מגבר תפעולי - מה זה?

מגבר תפעולי

אם אתה רוצה ללמוד עוד עליו מגבר תפעולי, או אם אתה עדיין לא יודע מה זה, כאן תוכל להבין קצת יותר על סוג זה של מכשירים. יתר על כן, אלה רכיבים אלקטרוניים הם משמשים למדי במעגלים רבים, מכיוון שהם מעשיים מאוד ליישומים רבים.

בזכותם ניתן לעבד אותות אנלוגיים, שפע פעולות איתם, ערכו השוואות וכו '. כיום הם נמצאים ברבים מהמעגלים שבהם אתה משתמש מדי יום, כולל הלוח שלך. Arduino...

מהו מגבר תפעולי?

סמל מגבר אופ

El מושג מגבר אופ יופיעו בשנת 1947. הראשונים נבנו באמצעות צינורות ואקום לשימוש במחשבים האנלוגיים הראשונים. בזכותם ניתן היה לבצע פעולות מתמטיות בסיסיות כמו חיבור, חיסור, כפל, חלוקה, גזירה, אינטגרציה וכו '. מכאן שהם מכונים מגברים "מבצעיים" ...

עד 1964, בזכות המפורסמים פיירצ 'יילד סמיקונדקטור, המגבר התפעולי המונוליטי הראשון שנבנה על מעגל משולב, כפי שהוא מופץ כיום, לא היה מגיע. זו הייתה עבודתו של המהנדס רוברט ג'ון וידלאר, וסומנה μA702. משם זה יתפתח ל- μA741 של 1968, שבב דו קוטבי שהפך לסטנדרט בתעשייה.

מגברים תפעוליים אלה (הידועים גם בשם Op Amp), הם מכשירים המסוגלים לבצע מספר רב של משימות בהתאם למרכיבים האלקטרוניים המלווים אותו ממוקמים. אלמנטים אלה יצורפו ל 5 הפינים שלה (pinout):

  • - קלט: הוא הקלט ההפוך.
  • קלט +: הוא הכניסה הישירה, כלומר הלא משקיע.
  • תְפוּקָה: יציאה.
  • + Vss: זו ההזנה החיובית.
  • -Vssהוא האכלה שלילית.

במכשירים אלה חלקם תנאים מסוימים מאוד שאתה צריך לדעת. לדוגמה:

  • אין זרם שנכנס / עוזב את הפינים ההפוכים והלא-הופכים מכיוון שהעכבה בין השניים היא אינסופית (במגבר אופטימלי אידיאלי).
  • הרווח הדיפרנציאלי באידאלי יהיה גם אינסופי, אם כי בפועל זה לא אפשרי, מכיוון שכאשר מגיעים לרוויה, מתח המוצא נשאר קבוע.
  • ההבדל הפוטנציאלי בין הקלט ההפוך ללא ההפוך חייב להיות אפס.
  • רווח גבוה מאוד. אבל מאוזן, כלומר, זה יהיה זהה בשני התשומות. זה מרמז על כך שהפלט הוא אפס אם שתי הכניסות מוזנות על ידי אותות שווים וקוטביות שווה
  • התנגדות קלט גבוהה מאוד, והתנגדות פלט נמוכה מאוד.
  • כמו כל מגבר אחר, הם יכולים להגיע לנקודת הרוויה שלהם. באותה עת, אות הפלט לא ימשיך לגדול גם אם ההבדל בין האותות כן.
  • רוחב הפס הוא אינסופי גם במקרה האידיאלי, אך במקרה אמיתי זה לא אפשרי. זה מציין את טווח התדרים שבתוכו פונקציה תפעולית נתונה נשמרת מדויקת.

וכפי ששמו מרמז, מגבר אופ הוא מכשיר שיכול להגביר כל סוג של אות (מתח או עוצמה), שניהם זרם חילופין וזרם ישר. וזה מספיק בכדי לבצע מספר רב של פעולות על פי התצורות או המצבים שנראה בסעיף הבא ...

מצבי הפעלה

הדבר הנחמד במגבר ה- OP הוא שהוא יכול להיות מוגדר בדרכים שונות כדי שתוכל לעבוד אחרת:

משקיע

מגבר אופ יכול לעבוד כמגבר מתח משקיע ולא משקיע. כשאתה עושה את זה כמהפך, מתח המוצא נמצא בניגוד פאזה למתח הכניסה (במקום אותו שלב כמו בממירים שאינם ממירים).

כמו כן, עליך לדעת שהם יכולים לעבוד עם שניהם הנוכחי זרם רציף וגם חילופין בתצורה מסוג זה. במקרה של AC, קבלים C1 ייכללו בסדרה ורק מול R1.

במקרה זה, ganancia ניתן לחשב בנוסחה:

Av = - ר2 / R1

בזמן שאתה יכול גם לחשב התנגדות שמתחבר לקלט ולאדמה באמצעות:

R3 = R1 ר2 / R1 + R2

לא משקיע

לא משקיע

מגבר תפעולי לא משקיע הוא יופעל על ידי הקלט הלא-הפוך, ואות הפלט נמצא בשלב זה עם זה של הקלט. במקרה זה זה יכול לעבוד בתצורה זו גם עבור DC כ- AC, ובמקרה השני להוסיף שני קבלים, C1 בכניסה הישירה ו- C2 בסדרה בין R1 לקרקע.

במקרה זה הרווח מחושב אחרת:

Av = R1 + R2 / R1

בעוד התנגדות שלישית זה עדיין מחושב באותה נוסחה כמו בממיר ...

מוסף מתח

פֶּתֶן

ניתן להשתמש במגבר אופ לערבב אותות קלט ממקורות שונים. סוג זה של מעגל משתמש בכמה כניסות (עד לכל היותר 10, אם כי יש רק 3 בתמונה).

מה שקורה כאן הוא שה- עוצמת חשמל שווה לסכום הזרמים החלקיים של התשומות (כפי שנקבע בחוק קירכהוף):

Ii = אני1 + אני2 + אני3

כל אחת מהעוצמות הללו, תוך יישום ה- חוק אוהם, תלוי דה:

I1 = V.1 / R1

I2 = V.2 / R2

I3 = V.3 / R3

מכיוון שלעוצמת זרם הקלט יש אותו ערך והיא מהסימון ההפוך ל זרם מוצא, ניתן לקבוע כי:

Ii = - אניo

לכן, ניתן לקבוע כי מתח יציאה יהיה:

Vo = אניo ר4 = -אניi ר4

במקרה זה, שוב הוספה קבלים זה יכול לעבוד גם עם AC ...

מחסור מתח

מַקְלֵט

במקרה זה, זהו מגבר דיפרנציאלי אשר נוצר על ידי משקיע ולא משקיע. ניתן להשתמש בו כדי להפחית זרמים מתחלפים וישירים, זה יהיה מספיק כדי לשים או להסיר את הקבלים בסדרה עם הנגדים של הכניסות שלהם.

במקרה זה, מתח יציאה יהיה:

Vo = V.o1 Map אשרo2 = R4 / R1 (Vo1 Map אשרo2)

משווה

משווה

בתצורה כמו משווה, יושוו שתי כמויות מאותו סוג של אות, ואות הפלט יציין אם ערכי הכניסות זהים או לא. כלומר, הדברים הבאים יכולים להתרחש:

אם ויi1 <Vi2  פלט ה- Vo זה יהיה חיובי.

אם ויi1 > ויi2  פלט ה- Vo זה יהיה שלילי.

עליכם לזכור שאם משתמשים במעגל לולאה פתוחה (ללא נגד המשוב), הוא יתנהג כמו משווה מתח.

הגדרות אחרות

יכול להיות להגדיר דרכים אחרות עבור מגברים תפעוליים אלה, חבר אותם במפל, ואפילו החלף את הנגדים בפוטנטיומטרים כדי להפוך מגברים בעלי רווח משתנה, כאינטגרטור, נגזר, כממירים, לפונקציות לוגריתמיות ואקספוננציאליות, משווה חלונות וכו '. אבל אלה פחות תכופים מאלה שתיארתי לעיל ...

יישומים

לאס יישומים של מגברי אופ אלה יכולים להיות מרובים. בטח השתמשת בהם. למעשה, הם קיימים בכמה לוחות פיתוח, במחשבונים דיגיטליים, במסנני מערכת סאונד (High Pass, מעבר נמוך, רוחב פס, פילטרים פעילים, מתנדים), במגברי קדם-מגבר ובמאגרי שמע / וידאו, בווסתים, ממירים, מתאמי רמות (למשל CMOS-TTL, ...), מיישרים מדויקים, כדי למנוע את אפקט הטעינה וכו '.

Su צדדיות הסיבה לכך היא שהם יכולים לתפקד כמשוואי אותות, חסידי מתח, מגברים לא היפוך, מוסף הפוך, כמקפיף הפוך, כאינטגרטור, ממיר זרם למתח הנוכחי, עבור פונקציות לוגריתמיות או מעריכיות, כממירים דיגיטליים / אנלוגיים, וכו '

מגברים תפעוליים משומשים ביותר

אם אתה יצרן או שאתה עושה איזשהו פרויקט DIY, אתה בוודאי תרצה להכיר כמה מהם הדגמים הנפוצים ביותר של מגבר אופ. לדוגמה:


תוכן המאמר עומד בעקרונותינו של אתיקה עריכתית. כדי לדווח על שגיאה לחץ כאן.

היה הראשון להגיב

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.