Операционен усилвател; Курс по електроника на Drone Arduino Matlab

Обобщение

1. Общи

1.1. Определение

1.2. Символ

1.3. Уравнения

2. Характеристики на ЗНП

2.1. Моделиране (Перфектен усилвател)

2.2. Неизправностите на OP усилвател

3. Оперативни режими

3.1. Линеен режим

3.2. Наситен режим (нелинеен)

4. Сглобки, базирани на операционния усилвател

4.1 Сглобяем усилвател на последовател

4.2. Неинвертиращ усилвател

Допълнителни възли, базирани на операционния усилвател

1. Общи

1.1. Определение

Word операционен усилвател в аналоговата електроника (наричан още или операционен усилвател, AO, ЗНП) Първоначално се прилага за усилватели, които са били използвани в аналогови схеми за обработка на сигнали в режим на ниска честота (Hz-Mhz), аналогово решаване на цифрови задачи, особено диференциални уравнения. Развитието на цифровите компютри използва аналоговите компютри.

Областта на приложение на операционните усилватели се разрасна днес и те се използват за много повече функции от аналоговите изчисления днес. AOP е компонент, който присъства много в аналоговите модули:

  • Реализация на активни филтри
  • Усилване и измерване на сигнала с нисък шум
  • Извършване на аналогови изчисления
  • Контрол и серво
  • Генериране на сигнал
  • И т.н.

1.2. Символ

Операционният усилвател (AOP) е съществен интегриран компонент в електрониката. Основната му роля е да осигури усилващата функция.

Фигурата по-долу илюстрира символа IEEE, който ще се използва за операционния усилвател.

курс

Оценки:

1.3. Уравнения

Реклама (V + - V-) I + = Ip + Id

0

  • С:
    • Ip: Ток на отклонение
    • Id: компенсиран ток (компенсиран ток)

    • Забележка:

    Операционният усилвател често използва балансирано захранване (± Vdc), тъй като обикновено се използва за обработка на биполярни сигнали.

    2. Характеристики на ЗНП

    Търговските операционни усилватели се доставят с технически инструкции, които определят относително голям брой характеристики, които трябва да бъдат взети под внимание при насочване на избора на потребителя.

    Почти всички операционни усилватели имат една и съща вътрешна структура: те са монолитни вериги, от които силициев „чип“ образува общата подложка. Те имат вход за диференциален усилвател, последван от степен на адаптер за импеданс; push-pull изходният усилвател работи в клас B (фигура по-долу). Всички листа са директни.

    Това са диференциални усилватели, които се характеризират с:

    • Статично диференциално усилване Ad0,
    • Диференциално усилване на честотата Ad (f), усилване в общ режим Ac (f),
    • Кривата на честотната характеристика A (f),
    • Линейни и наситени операционни домейни,
    • Входният диференциален импеданс,
    • Изходният импеданс,
    • Поляризационни течения,
    • Офсетни токове,
    • Скорост на сканиране.

    Вътрешна архитектура на усилвателя OP27

    Таблица Характеристики на реалните усилватели:

    LM158

    LMH6629

    LT1007

    Захранващо напрежение (V)

    Отворена верига печалба

    Честота на кросоувър (MHz)

    Изходен ток (mA)

    Ток на отклонение (nA)

    Скорост на нарастване (V/us)

    Voffset компенсиращо напрежение (mV)

    Ток на компенсиране Ioffset (в, nA)

    CMRR (dB)

    Шум в (nV/sqrt (HZ))

    Rin CM (M)

    GBW (MHz)

    3.1. Моделиране (Перфектен усилвател)

    Ще се интересуваме от перфектния модел на усилвателя, но все пак този последен е полезен, за да разберем цялостната работа на сглобка, изпълняваща операционни усилватели, тъй като те имат характеристики, които са много близки до идеалните характеристики.

    Перфектният операционен усилвател се характеризира с:

    • Безкрайно усилване на напрежението с отворен контур,
    • Безкраен входен импеданс (нулев входен ток),
    • Нулев изходен импеданс (изходен ток, независим от товара),
    • Нулево напрежение на компенсирано напрежение (Vos),
    • Нулев входен компенсиран ток,
    • Безкрайна скорост на сканиране,
    • Безкрайна честотна лента.

    Изходното напрежение Vs не може да бъде по-голямо от Vcc. Това е феноменът на насищане. Това означава, че ако e е положително, Vs е равно на Vsat (VCC), тъй като усилването на отворения контур (Ad0) е безкрайно. От друга страна, щом e е отрицателно, Vs е равно на –Vsat (-VCC). При e = 0 изходът не е наситен (фигура по-долу).

    Характеристика на напрежението на перфектен усилвател:

    Изходното напрежение е твърде чувствително към промяната на e, поради което слабо външно смущение е достатъчно за насищане на усилвателя. Следователно на практика операционният усилвател рядко се използва такъв, какъвто е, т.е. в отворен цикъл. Използва се по-скоро като обратна връзка.