Operationsverstärker - was ist das?

Operationsverstärker

Wenn Sie mehr über ihn erfahren möchten OperationsverstärkerWenn Sie immer noch nicht wissen, was es ist, können Sie hier etwas mehr über diesen Gerätetyp erfahren. Darüber hinaus diese Elektronische Bauteile Sie werden häufig in einer Vielzahl von Schaltkreisen verwendet, da sie für eine Vielzahl von Anwendungen sehr praktisch sind.

Dank ihnen können analoge Signale verarbeitet werden, Vielzahl von Operationen Vergleiche mit ihnen usw. Heute sind sie in vielen Schaltkreisen vorhanden, die Sie täglich verwenden, einschließlich Ihres Boards. Arduino...

Was ist ein Operationsverstärker?

Operationsverstärkersymbol

El Operationsverstärker-Konzept Die ersten wurden mit Vakuumröhren gebaut, die in den ersten analogen Computern verwendet wurden. Dank ihnen konnten grundlegende mathematische Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Ableitung, Integration usw. ausgeführt werden. Daher werden sie "Operationsverstärker" genannt ...

Bis 1964 dank der berühmten Fairchild Semiconductor, der erste monolithische Operationsverstärker, der auf einer integrierten Schaltung aufgebaut ist, wie sie heute verteilt sind, würde nicht ankommen. Es war die Arbeit des Ingenieurs Robert John Widlar und wurde mit μA702 gekennzeichnet. Von dort würde es sich zum 741 μA1968 entwickeln, einem bipolaren Chip, der zum Industriestandard geworden ist.

Diese Operationsverstärker (auch als Operationsverstärker bekannt) sind Geräte, die in Abhängigkeit von der Platzierung der zugehörigen elektronischen Komponenten eine Vielzahl von Aufgaben ausführen können. Diese Elemente werden angehängt seine 5 Stifte (Pinbelegung):

  • - Eingabe: ist der invertierende Eingang.
  • + Eingabe: ist der direkte Einstieg, dh der Nichtinvestor.
  • Output: Ausfahrt.
  • + Vss: es ist die positive Fütterung.
  • -Vss: ist negative Fütterung.

In diesen Geräten einige ganz besondere Bedingungen das solltest du wissen. Beispielsweise:

  • Es fließt kein Strom in die invertierenden und nicht invertierenden Pins, da die Impedanz zwischen beiden unendlich ist (in einem idealen Operationsverstärker).
  • Die Differenzverstärkung in einem Idealfall ist ebenfalls unendlich, obwohl dies in der Praxis nicht möglich ist, da die Ausgangsspannung bei Erreichen der Sättigung konstant bleibt.
  • Die Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang muss Null sein.
  • Sehr hoher Gewinn. Aber ausgeglichen, das heißt, es wird in beiden Eingängen gleich sein. Dies impliziert, dass der Ausgang Null ist, wenn beide Eingänge von gleichen Signalen und gleicher Polarität gespeist werden
  • Sehr hoher Eingangswiderstand und sehr niedriger Ausgangswiderstand.
  • Wie jeder andere Verstärker können sie ihren Sättigungspunkt erreichen. Zu diesem Zeitpunkt steigt das Ausgangssignal nicht weiter an, selbst wenn die Differenz zwischen den Signalen dies tut.
  • Die Bandbreite ist im Idealfall ebenfalls unendlich, im realen Fall jedoch nicht möglich. Dies gibt den Frequenzbereich an, innerhalb dessen eine bestimmte Betriebsfunktion genau gehalten wird.

Und wie der Name schon sagt, ist ein Operationsverstärker ein Gerät, das es kann jede Art von Signal verstärken (Spannung oder Intensität), sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom. Und das reicht aus, um eine Vielzahl von Operationen gemäß den Konfigurationen oder Modi auszuführen, die wir im nächsten Abschnitt sehen werden ...

Betriebsarten

Das Schöne am Operationsverstärker ist, dass er es kann auf verschiedene Arten konfiguriert werden damit Sie anders arbeiten können:

Investor

Ein Operationsverstärker kann als Spannungsverstärker arbeiten inversor und kein Investor. Wenn Sie dies als Wechselrichter tun, ist die Ausgangsspannung der Eingangsspannung entgegengesetzt (und nicht dieselbe Phase wie bei Nicht-Wechselrichtern).

Außerdem sollten Sie wissen, dass sie mit beiden arbeiten können Korrigieren Dauer- sowie Wechselstrom in dieser Art der Konfiguration. Bei Wechselstrom wird ein Kondensator C1 in Reihe und direkt vor R1 geschaltet.

In diesem Fall ist die ganancia kann mit der Formel berechnet werden:

Av = - R.2 / R1

Während du auch kannst Widerstand berechnen welches mit dem Eingang und mit Masse verbunden ist mit:

R3 = R1 · R.2 / R1 + R2

Kein Investor

kein Investor

Ein Operationsverstärker kein Investor Es wird vom nicht invertierenden Eingang gespeist und das Ausgangssignal ist mit dem des Eingangs in Phase. In diesem Fall kann es auch in dieser Konfiguration für Gleichstrom als Wechselstrom verwendet werden, indem im zweiten Fall zwei Kondensatoren hinzugefügt werden, ein C1 im direkten Eingang und ein C2 in Reihe zwischen R1 und Masse.

In diesem Fall wird der Gewinn anders berechnet:

Av = R.1 + R2 / R1

Während dritter Widerstand es wird immer noch mit der gleichen Formel wie im Wechselrichter berechnet ...

Spannungsaddierer

Addierer

Ein Operationsverstärker kann verwendet werden Signale mischen Eingaben, die aus verschiedenen Quellen stammen. Diese Art von Schaltung verwendet mehrere Eingänge (bis zu maximal 10, obwohl das Bild nur 3 enthält).

Was hier passiert ist, dass die Stromstärke ist gleich der Summe der Teilströme der Eingänge (wie durch das Kirchhoffsche Gesetz festgelegt):

Ii = Ich1 + I2 + I3

Jede dieser Intensitäten unter Anwendung der Ohm'sches Gesetz, wird abhängen umfasst:

I1 = V.1 / R1

I2 = V.2 / R2

I3 = V.3 / R3

Da die Eingangsstromstärke den gleichen Wert hat und das entgegengesetzte Vorzeichen hat wie die Ausgangsstromkann festgestellt werden, dass:

Ii = - icho

Daher kann festgestellt werden, dass die Ausgangsspannung werden sein:

Vo = Icho · R.4 = -Ii · R.4

In diesem Fall erneut hinzufügen Kondensatoren es könnte auch mit AC funktionieren ...

Spannungssubtrahierer

Subtrahierer

In diesem Fall ist es ein Differenzverstärker die sich aus einem Investor und einem Nichtinvestor zusammensetzt. Es kann verwendet werden, um Wechsel- und Gleichströme zu subtrahieren. Es reicht aus, die Kondensatoren in Reihe mit den Widerständen ihrer Eingänge zu schalten oder zu entfernen.

In diesem Fall ist die Ausgangsspannung werden sein:

Vo = V.o1 + Vo2 = R4 / R1 (Vo1 + Vo2)

Vergleicher

vergleichen

In einer Konfiguration wie vergleichenwerden zwei Größen des gleichen Signaltyps verglichen und das Ausgangssignal zeigt an, ob die Werte der Eingänge gleich sind oder nicht. Das heißt, Folgendes kann auftreten:

Wenn V.i1 <Vi2  der V-Ausgango es wird positiv sein.

Wenn V.i1 > V.i2  der V-Ausgango es wird negativ sein.

Sie müssen berücksichtigen, dass, wenn die Schaltung in verwendet wird offene Schleife (ohne Rückkopplungswiderstand) verhält es sich wie ein Spannungskomparator.

Andere Einstellungen

Mai andere Wege konfigurieren Schließen Sie diese Operationsverstärker in Kaskaden an und ersetzen Sie die Widerstände sogar durch Potentiometer, um Verstärker mit variabler Verstärkung als Integrator, Derivat, als Wandler für logarithmische und exponentielle Funktionen, Fensterkomparator usw. herzustellen. Aber diese sind weniger häufig als die, die ich oben beschrieben habe ...

Anwendungen

Die Anwendungen Von diesen Operationsverstärkern können mehrere sein. Sie müssen sie benutzt haben. Tatsächlich sind sie in einigen Entwicklungsplatinen, in digitalen Taschenrechnern, in Soundsystemfiltern (Hochpass, Tiefpass, Bandbreite, aktive Filter, Oszillatoren), in Vorverstärkern und Audio- / Videopuffern, in Reglern, Wandlern, Pegeladaptern (z. B. CMOS-TTL,…), Präzisionsgleichrichtern, um den Ladeeffekt usw. zu vermeiden.

Su Vielseitigkeit Dies liegt daran, dass sie als Signalkomparatoren, Spannungsfolger, nicht invertierende Verstärker, invertierende Addierer, invertierende Addierer, Integratoren, Shunts, Strom-Spannungs-Wandler für logarithmische oder exponentielle Funktionen als Digital / Analog fungieren können Konverter usw.

Meist verwendete Operationsverstärker

Wenn Sie ein Hersteller sind oder eine Art DIY-Projekt durchführen, werden Sie sicherlich einige davon kennenlernen wollen die gängigsten Operationsverstärkermodelle. Zum Beispiel:


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