Operationele versterker - wat is het?

operationele versterker

Als je meer over hem wilt weten operationele versterker, of als u nog steeds niet weet wat het is, kunt u hier iets meer over dit type apparaat begrijpen. Bovendien zijn deze Elektronische componenten ze worden behoorlijk gebruikt in een groot aantal circuits, omdat ze erg praktisch zijn voor een groot aantal toepassingen.

Dankzij hen kunnen analoge signalen worden verwerkt, veelvoud aan operaties met hen, vergelijkingen maken, etc. Tegenwoordig zijn ze aanwezig in veel van de circuits die je elke dag gebruikt, inclusief je board. Arduino...

Wat is een operationele versterker?

op amp-symbool

El op amp concept zou verschijnen in 1947. De eerste werden gebouwd met behulp van vacuümbuizen voor gebruik in de eerste analoge computers. Dankzij hen konden fundamentele wiskundige bewerkingen worden uitgevoerd, zoals optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen, afleiden, integreren, enz. Daarom worden ze "operationele" versterkers genoemd ...

Tot 1964, dankzij de beroemde Fairchild Semiconductor, de eerste monolithische operationele versterker die is gebouwd op een geïntegreerde schakeling, zoals ze tegenwoordig worden gedistribueerd, zou niet arriveren. Het was het werk van ingenieur Robert John Widlar en was gemarkeerd met μA702. Van daaruit zou het evolueren naar de μA741 uit 1968, een bipolaire chip die een industriestandaard is geworden.

Deze operationele versterkers (ook wel Op Amp genoemd) zijn apparaten die in staat zijn om een ​​groot aantal taken uit te voeren, afhankelijk van de elektronische componenten die erbij worden geplaatst. Deze elementen zullen worden vastgemaakt zijn 5 pinnen (pin-out):

  • - invoer: is de inverterende ingang.
  • + invoer: is de directe toegang, dat wil zeggen, de niet-investeerder.
  • uitgang: Uitgang.
  • + Vss: het is de positieve voeding.
  • -vss: is negatieve voeding.

In deze apparaten een aantal zeer bijzondere omstandigheden dat je zou moeten weten. Bijvoorbeeld:

  • Er is geen stroom die de inverterende en niet-inverterende pinnen binnenkomt / verlaat omdat de impedantie tussen de twee oneindig is (in een ideale opamp).
  • De differentiële versterking in een ideale zal ook oneindig zijn, hoewel dit in de praktijk niet mogelijk is, aangezien wanneer verzadiging is bereikt, de uitgangsspanning constant blijft.
  • Het potentiaalverschil tussen de inverterende en niet-inverterende ingang moet nul zijn.
  • Zeer hoge winst. Maar gebalanceerd, dat wil zeggen, het zal hetzelfde zijn in beide ingangen. Dit houdt in dat de output nul is als beide inputs gevoed worden door gelijke signalen en van gelijke polariteit
  • Zeer hoge ingangsweerstand en zeer lage uitgangsweerstand.
  • Net als elke andere versterker kunnen ze hun saturatiepunt bereiken. Op dat moment zal het uitgangssignaal niet verder toenemen, zelfs niet als het verschil tussen de signalen dat wel is.
  • De bandbreedte is in het ideale geval ook oneindig, maar in het echte geval is dat niet mogelijk. Dit geeft het frequentiebereik aan waarbinnen een bepaalde operationele functie nauwkeurig wordt gehouden.

En zoals de naam al doet vermoeden, is een opamp een apparaat dat dat kan boost elk type signaal (spanning of intensiteit), zowel wisselstroom als gelijkstroom. En dat is genoeg om een ​​veelvoud aan bewerkingen uit te voeren volgens de configuraties of modi die we in de volgende sectie zullen zien ...

Werkingsmodi

Het leuke van de opamp is dat het kan op verschillende manieren geconfigureerd kunnen worden zodat u anders kunt werken:

investeerder

Een opamp kan werken als een spanningsversterker investeerder en geen investeerder. Als je het als omvormer doet, staat de uitgangsspanning in tegenfase met de ingangsspanning (in plaats van dezelfde fase als bij niet-omvormers).

U moet ook weten dat ze beide kunnen gebruiken stroom zowel continu als wisselstroom in dit type configuratie. In het geval van AC wordt een condensator C1 in serie opgenomen en vlak voor R1.

In dit geval is het ganancia kan worden berekend met de formule:

Av = - R2 / R1

Terwijl u ook kunt weerstand berekenen die wordt aangesloten op de ingang en op aarde met:

R3 = R1 R2 / R1 + R2

Geen investeerder

geen investeerder

Een operationele versterker geen investeerder het wordt gevoed door de niet-inverterende ingang en het uitgangssignaal is in fase met dat van de ingang. In dit geval kan het ook werken in deze configuratie voor DC als AC, waarbij in het tweede geval twee condensatoren worden toegevoegd, een C1 in de directe ingang en een C2 in serie tussen R1 en de aarde.

In dit geval wordt de winst anders berekend:

Av = R1 + R2 / R1

Terwijl het derde weerstand het wordt nog steeds berekend met dezelfde formule als in de omvormer ...

Spanningsopteller

adder

Een opamp kan worden gebruikt mix signalen input van verschillende bronnen. Dit type schakeling gebruikt meerdere ingangen (tot een maximum van 10, hoewel er maar 3 op de afbeelding zijn).

Wat hier gebeurt, is dat de stroomsterkte is gelijk aan de som van de deelstromen van de ingangen (zoals vastgesteld door de wet van Kirchhoff):

Ii = Ik1 + I2 + I3

Elk van deze intensiteiten, waarbij de De wet van Ohm, Zal afhangen de:

I1 = V1 / R1

I2 = V2 / R2

I3 = V3 / R3

Omdat de ingangsstroomintensiteit dezelfde waarde heeft en het tegenovergestelde teken is van de uitgangsstroomkan worden vastgesteld dat:

Ii = - iko

Daarom kan worden vastgesteld dat de uitgangsspanning worden:

Vo = Iko R4 = -Ii R4

In dit geval voegt u opnieuw condensatoren het zou ook kunnen werken met AC ...

Spanningsaftrekker

ontvanger

In dit geval is het een differentiële versterker die is samengesteld uit een investeerder en een niet-investeerder. Het kan worden gebruikt om wissel- en gelijkstromen af ​​te trekken, het is voldoende om de condensatoren in serie te plaatsen of te verwijderen met de weerstanden van hun ingangen.

In dit geval is het uitgangsspanning worden:

Vo = Vo1 + Vo2 = R4 / R1 (Vo1 + Vo2)

Comparator

comparator

In een configuratie zoals comparatorworden twee hoeveelheden van hetzelfde type signaal vergeleken en het uitgangssignaal geeft aan of de waarden van de ingangen hetzelfde zijn of niet. Dat wil zeggen, het volgende kan gebeuren:

Als Vi1 <Vi2  de V-uitgango het zal positief zijn.

Als Vi1 > Vi2  de V-uitgango het zal negatief zijn.

U moet er rekening mee houden dat als het circuit wordt gebruikt in open lus (zonder de feedbackweerstand), zal het zich gedragen als een spanningsvergelijker.

Overige instellingen

Dat kan andere manieren configureren Sluit deze operationele versterkers in cascade aan en vervang zelfs de weerstanden door potentiometers om versterkers met variabele versterking te maken, als integrator, afgeleide, als omzetters, voor logaritmische en exponentiële functies, venstervergelijker, enz. Maar deze komen minder vaak voor dan degene die ik hierboven heb beschreven ...

toepassingen

De toepassingen van deze opamps kunnen meerdere zijn. Je moet ze hebben gebruikt. Ze zijn zelfs aanwezig in sommige ontwikkelborden, in digitale rekenmachines, in geluidssysteemfilters (hoogdoorlaat, lage pass, bandbreedte, actieve filters, oscillatoren), in voorversterkers en audio- / videobuffers, in regelaars, converters, niveau-adapters (bv. CMOS-TTL,…), precisiegelijkrichters, om het laadeffect te vermijden, enz.

Su veelzijdigheid Het is omdat ze kunnen functioneren als signaalcomparatoren, spanningsvolgers, niet-inverterende versterkers, een inverterende opteller, als een inverterende opteller, als een integrator, shunt, stroom-naar-spanningsomvormer, voor logaritmische of exponentiële functies, als digitaal / analoog converters, enz.

Meest gebruikte operationele versterkers

Als je een maker bent of een of ander doe-het-zelf-project doet, wil je er zeker wat van weten de meest voorkomende opamp-modellen. Bijvoorbeeld:


Wees de eerste om te reageren

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.