Operatsion kuchaytirgichlarning yaroqliligini tekshirish uchun prob. Operatsion kuchaytirgichni tekshirish usullari

Assalomu alaykum, aziz do'stlar! Nihoyat, men kompyuter oldimga keldim, o'zimga choy va pechenye tayyorladim va ketdim ...

Mening blogimga yangi bo'lgan va bu erda nima sodir bo'layotganini tushunmaydiganlar uchun men sizga eslatishga shoshildim, mening ismim Vladimir Vasilev va bu sahifalarda men o'z o'quvchilarim bilan nafaqat elektronika, balki elektronika sohasidagi muqaddas bilimlarni baham ko'raman. . Ehtimol, bu erda siz o'zingiz uchun foydali narsalarni topasiz, hech bo'lmaganda umid qilaman. Obuna bo'lishni unutmang, shunda siz hech narsani o'tkazib yubormaysiz.

Va bugun biz operatsion kuchaytirgich kabi elektron qurilma haqida gapiramiz. Ushbu kuchaytirgichlar hamma joyda qo'llaniladi, qaerda signalni quvvat jihatidan kuchaytirish kerak bo'lsa, op-amp uchun ish bor.

Operatsion kuchaytirgichlardan foydalanish, ayniqsa, audio muhandislikda keng tarqalgan. Har bir audiofil o'zining musiqa karnaylarining ovozini yaxshilashga intiladi va shuning uchun kuchaytirgichni yanada kuchliroq qilishga harakat qiladi. Bu erda biz operatsion kuchaytirgichlarga duch kelamiz, chunki ko'plab audio tizimlar ular bilan oddiygina yuklangan. Operatsion kuchaytirgichning signalni quvvat bilan kuchaytirish qobiliyati tufayli biz audio karnaylarimizda qo'shiqlarni tinglaganimizda quloq pardamizga kuchliroq bosimni his qilamiz. Kundalik hayotda biz ishlaydigan kuchaytirgichning sifatini quloqqa qarab baholaymiz.

In e Ushbu maqolada biz hech narsani quloq bilan baholamaymiz, lekin biz hamma narsani batafsil ko'rib chiqishga harakat qilamiz va hatto eng samovar choynak ham buni tushunishi uchun hamma narsani javonlarga qo'yamiz.

Operatsion kuchaytirgich nima?

Operatsion kuchaytirgichlar turli xil ko'rinishi mumkin bo'lgan mikrosxemalardir.

Misol uchun, ushbu rasmda Rossiyada ishlab chiqarilgan ikkita operatsion kuchaytirgich ko'rsatilgan. Chap tomonda plastik DIP korpusidagi K544UD2AR operatsion kuchaytirgichi, o'ngda esa metall korpusdagi op-amp mavjud.

Dastlab, op-amplar bilan tanishishdan oldin, men doimo bunday metall korpuslardagi mikrosxemalarni tranzistorlar bilan aralashtirib yubordim. Men bu juda aqlli ko'p emitterli tranzistorlar deb o'yladim :)

An'anaviy grafik belgilash (UGO)

Operatsion kuchaytirgichning belgisi quyidagicha.

Shunday qilib, operatsion kuchaytirgich (op-amp) ikkita kirish va bitta chiqishga ega. Quvvatni ulash uchun pinlar ham mavjud, ammo ular odatda grafik belgilarda ko'rsatilmaydi.

Bunday kuchaytirgich uchun ishlash printsipini tushunishga yordam beradigan ikkita qoida mavjud:

1. Op-ampning chiqishi uning kirishlaridagi kuchlanish farqi nolga teng bo'lishini ta'minlashga intiladi
2. Operatsion kuchaytirgichning kirishlari tokni iste'mol qilmaydi.

1-kirish “+” sifatida belgilanadi va teskari emas, 2-kirish esa “-” sifatida belgilanadi va teskari hisoblanadi.

Op-amp kirishlari yuqori kirish empedansiga ega yoki boshqacha qilib aytganda, yuqori empedans deb ataladi.

Bu shuni anglatadiki, operatsion kuchaytirgichning kirishlari deyarli hech qanday oqim iste'mol qilmaydi (so'zma-so'z ba'zi nanoamperlar). Kuchaytirgich kirishlardagi kuchlanishni oddiygina baholaydi va shunga qarab chiqishda signal ishlab chiqaradi va uni kuchaytiradi.

Operatsion kuchaytirgichning daromadi juda katta, u millionga yetishi mumkin va bu juda katta qiymat! Bu shuni anglatadiki, agar biz kirishga kamida 1 mV kuchlanishni qo'llasak, u holda chiqishda biz darhol maksimal quvvatga ega bo'lamiz, kuchlanish op-ampning quvvat manbai kuchlanishiga deyarli teng bo'ladi. Ushbu xususiyat tufayli opamplar deyarli hech qachon geribildirimsiz foydalanilmaydi (OS). Haqiqatan ham, agar biz har doim chiqishda maksimal kuchlanishni olsak, kirish signalining ma'nosi nima, lekin biz bu haqda biroz keyinroq gaplashamiz.

Op-ampning kirishlari shunday ishlaydiki, agar inverting bo'lmagan kirishdagi qiymat teskari kirishdan katta bo'lsa, u holda chiqish +15V maksimal ijobiy qiymatga ega bo'ladi. Agar inverting kirishidagi kuchlanish ijobiyroq bo'lsa, chiqishda biz maksimal salbiy qiymatni kuzatamiz, taxminan -15V.

Haqiqatan ham, operatsion kuchaytirgich ham ijobiy, ham salbiy polaritning kuchlanish qiymatlarini ishlab chiqishi mumkin. Yangi boshlanuvchilar bu qanday mumkinligi haqida hayron bo'lishi mumkin? Ammo bu haqiqatan ham mumkin va bu ikki qutbli quvvat manbai deb ataladigan bo'lingan kuchlanishli quvvat manbaidan foydalanish bilan bog'liq. Keling, op-ampning quvvat manbaini biroz batafsilroq ko'rib chiqaylik.

To'g'ri OU quvvat manbai

Ehtimol, sir bo'lmaydi, op-amp ishlashi uchun uni quvvatlantirish kerak, ya'ni. uni quvvat manbaiga ulang. Ammo qiziq bir nuqta bor, biz biroz oldinroq ko'rganimizdek, operatsion kuchaytirgich ham ijobiy, ham salbiy qutbli kuchlanishlarni chiqarishi mumkin. Bu qanday bo'lishi mumkin?

Ammo bu sodir bo'lishi mumkin! Bu bipolyar quvvat manbaidan foydalanish bilan bog'liq, albatta, unipolyar manbadan ham foydalanish mumkin, ammo bu holda operatsion kuchaytirgichning imkoniyatlari cheklangan bo'ladi.

Umuman olganda, quvvat manbalari bilan ishlashda ko'p narsa biz boshlang'ich nuqta sifatida olganimizga bog'liq, ya'ni. 0 (nol) uchun. Keling, buni aniqlaylik.

Batareya bilan ishlaydigan misol

Odatda barmoqlarga misollar keltirish oson, lekin elektronikada AA batareyalari ham mos keladi deb o'ylayman :)

Aytaylik, bizda oddiy AA batareyasi bor. U ikki qutbga ega, ijobiy va salbiy. Salbiy qutbni nol sifatida qabul qilsak, biz uni nol mos yozuvlar nuqtasi deb hisoblaymiz, keyin shunga mos ravishda batareyaning musbat qutbi + 5V ni ko'rsatadi (plyus bilan qiymat).

Biz buni multimetr yordamida ko'rishimiz mumkin (aytmoqchi, bu yordam beradi), faqat salbiy qora probni batareyaning minusiga va qizil probni ortiqcha va voilaga ulang. Bu erda hamma narsa oddiy va mantiqiy.

Keling, vazifani biroz murakkablashtiramiz va xuddi shu ikkinchi batareyani olamiz. Keling, batareyalarni ketma-ket ulaymiz va o'lchov asboblarining (multimetr yoki voltmetr) ko'rsatkichlari problarni qo'llashning turli nuqtalariga qarab qanday o'zgarishini ko'rib chiqamiz.

Agar ekstremal akkumulyatorning salbiy qutbini nol deb olsak va o'lchash probini batareyaning musbatiga ulasak, multimetr bizga +10 V qiymatini ko'rsatadi.

Agar batareyaning musbat qutbi mos yozuvlar nuqtasi sifatida qabul qilinsa va o'lchash probi salbiyga ulangan bo'lsa, har qanday voltmetr bizga -10 V ni ko'rsatadi.

Ammo agar ikkita batareya orasidagi nuqta boshlang'ich nuqtasi sifatida qabul qilinsa, natijada biz oddiy bipolyar quvvat manbasini olishimiz mumkin. Va siz buni tekshirishingiz mumkin; multimetr bizga bu shunday ekanligini tasdiqlaydi. Bizda musbat polarit kuchlanishi +5V va salbiy qutbli kuchlanish -5V bo'ladi.

Bipolyar elektr ta'minoti sxemalari

Men buni aniqroq qilish uchun misol sifatida batareyalar haqida misollar keltirdim. Keling, havaskor radio dizaynlarida foydalanishingiz mumkin bo'lgan oddiy elektr ta'minoti sxemalarining bir nechta misollarini ko'rib chiqaylik.

Transformatorli sxema, "o'rta" nuqtadan teginish bilan

Va sizning oldingizda op-amp uchun quvvat manbaining birinchi davri. Bu juda oddiy, lekin men qanday ishlashini bir oz tushuntiraman.

Sxema bizning odatiy uy tarmog'imizdan quvvatlanadi, shuning uchun transformatorning birlamchi o'rashiga 220V o'zgaruvchan tok etkazib berilishi ajablanarli emas. Keyin transformator 220V o'zgaruvchan tokni bir xil o'zgaruvchan tokga aylantiradi, lekin 30V. Bu biz amalga oshirmoqchi bo'lgan o'zgarishlar turi edi.

Ha, ikkilamchi o'rashda 30V o'zgaruvchan kuchlanish bo'ladi, lekin ikkilamchi o'rashning o'rta nuqtasidan kranga e'tibor bering. Ikkilamchi o'rashda filial amalga oshiriladi va bu filialdan oldingi burilishlar soni filialdan keyingi burilishlar soniga teng.

Ushbu filial tufayli biz ikkilamchi o'rashning chiqishida 30 V va 15 V o'zgaruvchan kuchlanishni olishimiz mumkin. Biz bu bilimlarni hisobga olamiz.

Keyinchalik, biz o'zgaruvchini to'g'rilashimiz va uni doimiyga aylantirishimiz kerak. Diodli ko'prik bu vazifani bajardi va chiqishda biz 30V unchalik barqaror bo'lmagan doimiylikni oldik. Agar biz simlarni diodli ko'prikning chiqishiga ulasak, bu kuchlanish bizga multimetr tomonidan ko'rsatiladi, ammo biz ikkilamchi o'rashdagi filial haqida eslashimiz kerak.

Biz musbat va manfiy qutbli potentsial qutblari orasidagi nol mos yozuvlar nuqtasiga erishdik. Natijada, chiqishda bizda +15V va -15V kuchlanishli juda barqaror kuchlanish mavjud. Ushbu sxema, albatta, zener diodlari yoki o'rnatilgan stabilizatorlarni qo'shish orqali yanada takomillashtirilishi mumkin, ammo shunga qaramay, yuqoridagi sxema allaqachon operatsion kuchaytirgichlarni quvvatlantirish vazifasini bajara oladi.

Bu sxema, menimcha, oddiyroq, soddaroq, chunki o'rtadan kran bilan transformatorni izlash yoki ikkilamchi o'rashni o'zingiz shakllantirishning hojati yo'q. Ammo bu erda siz ikkinchi diodli ko'prik uchun vilka qilishingiz kerak bo'ladi.

Diodli ko'priklar shunday bog'langanki, ijobiy potentsial birinchi ko'prik diodlarining katodlaridan hosil bo'ladi va salbiy potentsial ikkinchi ko'prikning diodlari anodlaridan kelib chiqadi. Bu erda nol mos yozuvlar nuqtasi ikkita ko'prik o'rtasida chiziladi. Shuni ham aytib o'tamanki, bu erda izolyatsiya kondansatkichlari ishlatiladi, ular bitta diodli ko'prikni ikkinchisining ta'siridan himoya qiladi.

Ushbu sxema ham osongina turli xil yaxshilanishlarga duchor bo'ladi, lekin eng muhimi, u asosiy muammoni hal qiladi - u operatsion kuchaytirgichni quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.

Op ampli fikr-mulohaza

Yuqorida aytib o'tganimdek, operatsion kuchaytirgichlar deyarli har doim teskari aloqa (OS) bilan qo'llaniladi. Ammo fikr-mulohaza nima va u nima uchun? Keling, buni tushunishga harakat qilaylik.

Biz har doim fikr-mulohazalarga duch kelamiz: choyni krujkaga quymoqchi bo'lganimizda yoki hatto kichik ehtiyoj uchun hojatxonaga bormoqchi bo'lganimizda :) Biror kishi mashina yoki velosiped haydaganda, bu erda ham fikr-mulohazalar ishlaydi. Haqiqatan ham, oson va tabiiy ravishda haydash uchun biz turli omillarga qarab boshqaruvni doimiy ravishda kuzatib borishga majburmiz: yo'ldagi vaziyat, transport vositasining texnik holati va boshqalar.

Yo'l sirpanchiq bo'lsa-chi? Ha, biz reaksiyaga kirishdik, tuzatish kiritdik va yanada ehtiyotkorlik bilan harakat qilmoqdamiz.

Operatsion kuchaytirgichda hamma narsa shunga o'xshash tarzda sodir bo'ladi.

Teskari aloqasiz, kirishga ma'lum bir signal qo'llanilganda, biz har doim chiqishda bir xil kuchlanish qiymatini olamiz. U ta'minot kuchlanishiga yaqin bo'ladi (chunki daromad juda katta). Biz chiqish signalini nazorat qilmaymiz. Ammo agar biz signalning bir qismini chiqishdan kirishga qaytarib yuborsak, bu nima beradi?

Biz chiqish kuchlanishini nazorat qila olamiz. Ushbu nazorat shunchalik samarali bo'ladiki, siz shunchaki daromadni unutishingiz mumkin; opamp itoatkor va oldindan aytib bo'ladigan bo'ladi, chunki uning harakati faqat fikr-mulohazalarga bog'liq bo'ladi. Keyinchalik men sizga chiqish signalini qanday samarali boshqarishni va uni qanday boshqarishni aytaman, ammo buning uchun biz ba'zi tafsilotlarni bilishimiz kerak.

Ijobiy mulohazalar, salbiy fikrlar

Ha, teskari aloqa operatsion kuchaytirgichlarda va juda keng qo'llaniladi. Ammo fikr-mulohazalar ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin. Gap nimada ekanligini aniqlashimiz kerak.

Ijobiy fikr bu chiqish signalining bir qismi kirishga qaytarilganda va u (chiqishning bir qismi) kirish bilan yig'iladi.

Opamplardagi ijobiy teskari aloqa salbiy teskari aloqa kabi keng qo'llanilmaydi. Bundan tashqari, ijobiy fikr-mulohazalar ko'pincha ba'zi sxemalarning kiruvchi yon ta'siri bo'lib, odamlar ijobiy fikrlardan qochishga harakat qilishadi. Bu istalmagan, chunki bu ulanish kontaktlarning zanglashiga olib keladigan buzilishlarni kuchaytirishi va oxir-oqibat beqarorlikka olib kelishi mumkin.

Boshqa tomondan, ijobiy teskari aloqa op-ampning daromadini kamaytirmaydi, bu foydali bo'lishi mumkin. Va beqarorlik o'z qo'llanilishini ADClarda (analog-raqamli konvertorlar) qo'llaniladigan komparatorlarda ham topadi.

Salbiy fikr bu chiqish signalining bir qismi kirishga qaytariladigan ulanishdir, lekin ayni paytda u kirishdan chiqariladi.

Ammo salbiy teskari aloqa oddiygina operatsion kuchaytirgichlar uchun yaratilgan. Garchi u daromadning pasayishiga hissa qo'shsa-da, kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Natijada, kontaktlarning zanglashiga olib mustaqil bo'ladi, uning xususiyatlari salbiy teskari aloqa bilan to'liq nazorat qilinadi.

Salbiy fikr-mulohazalardan foydalangan holda, op-amp juda foydali xususiyatga ega bo'ladi. Opamp o'z kirishlarining holatini kuzatib boradi va uning kirishlaridagi potentsiallar teng bo'lishini ta'minlashga intiladi. Op-amp o'zining chiqish kuchlanishini sozlaydi, natijada olingan kirish potentsiali (In.1 va In.2 o'rtasidagi farq) nolga teng.

Op-amp davrlarining aksariyati salbiy teskari aloqa yordamida qurilgan! Shunday qilib, salbiy ulanish qanday ishlashini tushunish uchun biz op-amp kommutatsiya davrlarini ko'rib chiqishimiz kerak.

Operatsion kuchaytirgich sxemalari

Operatsion kuchaytirgichlarni ulash sxemalari juda xilma-xil bo'lishi mumkin, shuning uchun men ularning har biri haqida gapira olmasligim dargumon, lekin men asosiylarini ko'rib chiqishga harakat qilaman.

Op-amp taqqoslagich

Taqqoslash sxemasi uchun formulalar quyidagicha bo'ladi:

Bular. natijada mantiqiy birlikka mos keladigan kuchlanish bo'ladi.

Bular. natijada mantiqiy nolga mos keladigan kuchlanish bo'ladi.

Taqqoslash sxemasi yuqori kirish qarshiligiga (empedans) va past chiqishga ega.

Keling, birinchi navbatda, taqqoslash rejimida op-ampni yoqish uchun ushbu sxemani ko'rib chiqaylik. Ushbu kommutatsiya davri teskari aloqadan mahrum. Bunday sxemalar raqamli sxemalarda kirish signallarini baholash, qaysi biri kattaroq ekanligini aniqlash va natijani raqamli shaklda ishlab chiqarish zarur bo'lganda qo'llaniladi. Natijada, chiqish mantiqiy 1 yoki mantiqiy nolga teng bo'ladi (masalan, 5V 1 va 0V nolga teng).

Aytaylik, zener diyotining stabilizatsiya kuchlanishi 5V, biz bitta kirish uchun 3V va 2-kirish uchun 1V qo'lladik. Keyinchalik, komparatorda quyidagilar sodir bo'ladi: 1-to'g'ridan-to'g'ri kirishdagi kuchlanish avvalgidek ishlatiladi (shunchaki u inverting bo'lmagan kirish bo'lgani uchun) va teskari kirish 2dagi kuchlanish teskari. Natijada, 3B bo'lgan joyda 3B qoladi va 1B bo'lgan joyda -1B bo'ladi.

Natijada, 3V-1V = 2V, lekin op-ampning kuchayishi tufayli chiqish quvvat manbai kuchlanishiga teng kuchlanishni oladi, ya'ni. taxminan 15V. Ammo zener diodi ishlaydi va 5V chiqishga o'tadi, bu mantiqiyga mos keladi.

Endi tasavvur qiling-a, biz 2-kirishda 3V ni tashladik va 1-kirishda 1V qo'lladik. Opamp bularning barchasini chaynab, to'g'ridan-to'g'ri kirishni o'zgarishsiz qoldiradi va teskari (teskari) kirishni 3V ning teskarisiga o'zgartiradi va -3V ni tashkil qiladi.

Natijada, 1V-3V = -2V, lekin ish mantig'iga ko'ra, quvvat manbaining minuslari chiqishga o'tadi, ya'ni. -15V. Ammo bizda zener diodi bor va u buni o'tkazib yubormaydi va chiqishda biz nolga yaqin qiymatga ega bo'lamiz. Bu raqamli sxema uchun mantiqiy nolga teng bo'ladi.

Op-ampdagi Shmitt triggeri

Biroz oldin biz op-ampni komparator sifatida ulash uchun bunday sxemani ko'rib chiqdik. Komparator ikkita kirish kuchlanishini taqqoslaydi va chiqishda natija beradi. Ammo kirish kuchlanishini nol bilan solishtirish uchun siz yuqorida keltirilgan sxemadan foydalanishingiz kerak.

Bu erda signal inverting kirishiga beriladi va to'g'ridan-to'g'ri kirish nolga asoslanadi.

Agar kirishda noldan katta kuchlanish bo'lsa, u holda chiqishda -15V bo'ladi. Agar kuchlanish noldan past bo'lsa, u holda chiqish +15V bo'ladi.

Ammo biz nolga teng kuchlanishni qo'llamoqchi bo'lsak nima bo'ladi? Bunday kuchlanishni yaratish hech qachon mumkin bo'lmaydi, chunki ideal nol yo'q va kirish signali, hatto mikrovoltning fraktsiyalari bilan ham, albatta, bir yo'nalishda yoki boshqasida o'zgaradi. Natijada, chiqish to'liq tartibsizlik bo'ladi, chiqish kuchlanishi ko'p marta maksimaldan minimalgacha sakrab o'tadi, bu amalda butunlay noqulay.

Bunday tartibsizlikdan xalos bo'lish uchun histerezist kiritiladi - bu ma'lum bir bo'shliq bo'lib, uning ichida chiqish signali o'zgarmaydi.

Bu bo'shliq bu sxemani ijobiy geribildirim orqali amalga oshirishga imkon beradi.

Tasavvur qilaylik, biz kirishga 5V ni qo'lladik va birinchi daqiqada chiqish -15V kuchlanishli signalni ishlab chiqaradi. Keyin ijobiy fikrlar ishlay boshlaydi. Qayta aloqa kuchlanish bo'luvchi tomonidan hosil bo'ladi, buning natijasida op-ampning to'g'ridan-to'g'ri kirishida -1,36V kuchlanish paydo bo'ladi.

Teskari kirishda signal yanada ijobiy bo'ladi, shuning uchun operatsion kuchaytirgich quyidagicha ishlaydi. Uning ichida 5V signal teskari bo'lib, -5V ga aylanadi, keyin ikkita signal qo'shiladi va salbiy qiymat olinadi. Daromad tufayli salbiy qiymat -15V ga aylanadi. Kirish signali -1,36V dan pastga tushmaguncha chiqish signali o'zgarmaydi.

Kirish signali o'zgarib, -2V bo'lsin. Ichkarida bu -2V teskari bo'lib +2V ga aylanadi va -1,36V avvalgidek qoladi. Keyin bularning barchasi qo'shiladi va chiqishda +15V ga aylanadigan ijobiy qiymat olinadi. To'g'ridan-to'g'ri kirishda -1,36V qiymati qayta aloqa tufayli +1,36V ga aylanadi. Endi chiqish qiymatini teskarisiga o'zgartirish uchun siz 1,36V dan ortiq signalni qo'llashingiz kerak.

Shunday qilib, bizda -1,36V dan +1,36V gacha bo'lgan nol sezgirlik zonasi mavjud. Ushbu o'lik zonaga histerezis deyiladi.

Takrorlovchi

Salbiy fikr-mulohazalarning eng oddiy egasi takrorlovchidir.

Repetitor o'z kirishiga qo'llaniladigan kuchlanishni chiqaradi. Bu nima uchun kerak bo'lib tuyuladi, chunki bundan hech narsa o'zgarmaydi. Ammo bu mantiqiy, chunki op-ampning xususiyatini eslaylik: u yuqori kirish empedansiga va past chiqish empedansiga ega. Sxemalarda takrorlagichlar zaif chiqishlarni ortiqcha yuklanishdan himoya qiluvchi bufer vazifasini bajaradi.

Bu qanday ishlashini tushunish uchun biz salbiy fikr-mulohazalarni muhokama qilgan joyga biroz orqaga qayting. U erda men salbiy teskari aloqa bo'lsa, opamp o'z kirishlari bo'ylab teng potentsialga erishish uchun har qanday yo'l bilan harakat qilishini aytdim. Buning uchun u chiqishidagi kuchlanishni shunday sozlaydiki, uning kirishlarida potentsial farq nolga teng.

Aytaylik, kirishda bizda 1B bor. Kirishlardagi potentsiallar mavjud bo'lishi uchun inverting kirishi ham 1V bo'lishi kerak. Shuning uchun u takrorlovchi.

Inverting bo'lmagan kuchaytirgich sxemasi takrorlash davriga juda o'xshaydi, faqat bu erda teskari aloqa kuchlanish bo'luvchi bilan ifodalanadi va erga ulanadi.

Keling, hammasi qanday ishlashini ko'rib chiqaylik. Aytaylik, kirishga 5V kuchlanish qo'llaniladi, qarshilik R1 = 10 Ohm, qarshilik R2 = 10 Ohm. Kirishlardagi kuchlanishlar teng bo'lishi uchun opamp chiqishdagi kuchlanishni ko'tarishga majbur bo'ladi, shunda teskari kirishdagi potentsial to'g'ridan-to'g'ri teng bo'ladi. Bunday holda, kuchlanish bo'luvchi yarmiga bo'linadi, chiqish voltaji kirish kuchlanishidan ikki barobar bo'lishi kerakligi ma'lum bo'ladi.

Umuman olganda, ushbu almashtirish sxemasini qo'llash uchun siz boshingizga hech narsa qo'yishingiz shart emas, faqat K koeffitsientini aniqlash uchun formuladan foydalaning.

Va endi biz teskari kuchaytirgich kabi kommutatsiya sxemasining ishlashini ko'rib chiqamiz. Inverting kuchaytirgich uchun quyidagi formulalar mavjud:

Inverting kuchaytirgichi bir vaqtning o'zida invertatsiya qilishda (uning belgisini o'zgartirish) signalni kuchaytirishga imkon beradi. Bundan tashqari, biz har qanday daromadni belgilashimiz mumkin. Biz bu daromadni kuchlanishni ajratuvchi bo'lgan salbiy teskari aloqa orqali hosil qilamiz.

Keling, uni amalda sinab ko'raylik, deylik, kirishda 1V signal bor, qarshilik R2 = 100 Ohm, qarshilik R1 = 10 Ohm. Kirishdan kelgan signal R1, keyin R2 va chiqishga o'tadi. Aytaylik, chiqish signali nihoyatda 0V ga aylanadi. Keling, kuchlanish bo'luvchini hisoblaylik.

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

Ma'lum bo'lishicha, A nuqtasida potentsial 0,91V ni tashkil qiladi, ammo bu kuchaytirgichning operatsion qoidasiga zid keladi. Axir, opamp o'z kirishlaridagi potentsiallarni tenglashtirishga intiladi. Shuning uchun A nuqtadagi potentsial nolga teng va B nuqtadagi potentsialga teng bo'ladi.

Kirishda 1V va A nuqtada 0V bo'lishini qanday qilish kerak?

Buning uchun siz chiqish kuchlanishini kamaytirishingiz kerak. Va natijada biz olamiz

Afsuski, inverting kuchaytirgichi bitta aniq kamchilikka ega - R1 rezistoriga teng bo'lgan past kirish qarshiligi.

Va bu ulanish davri bir nechta kirish kuchlanishlarini qo'shish imkonini beradi. Bundan tashqari, kuchlanish ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin. Haqiqatan ham, analog kompyuterlar op-amps yordamida qurilishi mumkin. Keling, buni aniqlaylik.

Qo'shimcha qurilmaning asosi bir xil teskari kuchaytirgich bo'lib, faqat bitta farqga ega: bitta kirish o'rniga u siz xohlagancha ko'p kirishga ega bo'lishi mumkin. Inverting kuchaytirgich formulasini eslaylik.X nuqtaning potentsiali nolga teng bo'ladi, shuning uchun har bir kirishdan kiruvchi oqimlarning yig'indisi quyidagicha bo'ladi: Agar bizning maqsadimiz kirish kuchlanishlarining sof qo'shilishi bo'lsa, unda ushbu sxemadagi barcha rezistorlar bir xil qiymatga ega bo'lishi uchun tanlanadi. Bu shuningdek, har bir kirish uchun daromad 1 ga teng bo'lishiga olib keladi. Keyin inverting kuchaytirgich uchun formula quyidagi shaklni oladi:

Xo'sh, menimcha, op-amplarda qo'shimcha va boshqa kommutatsiya davrlarining ishlashini tushunish qiyin emas. Bir oz mashq qilish va ushbu sxemalarni yig'ishga harakat qilish va kirish va chiqish signallari bilan nima sodir bo'lishini ko'rish kifoya.

Va ehtimol men bu erda to'xtab qo'yaman, chunki operativ kuchaytirgichlar bilan ishlashda juda ko'p turli xil kommutatsiya sxemalari qo'llaniladi, bular turli xil oqim kuchlanish konvertorlari, yig'uvchilar, integratorlar va logarifmik kuchaytirgichlar va ularning barchasi juda uzoq vaqt davomida ko'rib chiqilishi mumkin. .

Agar siz boshqa kommutatsiya sxemalariga qiziqsangiz va ularni tushunishni istasangiz, men ularni ko'rib chiqishni maslahat beraman, hamma narsa albatta joyiga tushadi.

Va shu bilan men xulosa qilaman, ayniqsa maqola juda hajmli bo'lib chiqdi va yozgandan so'ng uni biroz jilolab, joyiga qo'yish kerak.

Do'stlar, blog yangilanishlariga obuna bo'lishni unutmang, chunki ko'proq o'quvchilar yangilanishlarga obuna bo'lishsa, men muhim va foydali ish qilayotganimni shunchalik ko'p tushunaman va bu la'nat meni yangi maqolalar va materiallarga undaydi.

Aytgancha, do'stlar, men ajoyib g'oya bilan chiqdim va sizning fikringizni eshitish men uchun juda muhim. Men operativ kuchaytirgichlar bo'yicha o'quv materialini chiqarishni o'ylayapman, bu material oddiy pdf kitob yoki video kurs shaklida bo'ladi, men hali qaror qilganim yo'q. Menimcha, internetda va adabiyotda ko'p ma'lumotlarga ega bo'lishiga qaramay, hali ham hamma tushunadigan vizual, amaliy ma'lumotlar etishmayapti.

Shuning uchun, iltimos, sharhlarda ushbu o'quv materialida qanday ma'lumotlarni ko'rishni xohlayotganingizni yozing, shunda men nafaqat foydali ma'lumotlarni, balki haqiqatda ham talab qilinadigan ma'lumotlarni taqdim eta olaman.

Va bu men uchun, shuning uchun tashqarida qish bo'lishiga qaramay, sizga omad, muvaffaqiyat va ajoyib kayfiyat tilayman!

Vladimir Vasilev bilan.

P.S. Do'stlar, yangilanishlarga obuna bo'lishni unutmang! Obuna bo'lish orqali siz yangi materiallarni to'g'ridan-to'g'ri elektron pochtangizga olasiz! Aytgancha, ro'yxatdan o'tgan har bir kishi foydali sovg'a oladi!

Ular tez-tez menga analog elektronika haqida savollar berishni boshladilar. Sessiya talabalarni o‘ziga xos tarzda qabul qildimi? ;) Mayli, ozgina ta'lim faoliyati vaqti keldi. Xususan, operatsion kuchaytirgichlarning ishlashi bo'yicha. Bu nima, u nima bilan iste'mol qilinadi va uni qanday hisoblash mumkin.

Nima bu
Operatsion kuchaytirgich - bu ikkita kirishga ega kuchaytirgich, neve... hmm... signalning oshishi va bitta chiqishi. Bular. bizda U tashqari = K*U in va K ideal holda cheksizlikka teng. Amalda, albatta, raqamlar oddiyroq. Aytaylik, 1 000 000. Lekin bunday raqamlar ham ularni to‘g‘ridan-to‘g‘ri qo‘llashga urinib ko‘rsangiz, ko‘nglingizdan o‘tadi. Shuning uchun, bolalar bog'chasida bo'lgani kabi, bitta Rojdestvo daraxti, ikkita, uchta, ko'plab Rojdestvo daraxtlari - bu erda bizda juda ko'p mustahkamlovchi bor;) Va bu.

Va ikkita kirish joyi bor. Va ulardan biri to'g'ridan-to'g'ri, ikkinchisi esa teskari.

Bundan tashqari, kirishlar yuqori empedansga ega. Bular. ularning kirish empedansi ideal holatda cheksizlik va haqiqiy holatda JUDA yuqori. U erda hisob yuzlab MegaOm yoki hatto gigaomga to'g'ri keladi. Bular. u kirishdagi kuchlanishni o'lchaydi, lekin unga minimal ta'sir ko'rsatadi. Va biz op-ampda oqim yo'q deb taxmin qilishimiz mumkin.

Bu holda chiqish kuchlanishi quyidagicha hisoblanadi:

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

Shubhasiz, agar to'g'ridan-to'g'ri kirishdagi kuchlanish teskari kirishdan kattaroq bo'lsa, u holda chiqish ortiqcha cheksizlikdir. Aks holda minus cheksizlik bo'ladi.

Albatta, haqiqiy zanjirda cheksiz ortiqcha va minus bo'lmaydi va ular kuchaytirgichning mumkin bo'lgan eng yuqori va eng past kuchlanish kuchlanishiga almashtiriladi. Va biz olamiz:

Taqqoslovchi
Ikki analog signalni solishtirish va hukm chiqarish imkonini beruvchi qurilma - qaysi signal kattaroq. Allaqachon qiziq. Buning uchun siz ko'plab ilovalarni o'ylab topishingiz mumkin. Aytgancha, xuddi shu komparator ko'pchilik mikrokontrollerlarga o'rnatilgan va men yaratilish haqidagi maqolalarda AVR misolidan foydalanib, uni qanday ishlatishni ko'rsatdim. Taqqoslovchi ham yaratish uchun juda yaxshi.

Ammo masala bitta taqqoslash bilan cheklanmaydi, chunki agar siz fikr-mulohazalarni kiritsangiz, op-ampdan ko'p narsa qilish mumkin.

qayta aloqa
Agar biz chiqishdan signal olib, uni to'g'ridan-to'g'ri kirishga yuborsak, u holda teskari aloqa paydo bo'ladi.

Ijobiy fikr
Keling, signalni to'g'ridan-to'g'ri chiqishdan to'g'ridan-to'g'ri kirishga olib boraylik.

• U1 kuchlanishi noldan katta - chiqish -15 volt
• U1 kuchlanishi noldan kam - chiqish +15 volt

Agar kuchlanish nolga teng bo'lsa nima bo'ladi? Nazariy jihatdan, chiqish nolga teng bo'lishi kerak. Lekin, aslida, kuchlanish hech qachon nolga teng bo'lmaydi. Oxir oqibat, agar o'ngning zaryadi chap elektronning zaryadidan birma-bir ko'proq bo'lsa ham, bu potentsialni cheksiz daromadga chiqarish uchun etarli. Va chiqishda hamma jahannam boshlanadi - signal taqqoslagichning kirishlarida paydo bo'lgan tasodifiy buzilishlar tezligida u erda va u erda sakraydi.

Ushbu muammoni hal qilish uchun histerezis joriy etiladi. Bular. bir holatdan ikkinchisiga o'tish o'rtasidagi bir xil bo'shliq. Buning uchun ijobiy teskari aloqa kiritiladi, masalan:

Ayni paytda teskari kirishda +10 volt bor deb taxmin qilamiz. Op-ampdan chiqish minus 15 voltni tashkil qiladi. To'g'ridan-to'g'ri kirishda u endi nolga teng emas, balki ajratuvchidan chiqish kuchlanishining kichik qismi. Taxminan -1,4 volt Endi, teskari kirishdagi kuchlanish -1,4 voltdan pastga tushmaguncha, op-amp chiqishi uning kuchlanishini o'zgartirmaydi. Va kuchlanish -1,4 dan pastga tushishi bilanoq, op-ampning chiqishi keskin ravishda +15 ga o'tadi va to'g'ridan-to'g'ri kirishda allaqachon +1,4 volt bo'ladi.

Va komparatorning chiqishidagi kuchlanishni o'zgartirish uchun U1 signalini +1,4 ning yuqori darajasiga erishish uchun 2,8 voltga oshirish kerak bo'ladi.

1,4 dan -1,4 voltgacha bo'lgan sezgirlik bo'lmagan joyda bir turdagi bo'shliq paydo bo'ladi. Bo'shliqning kengligi R1 va R2 dagi rezistorlar nisbati bilan boshqariladi. Chegara kuchlanishi Uout/(R1+R2) * R1 sifatida hisoblanadi, deylik, 1 dan 100 gacha +/-0,14 volt beradi.

Ammo shunga qaramay, op-amplar ko'pincha salbiy teskari aloqa rejimida qo'llaniladi.

Salbiy fikr
Mayli, keling, buni boshqa yo'l bilan aytaylik:

Salbiy teskari aloqa bo'lsa, op-amp qiziqarli xususiyatga ega. U har doim chiqish kuchlanishini kirishlardagi kuchlanishlar teng bo'lishi uchun sozlashga harakat qiladi, natijada nol farq bo'ladi.
Buni o'rtoqlar Xorovits va Xillning buyuk kitobida o'qigunimcha, men OU ishiga kira olmadim. Ammo bu oddiy bo'lib chiqdi.

Takrorlovchi
Va bizda repetitor bor. Bular. U 1 kirishda, teskari kirishda U chiqish = U 1. Ma'lum bo'lishicha, U = U 1 bo'ladi.

Savol tug'iladi, nega bizga bunday baxt kerak? Simni to'g'ridan-to'g'ri ulash mumkin edi va op-amp kerak emas edi!

Bu mumkin, lekin har doim emas. Keling, bu vaziyatni tasavvur qilaylik: rezistiv ajratuvchi ko'rinishida qilingan sensor mavjud:

Pastki qarshilik uning qiymatini o'zgartiradi, ajratuvchidan chiqish kuchlanishlarining taqsimlanishi o'zgaradi. Va biz undan voltmetr bilan o'qishni olishimiz kerak. Ammo voltmetr katta bo'lsa ham, o'zining ichki qarshiligiga ega, ammo u sensordan o'qishni o'zgartiradi. Bundan tashqari, agar biz voltmetrni xohlamasak, lekin lampochkaning yorqinligini o'zgartirishni xohlasak-chi? Bu erda lampochkani ulashning iloji yo'q! Shuning uchun biz chiqishni operatsion kuchaytirgich bilan tamponlaymiz. Uning kirish qarshiligi juda katta va uning ta'siri minimal bo'ladi va chiqish juda sezilarli oqimni (o'nlab milliamper yoki hatto yuzlab) ta'minlashi mumkin, bu lampochkani ishlatish uchun etarli.
Umuman olganda, takrorlash uchun ilovalarni topishingiz mumkin. Ayniqsa, aniq analog sxemalarda. Yoki bir bosqichning sxemasi ularni ajratish uchun boshqasining ishlashiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan joylarda.

Kuchaytirgich
Keling, quloqlarimiz bilan nayrang qilaylik - fikr-mulohazalarimizni oling va uni kuchlanish bo'luvchi orqali erga ulang:

Endi chiqish kuchlanishining yarmi teskari kirishga beriladi. Ammo kuchaytirgich hali ham kirishlaridagi kuchlanishlarni tenglashtirishi kerak. U nima qilishi kerak? To'g'ri - hosil bo'lgan ajratgichni qoplash uchun chiqishdagi kuchlanishni avvalgidan ikki baravar yuqori ko'taring.

Endi to'g'ri chiziqda U 1 bo'ladi. Teskari U tashqarida /2 = U 1 yoki U tashqarida = 2*U 1.

Agar boshqa nisbatga ega bo'luvchi qo'ysak, vaziyat xuddi shunday o'zgaradi. Voltaj bo'luvchi formulani ongingizga aylantirmasligingiz uchun men uni darhol beraman:

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

Nimaga bo'linganini eslab qolish juda oddiy:

Ma'lum bo'lishicha, kirish signali U ichida R 2, R 1 rezistorlar zanjiri orqali o'tadi. Bunday holda, kuchaytirgichning to'g'ridan-to'g'ri kirishi nolga o'rnatiladi. Op-ampning odatlarini eslaylik - u teskari kirishda to'g'ridan-to'g'ri kirishga teng kuchlanish hosil bo'lishini ta'minlash uchun ilgak yoki burish orqali harakat qiladi. Bular. nol. Buning yagona yo'li chiqish kuchlanishini noldan pastga tushirishdir, shunda 1 nuqtada nol paydo bo'ladi.

Shunday qilib. Tasavvur qilaylik, U = 0 chiqadi. Hali nol. Va kirish kuchlanishi, masalan, U chiqishiga nisbatan 10 volt. R 1 va R 2 ning bo'luvchisi uni yarmiga bo'ladi. Shunday qilib, 1-bandda besh volt mavjud.

Besh volt nolga teng emas va op amp 1 nuqta nolga teng bo'lguncha o'z chiqishini pasaytiradi. Buning uchun chiqish (-10) voltga aylanishi kerak. Bunday holda, kirishga nisbatan, farq 20 volt bo'ladi va ajratuvchi bizni 1 nuqtada aniq 0 bilan ta'minlaydi. Bizda inverter mavjud.

Ammo biz boshqa rezistorlarni ham tanlashimiz mumkin, shunda bizning ajratuvchimiz turli koeffitsientlarni ishlab chiqaradi!
Umuman olganda, bunday kuchaytirgich uchun daromad formulasi quyidagicha bo'ladi:

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

Xy dan xy ni tezda yodlash uchun mnemonik rasm.

Aytaylik, U 2 va U 1 har biri 10 volt. Keyin 2-nuqtada 5 volt bo'ladi. Va chiqish shunday bo'lishi kerakki, birinchi nuqtada ham 5 volt bo'ladi. Ya'ni, nol. Shunday qilib, 10 volt minus 10 volt nolga teng ekanligi ma'lum bo'ldi. Hammasi to'g'ri:)

Agar U 1 20 voltga aylansa, chiqish -10 voltga tushishi kerak.
Hisobni o'zingiz bajaring - U 1 va U o'rtasidagi farq 30 volt bo'ladi. R4 rezistori orqali oqim (U 1 -U chiqish)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015A bo'ladi va R 4 rezistoridagi kuchlanish pasayishi R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = bo'ladi. 15 volt. 20 kirish tushishidan 15 voltlik pasayishni olib tashlang va 5 voltni oling.

Shunday qilib, bizning op-amp arifmetik muammoni 10 dan 20 ni ayirib tashladi, natijada -10 volt bo'ldi.

Bundan tashqari, muammo rezistorlar tomonidan aniqlangan koeffitsientlarni o'z ichiga oladi. Oddiylik uchun men bir xil qiymatdagi rezistorlarni tanladim va shuning uchun barcha koeffitsientlar bittaga teng. Ammo, aslida, agar biz o'zboshimchalik bilan rezistorlarni olsak, chiqishning kirishga bog'liqligi quyidagicha bo'ladi:

U chiqib = U 2 *K 2 - U 1 *K 1

K 2 = ((R 3 +R 4) * R 6) / (R 6 +R 5)*R 4
K 1 = R 3 / R 4

Koeffitsientlarni hisoblash formulasini eslab qolishning mnemonik texnikasi quyidagicha:
To'g'ri, sxema bo'yicha. Fraksiyaning numeratori tepada, shuning uchun biz oqim oqimi pallasida yuqori rezistorlarni qo'shamiz va pastki qismga ko'paytiramiz. Denominator pastki qismida, shuning uchun biz pastki rezistorlarni qo'shamiz va yuqoriga ko'paytiramiz.

Bu erda hamma narsa oddiy. Chunki 1-nuqta doimiy ravishda 0 ga tushiriladi, keyin unga oqayotgan oqimlar har doim U / R ga teng deb taxmin qilishimiz mumkin va 1-sonli tugunga kiradigan oqimlar yig'iladi. Kirish qarshiligining qayta aloqa qarshiligiga nisbati kiruvchi oqimning og'irligini aniqlaydi.

Siz xohlagancha ko'p filiallar bo'lishi mumkin, lekin men faqat ikkitasini chizdim.

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

Kirishdagi rezistorlar (R 1, R 2) oqim miqdorini va shuning uchun kiruvchi signalning umumiy og'irligini aniqlaydi. Agar siz barcha rezistorlarni meniki kabi teng qilsangiz, unda og'irlik bir xil bo'ladi va har bir atamaning ko'paytirish koeffitsienti 1 ga teng bo'ladi. U chiqib = -1 (U 1 +U 2)

Inverting to'ldiruvchi
Bu erda hamma narsa biroz murakkabroq, ammo shunga o'xshash.

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

K 1 = R 5 / R 1
K 2 = R 5 / R 2

Bundan tashqari, qayta aloqadagi rezistorlar shunday bo'lishi kerakki, R 3 / R 4 = K 1 + K 2 tenglamasi kuzatiladi.

Umuman olganda, operativ kuchaytirgichlar yordamida har qanday matematikani bajarishingiz, qo'shish, ko'paytirish, bo'lish, hosilalar va integrallarni hisoblashingiz mumkin. Va deyarli bir zumda. Analog kompyuterlar op-amplar yordamida ishlab chiqariladi. Men hatto ulardan birini SUSUning beshinchi qavatida ko'rdim - yarim xonaning kattaligidagi ahmoq. Bir nechta metall shkaflar. Dastur turli bloklarni simlar bilan ulash orqali yoziladi :)

Ushbu mikrosxemalarning xilma-xilligi juda ko'p va ular pin joylashuvi nuqtai nazaridan bir-biriga mos kelmaydi. Ushbu mikrosxemalarni ish rejimini o'rnatish orqali tekshirish mumkin, bu ma'lum bir holat uchun maxsus yig'ilgan stendda amalga oshirilishi mumkin, bu erda mikrosxema universal kontaktli rozetka yordamida ulanadi yoki sinov allaqachon yig'ilgan sxemaning bir qismi sifatida amalga oshirilishi mumkin. ular ustida. Ikkinchisi qulayroq, chunki u kamroq vaqt talab etadi.

Endi tekshirishning o'zi haqida. Avvalo, siz ta'minot kuchlanish darajasini, mikrosxemaning kirishlaridagi kuchlanishlarni, shuningdek chiqishda (raqamli voltmetr bilan) o'lchashingiz kerak. Odatda, agar salbiy teskari rezistorlarning qiymatlari ma'lum bo'lsa, unda daromadni hisoblash orqali siz chiqishda nima bo'lishi kerakligi va qaysi belgi bilan bo'lishi kerakligi haqida xulosa chiqarishingiz mumkin, albatta, agar u chiziqli kuchaytirgich bo'lsa.

Keyinchalik murakkab sxemalarni (integratorlar, avtogeneratorlar va boshqalar) tekshirishda shubhalar paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda siz boshqa usuldan foydalanishingiz mumkin. Ma'lumki, har qanday operatsion kuchaytirgichni taqqoslash rejimida ishlash uchun osongina qilish mumkin. Buni amalga oshirish uchun biz tashqi manbadan mikrosxemaning to'g'ridan-to'g'ri va teskari kirishlariga oqim cheklovchi qarshilik orqali vaqtincha kichik kuchlanishni qo'llashimiz mumkin (6.17-rasm). "Op-amp" chiqishidagi kuchlanish raqamli voltmetr yoki osiloskop bilan kuzatilishi kerak (normal ish paytida biz chiqish kommutatsiyasini ko'ramiz).

Guruch. 6.17. Operatsion kuchaytirgichlarni sinash printsipi

Osiloskop bunday o'lchovlarni amalga oshirish uchun qulayroqdir, chunki u nafaqat chiqish darajasidagi o'zgarishlarni, balki kaskadlarning kutilmagan o'z-o'zidan qo'zg'alishi (o'z-o'zini yaratish) mavjudligini ham aniqlash imkonini beradi.

Manba: Radio havaskorlari: foydali diagrammalar. Kitob 6. - M / SOLON-Press, 2005. 240 b.

Tegishli xabarlar

Jadvalda 1.4 va 1.5 quyosh modullari va batareyalarning elektr xususiyatlarini taqdim etadi. 1.4-jadval. Mahalliy ishlab chiqarilgan quyosh modullarining elektr xususiyatlari FSM-50 50 21 2,95 10720 FSM-55 55 21 3,15 1028x450x28…….

Ishlaydigan elementda quvvat zanjirlari orasidagi uzluksizlik paytida cheksiz katta qarshilik bo'lishi kerak va boshqaruv elektrodi va terminallardan biri (tiristorning katodi) o'rtasida kichik qarshilik (30 dan ... gacha) bo'lishi kerak. ...

Kichkina vintlarni erishib bo'lmaydigan joylarda tezda torting (va ularni ochishda ularni yo'qotmaslik uchun) sizga magnitlangan tornavida kerak bo'ladi. Oddiy tornavidadan bunday tornavida qilish oson. Tornavida miliga 100-200...... o'rash kifoya.

Muammolarni bartaraf etishda o'zingizni elektr toki urishidan yoki kir yuvish mashinasining ulagichlari va qismlarini uzib qo'yishdan ehtiyot bo'ling. Elektr xavfsizligi qoidalariga rioya qiling! Avvalo, har bir ulagichning ulanishlarini tekshiring. Agar siz PWB ni almashtirayotgan bo'lsangiz ......

masofadan boshqarish pulti (RC) Masofadan boshqarish pultlarining 90% ikki turdagi nuqsonlar bilan band: 1) ba'zi tugmalar ishlamaydi (odatda tez-tez bosiladiganlar). Bunday holda, siz folga parchasini kesib olishingiz kerak va .......

Boshqa kuni men do'konda 1,5 dollarga operatsion kuchaytirgichni (op-amp) sotib oldim, uyga keldim, uni lehimladim, sukunat. Op-amp sxemasining ishlashi aybdor ekanligiga shubha yo'q edi, shuning uchun men sotib olingan op-ampni lehimlab oldim va uni tekshirishga qaror qildim. Men teskari kirishni chiqishga uladim, to'g'ridan-to'g'ri kirishga (1V) quvvat va kuchlanishni qo'lladim, chiqishdagi ishlaydigan op-amp u kirishga nima berganligini berishi kerak edi, aslida bu op-ni tekshirish. amper hammasi haqida, lekin mening chiqishim nolga teng.

Qizig'i shundaki, men o'yladim, yo lehimlashda uni haddan tashqari qizdirib yubordim, bu dargumon yoki noto'g'ri sotib oldim. Men yana do'konga bordim, boshqasini sotib oldim, lekin uni muhrlashdan oldin tekshirishga qaror qildim va mana, bu ham noto'g'ri, lekin endi uni hech bo'lmaganda sotuvchiga qaytarib berishingiz mumkin, shekilli, unda juda ko'p narsa bor. ularni...

Lekin buni tushunishga vaqtim yo'q edi, boshqa do'konga borib, o'sha op-ampni sotib oldim, lekin 4 dollarga sotib oldim, agar u ishlamasa, men uni qaytarib beraman deb kelishib oldik. . Men uyga keldim, tekshirdim - ishlaydi, lehimladim - ishlaydi. Bundan quyidagi xulosaga kelish mumkin: qismni sotib olgandan so'ng, uni lehimlashdan oldin, uni tekshirish tavsiya etiladi va sotuvchi, ehtimol, Xitoydan ushbu op-amplarning partiyasini buyurtma qilgan va uni olganida, buni qilmagan. tekshirib ko'ring, agar siz charchagan hamma narsani tekshirish uchun radio komponentlari bo'lgan butun do'koningiz bo'lsa, buni tushunish mumkin.

Nega men bularning barchasini yozdim, shundan keyin men bu op-amplarni Alidan qidirdim va ularni topib, o'z shahrimda ishlaydigan op-amp sotib olish uchun sarflagan pulimga (4 dollar) hayratda qoldim. Xitoyda 5 dona sotib oldim, lekin ular soic8 binosida edilar va yuqorida tavsiflangan salbiy tajribaga ega bo'lishdi, albatta, ular kelganda ularni tekshirmoqchi edim. Bu muammoni har safar op-ampni lehimlash mumkin bo'lgan platani yopishtirish orqali bir necha usullar bilan hal qilish mumkin, boshqa tomondan, uni lehimlamaslik uchun siz shunchaki op-ampni plataga bosishingiz mumkin. kiyim pichog'i, bu allaqachon yaxshiroq, lekin undan ham qiziqarli variant bor, chunki siz tez-tez soic8 bilan shug'ullanishingiz kerak, men qarashga qaror qildim. ZIF adapteri soic8 – dip8, keyin yordamida sxemani yig'ish mumkin bo'ladi non taxtasi, bu jarayonni sezilarli darajada tezlashtiradi.

Umuman olganda, men Alida 1,7 dollarga bunday adapterni topdim va bu etkazib berishni o'z ichiga oladi. Op-amplar kelganida, adapter allaqachon qo'lda edi va mening arsenalimda signal generatori borligi sababli, men ularni ma'lumotlar varaqidagi diagramma bo'yicha tekshirdim.

Operatsion kuchaytirgich (op-amp) Ingliz tili. Operatsion kuchaytirgich (OpAmp), ommabop operatsion kuchaytirgich sifatida tanilgan, juda yuqori daromadli to'g'ridan-to'g'ri oqim kuchaytirgichi (DCA). "DC kuchaytirgich" iborasi op amp faqat doimiy oqimni kuchaytirishi mumkinligini anglatmaydi. Bu, nol Hertz chastotasidan boshlab, degan ma'noni anglatadi va bu to'g'ridan-to'g'ri oqim.

"Operatsion" atamasi uzoq vaqt davomida mustahkamlangan, chunki op-amplarning birinchi namunalari integratsiya, differentsiatsiya, yig'ish va boshqalar kabi turli xil matematik operatsiyalar uchun ishlatilgan. Op-ampning daromad koeffitsienti uning turiga, maqsadiga, tuzilishiga bog'liq va 1 milliondan oshishi mumkin!

Operatsion kuchaytirgich sxemasi

Diagrammalarda operatsion kuchaytirgich quyidagicha ko'rsatilgan:

yoki shunday

Ko'pincha diagrammalardagi op-amplar quvvat pinlarisiz ko'rsatiladi

Plyus belgisi bo'lgan kirish teskari emas, minus belgisi bo'lgan kirish esa inverting deb ataladi. Ushbu ikki belgini quvvat polaritesi bilan aralashtirib yubormang! Ular inverting kirishiga manfiy qutbli signal berish kerakligini EMAS, balki musbat qutbli inverting bo'lmagan signalga berish kerakligini aytmaydilar, shunda nima uchun ekanligini tushunasiz.

Op amp quvvat manbai

Agar quvvat pinlari ko'rsatilmagan bo'lsa, u holda op-amp bipolyar quvvat +E va -E Volts bilan ta'minlangan deb taxmin qilinadi. Shuningdek, u +U va -U, V CC va V EE, Vc va V E bilan belgilanadi. Ko'pincha bu +15 va -15 volt. Bipolyar oziqlanish bipolyar oziqlanish deb ham ataladi. Buni qanday tushunasiz - bipolyar ovqatlanish?

Keling, batareyani tasavvur qilaylik

O'ylaymanki, barchangiz batareyaning "ortiqcha" va "minus" ga ega ekanligini bilasiz. Bunday holda, batareyaning "minus" nol sifatida qabul qilinadi va batareyalar nolga nisbatan hisoblanadi. Bizning holatlarimizda batareyaning kuchlanishi 1,5 voltni tashkil qiladi.

Keling, yana bir batareyani olamiz va ularni ketma-ket ulaymiz:

Shunday qilib, birinchi batareyaning minusini nol deb olsak, bizning umumiy kuchlanishimiz 3 volt bo'ladi.

Ammo ikkinchi batareyaning minusini nolga olib, unga nisbatan barcha kuchlanishlarni o'lchasangiz nima bo'ladi?

Bu erda biz bipolyar quvvat manbaiga ega bo'ldik.

Ideal va haqiqiy operatsion kuchaytirgich modeli

Op-amp ishlashining mohiyatini tushunish uchun uni ko'rib chiqing mukammal Va haqiqiy modellar.

1) ideal op-amp cheksiz katta.

Haqiqiy op-amplarda kirish qarshiligining qiymati op-ampning maqsadiga (universal, video, aniqlik va boshqalar), ishlatiladigan tranzistorlar turiga va kirish bosqichining sxemasi dizayniga bog'liq bo'lib, yuzlabgacha bo'lishi mumkin. ohmdan o'nlab megohmgacha. Umumiy maqsadli op-amplar uchun odatiy qiymat bir necha megohmdir.

2) Ikkinchi qoida birinchi qoidadan kelib chiqadi. Ideal op-ampning kirish empedansi cheksiz katta bo'lgani uchun kirish empedansi nolga teng bo'ladi.

Aslida, bu taxmin kirish oqimlari pikoamperlardan kamroq bo'lishi mumkin bo'lgan kirish oqimlari bo'lgan op-amplar uchun juda mos keladi. Ammo kirishga ega op-amp ham mavjud. Bu erda kirish oqimi allaqachon o'nlab mikroamper bo'lishi mumkin.

3) Ideal op-ampning chiqish empedansi nolga teng.

Bu yuk oqimi o'zgarganda op-ampning chiqishidagi kuchlanish o'zgarmasligini anglatadi. Haqiqiy umumiy foydalanishda op amperlar o'nlab ohm (odatda 50 ohm) dir.
Bundan tashqari, chiqish empedansi signal chastotasiga bog'liq.

4) Ideal op-ampdagi daromad cheksiz katta. Aslida, u op-ampning ichki sxemasi bilan cheklangan va chiqish kuchlanishi besleme zo'riqishida cheklangan.

5) Daromad cheksiz katta bo'lgani uchun, ideal op-ampning kirishlari orasidagi kuchlanish farqi nolga teng. Aks holda, bitta kirishning potentsiali hech bo'lmaganda bitta elektronning zaryadidan katta yoki kichik bo'lsa ham, chiqish cheksiz katta potentsialga ega bo'ladi.

6) Ideal op-ampdagi daromad signal chastotasiga bog'liq emas va barcha chastotalarda doimiydir. Haqiqiy op-amplarda bu shart faqat har bir op-amp uchun individual bo'lgan ma'lum bir kesish chastotasigacha bo'lgan past chastotalar uchun bajariladi. Odatda, kesish chastotasi 3 dB yoki nol chastotada (DC) 0,7 gacha bo'lgan daromad tushishi sifatida qabul qilinadi.

Transistorlar yordamida eng oddiy op-ampning sxemasi quyidagicha ko'rinadi:

Operatsion kuchaytirgichning ishlash printsipi

Keling, op-amp qanday ishlashini ko'rib chiqaylik

Op-ampning ishlash printsipi juda oddiy. U ikkita kuchlanishni taqqoslaydi va chiqishda salbiy yoki ijobiy ta'minot potentsialini ishlab chiqaradi. Bularning barchasi qaysi kirishning eng katta salohiyatga ega ekanligiga bog'liq. Agar U1 invertiruvchi potentsial teskari U2 ga qaraganda katta bo'lsa, u holda chiqish +Upit bo'ladi, lekin agar inverting U2 kirishidagi potentsial INVERTING BO'LADI U1 dan katta bo'lsa, chiqish shunday bo'ladi. -Upit. Bu butun printsip ;-).

Keling, Proteus simulyatorida ushbu printsipni ko'rib chiqaylik. Buning uchun biz eng oddiy va keng tarqalgan operatsion kuchaytirgich LM358 ni tanlaymiz (analoglar 1040UD1, 1053UD2, 1401UD5) va ishlash printsipini ko'rsatadigan ibtidoiy sxemani yig'amiz.

Keling, teskari bo'lmagan kirishga 2 voltni va inverting kirishiga 1 voltni qo'llaymiz. Inverting bo'lmagan kirishda potentsial kattaroq bo'lganligi sababli, chiqishda biz +Upitni olishimiz kerak. Biz 13,5 voltni oldik, bu qiymatga yaqin

Lekin nega 15 volt emas? Hamma narsa uchun op-ampning ichki sxemasi aybdor. Op-ampning maksimal qiymati har doim ham ijobiy yoki salbiy ta'minot kuchlanishiga teng bo'lmasligi mumkin. Op-amp turiga qarab 0,5 dan 1,5 voltgacha og'ishi mumkin.

Ammo, ular aytganidek, har bir oilaning o'z qora ranglari bor va shuning uchun bozorda chiqishda maqbul kuchlanishni ishlab chiqaradigan op-amplar uzoq vaqtdan beri paydo bo'lgan, ya'ni bizning holatlarimizda bu qiymatlarga yaqin. +15 va -15 volt. Bu xususiyat ingliz tilidan so'zma-so'z tarjima qilingan Rail-to-Rail deb ataladi. "Temir yo'ldan temir yo'lga", elektronika tilida esa "bir quvvat avtobusidan ikkinchisiga".

Keling, teskari kiritishga nisbatan teskari bo'lmagan kirishga nisbatan kattaroq potentsialni qo'llaymiz. Biz teskarisiga 2 voltni, teskarisiga esa 1 voltni qo'llaymiz:

Ko'rib turganingizdek, hozirda chiqish -Upitda "past" bo'ladi, chunki inverting kirishidagi potentsial inverting bo'lmagan kirishga qaraganda kattaroq edi.

Proteus dasturiy ta'minot to'plamini yana bir bor yuklab olmaslik uchun siz Falstad dasturidan foydalanib, ideal op-ampning ishlashini onlayn tarzda simulyatsiya qilishingiz mumkin. Buning uchun Circuits—Op-Amps—>OpAmp yorlig‘ini tanlang. Natijada, ekranda quyidagi diagramma paydo bo'ladi:

O'ng boshqaruv panelida siz op-ampning kirishlariga kuchlanish qo'shish uchun slayderlarni ko'rasiz va siz kirishlardagi kuchlanish o'zgarganda op-amp chiqishida nima sodir bo'lishini vizual ravishda ko'rishingiz mumkin.

Shunday qilib, biz kirishlardagi kuchlanish farq qilishi mumkin bo'lgan holatni ko'rib chiqdik. Ammo ular teng bo'lsa nima bo'ladi? Bu holatda Proteus bizga nimani ko'rsatadi? Hmm, +Upitni ko'rsatdi.

Falstad nimani ko'rsatadi? Nol volt.

Kimga ishonish kerak? Hech kim! Haqiqiy hayotda ikkita kirishga mutlaqo teng kuchlanishni olib borish uchun buni qilish mumkin emas. Shuning uchun op-ampning bunday holati beqaror bo'ladi va chiqish qiymatlari -E Volt yoki +E Volt qiymatlarini olishi mumkin.

Inverting bo'lmagan kirishga amplitudasi 1 Volt va chastotasi 1 kilogerts bo'lgan sinusoidal signalni qo'llaymiz va invertingni erga, ya'ni nolga qo'yamiz.

Keling, virtual osiloskopda nima borligini ko'rib chiqaylik:

Bu holatda nima deyish mumkin? Sinusoidal signal salbiy mintaqada bo'lsa, biz op-ampning chiqishida -Upitga egamiz va sinusoidal signal musbat mintaqada bo'lsa, bizda chiqishda +Upit bo'ladi. Shuni ham yodda tutingki, op-ampning chiqishidagi kuchlanish uning qiymatini birdaniga o'zgartira olmaydi. Shuning uchun, op-amp chiqish voltajining ko'tarilish tezligi kabi parametrga ega V Uout .

Ushbu parametr impulsli davrlarda ishlayotganda op-ampning chiqish kuchlanishi qanchalik tez o'zgarishi mumkinligini ko'rsatadi. Volts/sek. bilan o'lchanadi. Xo'sh, siz tushunganingizdek, ushbu parametrning qiymati qanchalik baland bo'lsa, op-amp impulsli davrlarda o'zini yaxshi tutadi. LM358 uchun bu parametr 0,6 V/ms ni tashkil qiladi.

Jeerning kiritishi bilan