Amplificador operacional: circuitos de comutação, princípio de funcionamento. Circuito amplificador em amp op de amplificador noninverting. Esquema do amplificador de uma voltagem de uma corrente direta no amplificador operacional

O artigo irá considerar o esquema padrão.amplificador no amplificador operacional, bem como exemplos de vários modos de operação deste dispositivo. Até o momento, nenhum dispositivo de controle está completo sem o uso de amplificadores operacionais. Estes são dispositivos verdadeiramente versáteis que permitem executar várias funções com um sinal. Como este dispositivo funciona e o que exatamente lhe permite fazer, você descobrirá mais.

Amplificadores inversores

Um circuito amplificador inversor no amplificador operacional é suficientesimples, você pode ver na imagem. É baseado em um amplificador operacional (seus esquemas de inclusão são discutidos neste artigo). Além disso, aqui:

1. No resistor R1 a queda de tensão está presente, em seu significado é a mesma que a entrada.
2. O resistor R2 também tem uma queda de tensão - é o mesmo que a saída.

A relação da tensão de saída paraa resistência R2 é igual em valor à relação da entrada para R1, mas de volta para ela em sinal. Conhecendo os valores de resistência e tensão, você pode calcular o ganho. Para fazer isso, você deve dividir a tensão de saída para a entrada. Neste caso, um amplificador operacional (pode ter qualquer tipo de circuito de comutação) pode ter o mesmo ganho, independentemente do tipo.

Feedback do trabalho

Agora você precisa desmontar um com mais detalhes.o ponto chave é o trabalho de feedback. Suponha que haja alguma voltagem na entrada. Para simplificar os cálculos, consideramos que seu valor seja 1 V. Suponha também que R1 = 10 kΩ, R2 = 100 kΩ.

Agora suponha que haja algum tipo deuma situação imprevista, devido a que a voltagem na saída da cascata foi ajustada em 0 V. Em seguida, uma imagem interessante é observada - as duas resistências começam a trabalhar em pares, juntas criam um divisor de voltagem. Na saída do estágio de inversão, ele é mantido em 0,91 V. Ao mesmo tempo, o abrigo permite corrigir a incompatibilidade das entradas e a saída diminui a tensão. Portanto, é muito fácil projetar um circuito em amplificadores operacionais que implemente a função de um amplificador de sinal de um sensor, por exemplo.

E essa mudança vai continuar até o muitoporos, até que o valor de saída seja estável em 10 V. É neste instante que os potenciais nas entradas do amplificador operacional serão iguais. E eles serão o mesmo que o potencial da terra. Por outro lado, se a tensão na saída do dispositivo continuar a diminuir, e será menor que -10 V, o potencial na entrada será menor que o do solo. A conseqüência disso é que a saída começa a aumentar em tensão.

Este esquema tem uma grande desvantagem -A impedância de entrada é muito pequena, especialmente para amplificadores com ganho de alta tensão, se o circuito de feedback estiver fechado. E a construção, considerada mais adiante, é desprovida de todas essas deficiências.

Amplificador não inversor

A figura mostra um diagrama de um amplificador não inversor em um amplificador operacional. Depois de analisá-lo, podemos tirar várias conclusões:

1. O valor de tensão UA é igual à entrada.
2. Uma tensão UA é removida do divisor, que é igual à relação do produto da tensão de saída e R1 à soma das resistências R1 e R2.
3. No caso em que UA é igual em valor à tensão de entrada, o ganho é igual à razão entre a tensão de saída e a tensão de entrada (ou você pode adicionar um à razão das resistências R2 e R1).

Essa construção é chamada de não-inversora.amplificador, tem impedância de entrada quase infinita. Por exemplo, para amplificadores operacionais da série 411, seu valor é 1012 ohms, o mínimo. E para amplificadores operacionais em transistores de semicondutores bipolares, como regra, mais de 108 Ohms. Mas a impedância de saída da cascata, assim como no esquema anteriormente considerado, é muito pequena - frações de ohm. E isso deve ser levado em conta ao calcular circuitos em amplificadores operacionais.

Circuito amplificador AC

Ambos os esquemas, discutidos no artigo anterior, trabalhamem corrente contínua. Mas se a corrente alternada atua como um link entre a fonte de entrada e o amplificador, você terá que fornecer o aterramento para a corrente na entrada do dispositivo. E você precisa prestar atenção ao fato de que o valor da corrente é extremamente pequeno em magnitude.

No caso de ocorrer uma amplificaçãoAC, você precisa reduzir o ganho da constante de sinal para a unidade. Isto é especialmente verdadeiro para casos em que o ganho de tensão é muito grande. Isso possibilita reduzir significativamente o efeito da tensão de cisalhamento, que é trazida para a entrada do dispositivo.

O segundo exemplo de um circuito para trabalhar com tensão alternada

Neste esquema, a -3 dB, você pode ver a correspondência para a frequência de 17 Hz. Nele, a impedância do capacitor está no nível de dois quilos. Portanto, o capacitor deve ser grande o suficiente.

Para construir um amplificador AC,é necessário usar um tipo de circuito não inversor em amplificadores operacionais. E deve ter um ganho de tensão suficientemente alto. Mas o capacitor pode ser muito grande, então é melhor parar de usá-lo. É verdade que é necessário escolher a tensão de cisalhamento correta, igualando-a a zero por valor. E você pode usar um divisor em forma de T e aumentar os valores de resistência de ambos os resistores no circuito.

Qual esquema é preferível usar

A maioria dos desenvolvedores dá suapreferência por amplificadores não inversores, uma vez que possuem uma impedância de entrada muito alta. E negligencie os esquemas do tipo de inversão. Mas este último tem uma enorme vantagem - não é exigente quanto ao amplificador operacional em si, que é o seu “coração”.

Além disso, as características, na verdade, elemuito melhor. E com a ajuda do aterramento imaginário, é possível combinar todos os sinais sem muita dificuldade, e eles não terão nenhuma influência um sobre o outro. Pode ser usado nos projetos e circuito do amplificador DC no amplificador operacional. Tudo depende das necessidades.

E o mais recente é o caso se todo o circuito,considerado aqui, está conectado à saída estável de outro amplificador operacional. Neste caso, o valor de impedância na entrada não desempenha um papel significativo - pelo menos 1 kΩ, pelo menos 10, até infinito. Nesse caso, a primeira cascata sempre executa sua função em relação à próxima.

Circuito repetidor

O repetidor funciona no amplificador operacionalsemelhante ao emissor, construído sobre um transistor bipolar. E executa funções semelhantes. Na verdade, trata-se de um amplificador não inversor, no qual a resistência do primeiro resistor é infinitamente grande e a do segundo é zero. Nesse caso, o ganho é igual a unidade.

Existem tipos especiais de amplificadores operacionais,que são usados ​​em tecnologia apenas para circuitos repetidores. Eles têm um desempenho significativamente melhor - como regra geral, é de alta velocidade. Como exemplo, tais amplificadores operacionais como OPA633, LM310, TL068. Este último tem um corpo como um transistor, bem como três saídas. Muitas vezes, esses amplificadores são simplesmente chamados de buffers. O fato é que eles têm as propriedades de um isolante (uma impedância de entrada muito grande e uma saída extremamente baixa). Aproximadamente por tal princípio, o circuito do amplificador de corrente no amplificador operacional também é construído.

Modo ativo

Em essência, este é um modo de operação em queas saídas e entradas do amplificador operacional não estão sobrecarregadas. Se um sinal muito grande for aplicado à entrada do circuito, ele simplesmente começará a cortar na saída em termos do nível de tensão do coletor ou emissor. Mas quando a tensão de saída é fixada no nível do corte - nas entradas do sistema operacional a tensão não muda. Neste caso, o intervalo não pode ser maior que a tensão de alimentação da cascata do amplificador.

A maioria dos circuitos em amplificadores operacionaisé calculado de tal forma que esta faixa é menor do que a tensão de alimentação em 2 V. Mas tudo depende de qual circuito amplificador específico é usado no amplificador operacional. O mesmo tem uma limitação na estabilidade da fonte atual baseada no amplificador operacional.

Suponha que haja uma fonte de carga flutuantealgum tipo de queda de tensão. Se a corrente tem uma direção normal de movimento, você pode encontrar um estranho à primeira vista carregar. Por exemplo, várias baterias polarizadas. Este projeto pode ser usado para obter uma corrente de carga direta.

Algumas precauções

Reforço de voltagem simples na sala de cirurgiao amplificador (qualquer esquema pode ser escolhido) pode ser feito literalmente "no joelho". Mas você precisa levar em conta alguns recursos. Certifique-se de que o feedback no circuito é negativo. Também sugere que é inaceitável confundir as entradas não inversora e inversora do amplificador. Além disso, deve haver um loop de feedback para DC. Caso contrário, o amplificador operacional entrará rapidamente no modo de saturação.

A maioria dos amplificadores operacionais tem uma entradatensão diferencial é muito pequena em valor. Neste caso, a diferença máxima entre as entradas não inversora e inversora pode ser limitada a 5 V para qualquer conexão da fonte de alimentação. Se negligenciarmos essa condição, valores bastante altos de correntes aparecerão na entrada, o que levará ao fato de que todas as características do circuito se deterioram.

O pior disso é a destruição física do próprio amplificador operacional. Como resultado, o circuito amplificador no amplificador operacional pára de funcionar completamente.

Deve ser considerado

E, claro, você precisa falar sobre as regras que devem ser seguidas para garantir a operação estável e durável do amplificador operacional.

A coisa mais importante - Shelter tem um altoganho de tensão. E se a tensão entre as tensões mudar por uma fração de milivolts, sua saída pode mudar significativamente. Portanto, é importante saber que o amplificador de saída do amplificador operacional se esforça para garantir que entre as entradas a diferença de tensão seja próxima (idealmente igual a zero).

A segunda regra é operar o consumo atual.O amplificador é extremamente pequeno, literalmente nanoampers. Se os transistores montados no campo estiverem instalados nas entradas, então é calculado por pico amperes. A partir disso, podemos concluir que as entradas não consomem corrente, não importa qual amplificador operacional é usado, o circuito - o princípio da operação permanece o mesmo.

Mas não pense que o sistema operacional é realmenteconstantemente mudando a tensão de entrada. Fisicamente, isso é quase impossível de realizar, já que não haveria correspondência com a segunda regra. Graças a um amplificador operacional, o status de todas as entradas é avaliado. Usando o circuito de feedback externo, a tensão é transmitida para a entrada da saída. O resultado é que entre as entradas do amplificador operacional a diferença de tensão está no nível zero.

Conceito de feedback

Este é um conceito comum, e já éaplicada em termos gerais em todas as áreas da tecnologia. Em qualquer sistema de controle, há um feedback que compara o sinal de saída e o valor especificado (referência). Dependendo de qual valor é a corrente - há um ajuste na direção certa. Além disso, o sistema de controle pode ser qualquer coisa, até mesmo um carro que anda na estrada.

O motorista aplica os freios e feedback aqui.- o começo da desaceleração. Fazendo uma analogia com um exemplo tão simples, é possível entender melhor o feedback em circuitos eletrônicos. O feedback negativo é se o carro acelerou quando o pedal do freio foi pressionado.

Na eletrônica, feedback é um processodurante o qual o sinal é transmitido da saída para a entrada. Neste caso, o sinal também é pago na entrada. Por um lado, esta não é uma idéia muito sensata, porque pode parecer do lado de fora que o ganho diminuirá significativamente. Tais revisões, a propósito, foram recebidas pelos fundadores do desenvolvimento de feedback em eletrônica. Mas vale a pena entender com mais detalhes o seu efeito em amplificadores operacionais - esquemas práticos a serem considerados. E ficará claro que reduz um pouco o ganho, mas permite melhorar os outros parâmetros de alguma forma:

1. Resposta de freqüência suave (leva ao necessário).
2. Permite prever o comportamento do amplificador.
3. É capaz de eliminar a não linearidade e a distorção do sinal.

Quanto mais profundo o feedback (isto é sobrenegativo), menor impacto nas características do amplificador com o sistema operacional de código aberto. O resultado é que todos os seus parâmetros dependem apenas das propriedades do circuito.

Vale a pena prestar atenção ao fato de que todosamplificadores operacionais operam em um modo de feedback muito profundo. E o ganho de voltagem (com o seu loop aberto) pode até atingir vários milhões. Portanto, o circuito amplificador no amplificador operacional é extremamente exigente para a conformidade com todos os parâmetros para fornecimento de energia e nível de sinal de entrada.