Der Operationsverstärker: der Schaltungstyp, das Funktionsprinzip. Die Verstärkerschaltung auf den nicht invertierenden Operationsverstärker. Scheme Gleichspannungsverstärker Operationsverstärker

Der Artikel wird ein Standard betrachtet werden Verstärkerschaltung ein Operationsverstärker, und sind Beispiele für unterschiedliche Betriebsarten des Gerätes. Bis heute hat keiner der Steuereinheit ohne die Verwendung von Operationsverstärkern nicht. Dies ist ein wirklich vielseitigen Werkzeuge, mit denen Sie verschiedene Funktionen mit dem Signal auszuführen. Darüber, wie es funktioniert und was genau macht es möglich, dieses Gerät, das Sie zu machen und lernen, auf.

invertierender Verstärker

invertierenden Verstärker Operationsverstärker zu fahren, ist einfach genug, können Sie es auf dem Bild sehen kann. Im Kern ist ein Operationsverstärker (Verbindung es in diesem Artikel als Typen). Zusätzlich hier:

1. Der Widerstand R1 ein Spannungsabfall vorliegt, auf dem Wert, den er der gleiche wie der Eingang.
2. In dem Widerstand R2 hat auch einen Spannungsabfall – es ist die gleiche wie der Ausgang.

In diesem Fall ist das Ausgangsspannungsverhältnis des Widerstandswert R2 am Eingang in Bezug auf R1, sondern zurück in Zeichen. die Spannungs- und Widerstandswerte zu wissen, kann Gewinn berechnet werden. Um dies zu tun, teilen die Ausgangsspannung zu der Eingangsspannung. In diesem Operationsverstärker (Schaltkreis kann es irgendein hat) kann die gleiche Verstärkung unabhängig vom Typ.

Feedback Jobs

Job-Feedback – jetzt ein entscheidender Punkt müssen Sie im Detail verstehen. Nehmen wir an, am Eingang eine gewisse Spannung ist. Der Einfachheit halber nehmen Berechnungen den Wert von 1 V. Es sei auch angenommen, daß R1 = 10K, R2 = 100 Ohm.

Nehmen wir nun an, dass es einige unvorhergesehene Situation, aufgrund derer die Ausgangsstufe Spannung auf 0 V Next gesetzt worden ist, gibt es ein interessantes Muster – zwei Widerstände beginnen paarweise zu arbeiten, zusammen schaffen sie von einem Spannungsteiler. Am Ausgang der invertierenden Stufe bei 0,91 gehalten V. Dies ermöglicht es dem OS Mismatch Eingänge zu fixieren, und die Ausgangsspannungsreduktion auftritt. Daher ist ein sehr einfaches Design Diagramm von Operationsverstärkern, ein Signalverstärker, der die Funktion des Sensors realisiert, zum Beispiel.

Und diese Änderung in den sehr Poren wird sich fortsetzen, solange auf den Ausgangswert eingestellt wird, ist stabil bei 10 V. es in diesem Moment an den Eingängen der Operationsverstärker Potentiale gleich war. Und sie werden das gleiche wie das Massepotential sein. Auf der anderen Seite wird, wenn die Ausgangsspannung der Vorrichtung weiter zu verringern, und es wird weniger als -10 V an dem Eingangspotential daß niedriger als der Boden. Consequence – die Ausgangsspannung beginnt zu erhöhen.

In einem solchen Schema hat einen Nachteil – die Eingangsimpedanz ist sehr klein, insbesondere in Verstärkern mit einem hohen Wert der Spannungsverstärkung, wenn die Rückkopplungsschleife geschlossen ist. Ein Design, diskutierte nächste, all diese Mängel entzogen.

Der nicht-invertierende Verstärker

Die Figur zeigt ein Schaltbild eines nicht-invertierender Verstärker ein Operationsverstärker ist. Nachdem es zu analysieren, können wir mehrere Schlussfolgerungen ziehen:

1. UA Spannungswert gleich den Eingang.
2. Mit der Spannung UA Teiler ab, die das Verhältnis der Arbeitsausgangsspannung auf die Summe von R1 und R1 und R2 Widerstände ist.
3. In dem Fall, in dem der Wert UA zur Eingangsspannung gleich ist, ist die Verstärkung das Verhältnis von Ausgangsspannung zu Eingang (oder an die Widerstände R2 und R1 Addier-Einheit relativ sein).

Diese Struktur ist der nicht-invertierende Verstärker genannt, es hat eine praktisch unendliche Eingangsimpedanz. Zum Beispiel, um die Operationsverstärker 411 Serie von seinem Wert – 1012 zumindest. Und für die Operationsverstärker bipolaren Halbleitertransistor verwendet wird, in der Regel von über 108 Ohm. Und hier ist die Ausgangsimpedanz der Kaskade, sowie in der zuvor diskutierten Regelung ist sehr klein – Anteil Ohm. Und es muss berücksichtigt werden, wenn die Rechenschaltungen mit Operationsverstärkern durchgeführt werden.

Scheme AC-Verstärker

Beide Schemata in dem Artikel diskutiert vorher für laufen Gleichstrom. Aber wenn eine Kommunikationsqualität des Signalquelleneingangs und der Verstärker dient Wechselstrom aus diesem Grunde für den Strom am Eingang liefern. Und Sie müssen die Aufmerksamkeit auf die Tatsache achten, dass der aktuelle Wert in der Größe extrem klein ist.

In dem Fall, wo es eine Stärkung der AC-Signale notwendig, die Verstärkung der Einheit DC-Signals zu reduzieren. Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen die Spannungsverstärkung sehr groß ist. Dadurch ist es möglich, den Einfluss der Scherspannung deutlich zu reduzieren, die mit dem Eingabegerät gegeben ist.

Ein zweites Beispiel einer Schaltung für den Betrieb mit einer Wechselspannung

In diesem Schema bei -3 dB kann gesehen Netzfrequenz 17 Hz werden. Es ergibt sich aus der Impedanz des Kondensators bei zwei Kilo. Daher muss der Kondensator groß genug sein.

Um das Netz zu bauen, sollten Sie ein nicht-invertierenden Schaltungen mit Operationsverstärkern verwendet werden. Und er muss eine ausreichend große Spannungsverstärkung hat. Aber hier ist der Kondensator zu groß sein kann, so ist es am besten, indem sie zu stoppen. Zwar ist es notwendig, die richtige Schubspannung zu wählen, ist es auf den Wert Null gleichgesetzt. Und es ist möglich, eine T-förmigen Teilers zu verwenden und die Widerstandswerte der beiden Widerstände in der Schaltung zu erhöhen.

Welche Regelung ist bevorzugt zu verwenden,

Die meisten Entwickler geben ihre Präferenz zu dem nicht-invertierenden Verstärker, da sie eine sehr hohe Impedanz am Eingang haben. Und Vernachlässigung Systeme invertierenden. Aber schließlich gibt es einen großen Vorteil – es ist nicht die anspruchsvollsten Operationsverstärker, der seine „Herz“ ist.

Darüber hinaus sind die Eigenschaften, in der Tat, er viel besser. Und mit Hilfe eines imaginären Boden können alle Signale kombinieren leicht, und sie werden einander nicht einen gewissen Einfluss haben. Es kann in Strukturen und die DC-Verstärkerschaltung für einen Operationsverstärker verwendet werden. Es hängt alles von Ihren Bedürfnissen.

Und zuletzt – falls das gesamte Schema, hier diskutiert wird, wird auf einen stabilen Ausgang des anderen Operationsverstärkers verbunden. In diesem Fall ist die Impedanz des Eingangs nicht wichtig – mindestens 1 kW, auch 10, wenn auch unendlich. In diesem Fall dient die erste Stufe immer ihren Zweck in Bezug auf den nächsten.

fahren Repeater

Bereitgestellt Folgeroperationsverstärker ähnlich dem Emitter auf Bipolartransistor aufgebaut. Und führt ähnliche Funktionen. In der Tat ist es ein nicht-invertierender Verstärker, der an den ersten Widerstand unendlich groß ist, und die zweite ist Null. In diesem Fall ist die Verstärkung der Einheit.

Es gibt spezielle Typen von Operationsverstärkern, die nur für die Zwischenverstärker-Schaltungsanordnung in der Technik verwendet werden. Sie haben viel bessere Leistung – in der Regel eine hohe Geschwindigkeit. Als ein Beispiel, wie die Operationsverstärker OPA633, LM310, TL068. Dieser weist einen Körper wie ein Transistor, sowie drei Schlußfolgerungen. Sehr häufig werden diese Verstärker einfach als Puffer bezeichnet. Die Tatsache, dass sie Isolator Eigenschaften (sehr hohe Eingangsimpedanz und sehr niedrige Ausgangsleistung) aufweisen. Über die auf diesem Prinzip aufgebaut und Stromverstärkerschaltung ein Operationsverstärker ist.

aktiv-Modus

In der Tat ist es so ein Modus, in dem die Ausgänge und Eingänge des Operationsverstärkers nicht überlastet werden. Wenn die Eingangsschaltung ein sehr großes Signal an dem Ausgang liefert beginnt es nur den Pegel des Kollektors oder die Emitterspannung zu schneiden. Aber wenn die Ausgangsspannung auf der Ebene des Schnittes festgelegt ist – die Eingänge OC Spannung nicht ändert. An dieser Skala kann nicht größer sein als die Versorgungsspannung der Verstärkerstufe.

Die meisten Schaltungen zur Operationsverstärker wird so berechnet, daß die Größe geringer ist als die Versorgungsspannung ist 2 V. Es ist jedoch alles davon abhängt, was speziell Verstärkerschaltung Operationsverstärker verwendet wird. Dasselbe gibt es eine Beschränkung auf die Nachhaltigkeit der Stromquelle auf der Basis des Operationsverstärkers.

Angenommen, es gibt in der Quelle schwebenden Last einig Spannungsabfall. Wenn die aktuell die normale Fahrtrichtung kann seltsam auf dem ersten Last zu finden. Zum Beispiel mehrere perepolyusovannyh Batterien. Dieser Entwurf kann verwendet werden, um eine Gleichstromladung zu erhalten.

einige Vorsichtsmaßnahmen

Einfache Verstärkerspannungsoperationsverstärker (Schaltung jeder gewählt werden können) hergestellt werden kann buchstäblich „auf dem Knie.“ Aber es muss berücksichtigt einige Besonderheiten nehmen. Achten Sie darauf, um sicherzustellen, dass die Rückkopplungsschaltung in den negativen. Er sagt auch, dass es nicht akzeptabel ist nicht invertierenden und invertierenden Eingänge des Verstärkers zu verwirren. Darüber hinaus Rückkopplungskette muss für DC sein. Andernfalls wird der Operationsverstärker beginnt schnell im Sättigungsmodus zu bewegen.

Die meisten der Operationsverstärker-Eingangsdifferenzspannung im Wert sehr klein. Die maximale Differenz zwischen den nichtinvertierenden und invertierenden Eingängen kann auf einen Wert von 5 V auf jeder der Energiequellen-Verbindungs eingeschränkt werden. Wenn wir diesen Begriff vernachlässigen, wird eine ziemlich große Werte von Strömen am Eingang sein, die dazu führen wird, dass alle Eigenschaften der Schaltung verschlechtern wird.

Das Schlimmste, was in diesem – die physische Zerstörung des Operationsverstärkers. Als Ergebnis, ist es nicht mehr funktioniert vollständig op amp Verstärkerschaltung.

Denken Sie daran,

Und natürlich müssen wir über die Regeln sprechen, die einen stabilen und dauerhaften Betrieb des Operationsverstärkers zu gewährleisten folgen sollte.

Am wichtigsten ist – DU hat eine sehr hohe Spannungsverstärkung. Und wenn die Spannung zwischen den Eingängen wechseln Millivolt zu teilen, kann die Ausgabe seines Wertes wesentlich ändern. Es ist daher wichtig zu wissen: von dem Op-Amp Ausgang zu suchen versucht, um sicherzustellen, dass die Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen der Nähe war (idealerweise gleich) auf Null.

Die zweite Regel – der Stromverbrauch des Operationsverstärkers ist sehr klein, buchstäblich nA. Wenn der Eingang auf gesetzt Feldeffekttransistoren, es wird geschätzt , pA. Daraus kann geschlossen werden, dass die Eingänge nicht verbrauchen Strom, egal, was Operationsverstärkerschaltung verwendet wird – Funktionsprinzip bleibt gleich.

Aber denken Sie nicht, dass OU wirklich ändert, ist ständig von der Eingangsspannung. Physikalisch ist diese Übung fast unmöglich, da die Einhaltung der zweiten Regel wäre. Aufgrund des Operationsverstärkers laufenden Bewertung aller Eingänge. Mit Rückkopplung von externer Kommunikationsschaltung ist mit der Eingangsspannung von dem Ausgang übertragen. Das Ergebnis – zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers ist der Spannungsunterschied von Null.

Feedback-Konzept

Es ist eine gemeinsame Vorstellung, und es ist bereits in einem weiten Sinne in allen Bereichen der Technik eingesetzt werden. In jedem Steuersystem weist eine Rückkopplungsschleife, die das Ausgangssignal und den Sollwert (Sollwert) verglichen wird. Je nachdem, was der aktuellen Wert – es ist eine Korrektur in der richtigen Richtung. Wobei das Steuersystem kann alles sein, auch ein Auto, das auf der Straße fährt.

Der Fahrer drückt auf die Bremse und die Rückmeldung ist – der Beginn der Abbremsung. In Analogie zu solchen einfachen Beispiel können wir besser verstehen, das Feedback in elektronischen Schaltungen. Ein negatives Feedback – es, wenn beim Drücken des Bremspedals des Fahrzeug beschleunigt.

Die Rückkopplungselektronik ist der Prozess, bei dem der Übertragung von dem Ausgang zu dem Eingangssignal auftritt. So gibt es auch auf dem Eingangssignal absetzen. Auf der einen Seite ist es nicht sehr vernünftige Idee, es kann in der Tat von außen scheint, die stark die Verstärkung reduzieren. Solche Bewertungen, nebenbei erhielten die Gründer in der Elektronikentwicklung Feedback. Aber es ist notwendig, genauer in ihren Auswirkungen auf den Operationsverstärker zu verstehen – prüfen, welche praktische Schaltungen. Und es wird deutlich, dass es wahr ist, und verringert leicht die Verstärkung, sondern ermöglicht es Ihnen, ein paar andere Optionen zu verbessern:

1. Glätten der Frequenzgang (was zu deren erforderlich).
2. Es ermöglicht das Verhalten des Verstärkers zu prognostizieren.
3. Lage ist, die Nichtlinearität und die Signalverzerrung zu beseitigen.

Je mehr Feedback (wir sprechen über die negativen), desto weniger Einfluss auf der Verstärkerleistung mit einem offenen Betriebssystem. Ergebnis – hängen alle seine Parameter nur auf, welche Eigenschaften einer Schaltung.

Es lohnt sich auf die Tatsache achten, dass alle Operationsverstärker in einem Modus mit einem sehr tiefen Feedback arbeitet. Eine Spannungsverstärkung (seine Open-Loop) können sogar mehrere Millionen erreichen. Daher ist die Verstärkerschaltung einen Operationsverstärker auf die Einhaltung aller Parameter der Stromversorgung und dem Eingangssignalpegel extrem anspruchsvoll ist.