Усилвател с напрежение OP: Какво е това?
Какво е напълнителен усилвател?
Напълнителният усилвател (известен също като буферен усилвател, усилвател с единичен коефициент на усиление или изолационен усилвател) е операционен усилвател, чиито изходно напрежение е равно на входното напрежение (то „следва“ входното напрежение). Следователно напълнителният операционен усилвател не усилива входния сигнал и има коефициент на усиление равен на 1.
Напълнителният усилвател не предлага ни намаление, нито увеличение – само буферизация.
Циркуитът на напълнителния усилвател има много висок входен импеданс. Тази характеристика го прави популярен избор в много различни видове циркуити, които изискват изолация между входния и изходния сигнал.
Електрическата схема на напълнителния усилвател е показана по-долу.
Важен закон, който подкрепя напълнителния усилвател, е законът на Ом.
Който твърди, че електрическият ток в циркуита е равен на напрежението, разделено на съпротивлението.
Както беше споменато, напълнителните усилватели имат много висок входен импеданс (и следователно високо съпротивление).
Но преди да обсъдим циркуити с висок импеданс, ще бъде полезно първо да разберем какво се случва в циркуит с нисък импеданс.
Ниският входен импеданс – и следователно съпротивление в този случай – ще доведе до това, че „R“ в формулата за закона на Ом да е малко.
С фиксирано напрежение (V), това означава, че голяма количество ток ще бъде извличан от нискоимпедансна (съпротивление) нагрузка.
Следователно циркуитът извлича голяма количество мощност от източника на мощността, което води до високи нарушения в източника.
Сега нека разгледаме дадената мощност на циркуит на напълнителен усилвател.
Електрическата схема на напълнителния усилвател е показана по-долу.
Забележете, че изходът е свързан с инвертиращия вход.
Тази връзка принуждава операционния усилвател да регулира изходното напрежение, за да стане равно на входното напрежение.
Изходното напрежение следователно „следва“ входното напрежение.
Както беше споменато, напълнителният усилвател е тип операционен усилвател с много висок импеданс.
По-специално, входната страна на операционния усилвател има много висок импеданс (1 МΩ до 10 ТΩ), докато изходната страна не го има.
Законът на Ом все още трябва да важи.
Ако запазим напрежението еднакво на входната и изходната страна, и значително намалим съпротивлението… какво ще се случи с тока?
Правилно: токът рязко се увеличава.
Напълнителният усилвател запазва напрежението – не казахме, че запазва и тока!
Макар напълнителният усилвател да има единичен коефициент на усиление на напрежението (т.е. равен на 1), той има много висок коефициент на усиление на тока.
На входната страна: много висок импеданс и много нисък ток.
На изходната страна: много нисък импеданс и много висок ток.
Напрежението остава същото, но токът се увеличава (защото импедансът намалява между входната и изходната страна).
Както беше споменато: входният импеданс на операционния усилвател е много висок (1 МΩ до 10 ТΩ).
С такъв висок входен импеданс, операционният усилвател не наглежда източника и извлича само минимален ток от него.
Тъй като изходният импеданс на операционния усилвател е много нисък, той задейства нагрузката, като ако беше перфектен източник на напрежение.
Връзките към и от буфера са следователно мостови връзки.
Това води до намалено потребление на мощност от източника и по-малко искажение от преграждане и други причини на електромагнитна интерференция.
