosite pentru diferite operații matematice precum integrarea, diferențierea, însumarea etc. Factorul de câștig al unui amplificator operațional depinde de tipul, scopul, structura acestuia și poate depăși 1 milion!

Circuit amplificator operațional

În diagrame, amplificatorul operațional este desemnat astfel:

sau așa

Cel mai adesea, amplificatoarele operaționale de pe diagrame sunt indicate fără pini de alimentare

O intrare cu semnul plus se numește non-inversoare, iar o intrare cu semnul minus se numește inversare. Nu confunda aceste două semne cu polaritatea puterii! Ei NU spun că este necesar să furnizați un semnal cu polaritate negativă la intrarea inversoare, ci unui semnal neinversător cu polaritate pozitivă și atunci veți înțelege de ce.

Sursa de alimentare a amplificatorului operațional

Dacă pinii de alimentare nu sunt indicați, atunci se presupune că amplificatorul operațional este alimentat cu putere bipolară +E și -E Volți. Este, de asemenea, etichetat +U și -U, V CC și V EE, Vc și V E. Cel mai adesea este +15 și -15 volți. Nutriția bipolară se mai numește și nutriție bipolară. Cum înțelegeți asta - nutriția bipolară?

Să ne imaginăm o baterie

Cred că știți cu toții că o baterie are un „plus” și un „minus”. În acest caz, „minusul” bateriei este considerat zero, iar bateriile sunt numărate relativ la zero. În cazul nostru, tensiunea bateriei este de 1,5 volți.

Să luăm o altă astfel de baterie și să le conectăm în serie:

Deci, tensiunea noastră totală va fi de 3 volți, dacă luăm minusul primei baterii ca zero.

Dar ce se întâmplă dacă luați minusul celei de-a doua baterii la zero și măsurați toate tensiunile în raport cu aceasta?

Aici avem sursa de alimentare bipolară.

Model de amplificator operațional ideal și real

Pentru a înțelege esența funcționării amplificatorului operațional, luați în considerare perfectȘi real modele.

1) amplificatorul operațional ideal este infinit de mare.

În amplificatoarele operaționale reale, valoarea rezistenței de intrare depinde de scopul amplificatorului operațional (universal, video, de precizie etc.), tipul de tranzistori utilizați și designul circuitului etajului de intrare și poate varia de la sute. de la ohmi la zeci de megaohmi. O valoare tipică pentru amplificatoarele operaționale de uz general este de câțiva megaohmi.

2) Din prima regulă rezultă a doua regulă. Deoarece impedanța de intrare a unui amplificator operațional ideal este infinit de mare, impedanța de intrare va fi zero.

De fapt, această ipoteză este destul de valabilă pentru amplificatoarele operaționale cu curenți de intrare, ai căror curenți de intrare pot fi mai mici decât picoamperii. Dar există și un amplificator operațional cu o intrare. Aici curentul de intrare poate fi deja de zeci de microamperi.

3) Impedanța de ieșire a unui amplificator operațional ideal este zero.

Aceasta înseamnă că tensiunea de la ieșirea amplificatorului operațional nu se va schimba atunci când curentul de sarcină se modifică. În amplificatoarele operaționale de uz general real, acesta este de zeci de ohmi (de obicei 50 de ohmi).
În plus, impedanța de ieșire depinde de frecvența semnalului.

4) Câștigul într-un amplificator operațional ideal este infinit de mare. În realitate, este limitat de circuitele interne ale amplificatorului operațional, iar tensiunea de ieșire este limitată de tensiunea de alimentare.

5) Deoarece câștigul este infinit de mare, diferența de tensiune dintre intrările unui amplificator operațional ideal este zero. În caz contrar, chiar dacă potențialul unei intrări este mai mare sau mai mic decât cel puțin sarcina unui electron, atunci ieșirea va avea un potențial infinit de mare.

6) Câștigul într-un amplificator operațional ideal nu depinde de frecvența semnalului și este constant la toate frecvențele. În amplificatoarele operaționale reale, această condiție este îndeplinită numai pentru frecvențele joase până la o anumită frecvență de tăiere, care este individuală pentru fiecare amplificator operațional. De obicei, frecvența de tăiere este considerată o scădere a câștigului de 3 dB sau până la 0,7 din câștig la frecvența zero (DC).

Circuitul celui mai simplu op-amp care utilizează tranzistori arată cam așa:

Principiul de funcționare al unui amplificator operațional

Să vedem cum funcționează un amplificator operațional

Principiul de funcționare al amplificatorului operațional este foarte simplu. Compară cele două tensiuni și produce un potențial de alimentare negativ sau pozitiv la ieșire. Totul depinde de ce input are cel mai mare potențial. Dacă potențialul de la intrarea care nu inversează U1 este mai mare decât la intrarea care nu inversează U2, atunci ieșirea va fi +Upit, dar dacă potențialul de la intrarea care nu inversează U2 este mai mare decât la intrarea care nu inversează U1, atunci ieșirea va fi -Upit. Acesta este tot principiul ;-).

Să ne uităm la acest principiu în simulatorul Proteus. Pentru a face acest lucru, vom selecta cel mai simplu și mai comun amplificator operațional LM358 (analogii 1040UD1, 1053UD2, 1401UD5) și vom asambla un circuit primitiv care arată principiul de funcționare.

Să aplicăm 2 volți la intrarea neinversoare și 1 volți la intrarea inversoare. Deoarece potențialul este mai mare la intrarea neinversoare, prin urmare, la ieșire ar trebui să obținem +Upit. Avem 13,5 volți, ceea ce este aproape de această valoare

Dar de ce nu 15 volți? Circuitul intern al amplificatorului operațional în sine este de vină pentru tot. Este posibil ca valoarea maximă a amplificatorului operațional să nu fie întotdeauna egală cu tensiunea de alimentare pozitivă sau negativă. Poate varia de la 0,5 la 1,5 volți, în funcție de tipul de amplificator operațional.

Dar, după cum se spune, fiecare familie are negrii ei și, prin urmare, au apărut de mult timp pe piață amplificatoare operaționale care pot produce o tensiune de alimentare acceptabilă la ieșire, adică, în cazul nostru, acestea sunt valori apropiate de +15 și -15 volți. Această caracteristică se numește Rail-to-Rail, care este tradus literal din engleză. „de la șină la șină”, iar în limbajul electronicii „de la o magistrală de alimentare la alta”.

Să aplicăm acum un potențial mai mare intrării inversoare decât intrării neinversoare. Aplicăm 2 volți celui inversor și 1 volți celui care nu inversează:

După cum puteți vedea, în acest moment ieșirea este „scăzută” la -Upit, deoarece potențialul la intrarea inversoare era mai mare decât la intrarea neinversoare.

Pentru a nu descărca încă o dată pachetul software Proteus, puteți simula online funcționarea unui amplificator operațional ideal folosind programul Falstad. Pentru a face acest lucru, selectați fila Circuits—Op-Amps—>OpAmp. Ca rezultat, următoarea diagramă va apărea pe ecran:

Pe panoul de control din dreapta veți vedea glisoare pentru adăugarea de tensiune la intrările amplificatorului operațional și puteți vedea deja vizual ce se întâmplă la ieșirea amplificatorului operațional atunci când tensiunea la intrări se schimbă.

Deci, am luat în considerare cazul în care tensiunea la intrări poate diferi. Dar ce se întâmplă dacă sunt egali? Ce ne va arăta Proteus în acest caz? Hmm, a arătat +Upit.

Ce va arăta Falstad? Zero Volt.

Pe cine sa creada? Nici unul! În viața reală, este imposibil să faci acest lucru pentru a conduce tensiuni absolut egale la cele două intrări. Prin urmare, o astfel de stare a amplificatorului operațional va fi instabilă, iar valorile de ieșire pot lua valori fie de -E Volt, fie de +E Volt.

Să aplicăm un semnal sinusoidal cu o amplitudine de 1 Volt și o frecvență de 1 kilohertz la intrarea neinversoare și să-l punem pe cel inversor la masă, adică la zero.

Să vedem ce avem pe osciloscopul virtual:

Ce se poate spune în acest caz? Când semnalul sinusoidal este în regiunea negativă, avem -Upit la ieșirea amplificatorului operațional, iar când semnalul sinusoidal este în regiunea pozitivă, atunci avem +Upit la ieșire. De asemenea, rețineți că tensiunea de la ieșirea amplificatorului operațional nu își poate schimba brusc valoarea. Prin urmare, amplificatorul operațional are un astfel de parametru precum rata de creștere a tensiunii de ieșire V Uout .

Acest parametru arată cât de repede se poate schimba tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional atunci când funcționează în circuite pulsate. Măsurat în Volți/sec. Ei bine, după cum înțelegeți, cu cât valoarea acestui parametru este mai mare, cu atât amplificatorul operațional se comportă mai bine în circuitele pulsate. Pentru LM358, acest parametru este de 0,6 V/µs.

Cu contribuția lui Jeer