Операционен усилвател как работи, направи си сам субуфер
Много аналогови схеми използват операционни усилватели.
Всъщност отдавна е прието, че цифровата верига се състои от логически елементи, а не от транзистори и диоди. Това отношение се формира и към операционните усилватели, такива елементи на аналоговата технология.
Когато проектираме схема на операционен усилвател или сглобяваме завършена конструкция, ние възприемаме операционен усилвател (op-amp) като „кутия“ с известни свойства и рядко мислим за съдържанието му. По тази причина никой отдавна не рисува диаграми на самите операционни усилватели по схеми с операционни усилватели, а само графичното им обозначение (фиг. 1).
Ако операционният усилвател е описан подробно, като щракнете върху теорията, тогава ще получите добър материал, ако не за дисертация, то за университетска теза (обаче, както в случая на обикновен транзисторен превключвател). Ние преследваме друга задача, за да разберем как работи и какво можем да получим от нея. Ако обаче някой няма достатъчно теория, тогава можете да се обърнете към университетските учебници.
И така, операционният усилвател
- това е елемент на аналоговата електроника, затова ще го изучим. И като „морско свинче“ приемаме най-често срещания „модел“ днес - KRN0UD608 (фиг. 1). Кейсът KR140UD608 изглежда като 16-пинов воден корпус на някаква цифрова микросхема, счупена наполовина (Фигура 1).
Той е само два пъти по-кратък от, например, K561IE10. От всяка страна има четири извода.Ключът (точка, вдлъбнатина, жлеб) се намира в края на първия отвод. Всеки операционен усилвател има два входа и един изход. Входовете са с различна полярност, нашият „заек“ има ДИРЕКТЕН вход на пин 3 и INVERSE на пин 2 (изход - пин 6).
Оперативният усилвател усилва сигнала, приложен към един от неговите входове спрямо другия, или по-точно се оказва, че входният сигнал е потенциалната разлика между неговите входове (или токът между неговите входове). За да разберете как изглежда това на практика, можете да съберете схемата, показана на фигура 2.
Използваме две "плоски" батерии, 4,5 V всяка; включването им последователно и правене на заключение от средата (биполярна сила). Ще контролираме напрежението със същия мултиметър, или още по-добре с два мултиметра (като M-838 или други).
И така, във веригата на фигура 2, обратният вход (щифт 2) е свързан към общия проводник (със средния извод на захранването) и ние прилагаме напрежение от променливия резистор R1 към директния вход (щифт 3 ). Въртейки R1 и измервайки напрежението на изхода на операционния усилвател и на двигателя R1, можете да разберете, че е много трудно (почти невъзможно) да настроите R1 в такова положение, че изходът да е 0V.
Ако напрежението на двигателя R1 е малко повече от 0V (малко повече от напрежението на инверсния вход), тогава изходът ще бъде около + 4V и ако това напрежение е малко по-малко от 0V (отрицателно по отношение на общата точка на захранването), тогава изходът ще бъде (-4V). Сега нека променим точката на свързване на отрицателния проводник на мултиметъра (фиг. 3).
Сега се оказва, че ако напрежението на двигателя на резистора R1 е малко повече от 4,5 V., тогава изходът ще бъде приблизително 8,5V, а ако напрежението на двигателя на R1 е малко по-малко от 4,5V, тогава изходът ще бъде приблизително 0,5V. По този начин се върнахме към цифровата технология, ако напрежението на директния вход е по-голямо, отколкото на инверсния, тогава на изхода се получава логическа единица и ако напрежението на директния вход е по-ниско, отколкото на инверсния, тогава изходът е логическа нула (като тази от аналогова към цифрова една стъпка).