Operacianalizilo

Operacia amplifikilo aŭ op amp estas DC kunligita tensioamplifikilo kun tre alta tensiogajno.

Op amp estas esence multetapa amplifikilo en kiu pluraj etapoj de amplifikiloj estas interkonektitaj unu al la alia en tre komplika maniero. Ĝia interna cirkvito konsistas el multaj tranzistoroj, FET-oj kaj rezistoroj. Ĉio tio okupas tre malgrandan spacon.
Tiel, ĝi estas pakita en malgranda pakado kaj disponebla en la integrita cirkvito (IC) formo. La termino Op Amp estas uzata por denoti amplifikilon, kiu povas esti konfigurita por plenumi diversajn operaciojn kiel amplifikado, subtraho, diferencigo, adicio, integriĝo ktp. Ekzemplo estas la tre populara IC 741.

La simbolo kaj ĝia efektiva aspekto en la IC formo estas montritaj malsupre. La simbolo aperas kiel sageto, kiu signifas, ke la signalo fluas de eligo al enigo.

Enigaj kaj eligaj terminaloj de operacia amplifikilo

Op-amp havas du enigajn terminalojn kaj unu eligan terminalon. La op-amp ankaŭ havas du tensiofurnadajn terminalojn, kiel vidite supre. Du enigaj terminaloj formas diferencon en la enigo. Ni nomas la terminalon, markitan per negativa (-) signo, kiel inversiga terminalo, kaj la terminalon markitan per pozitiva (+) signo, kiel neinversiga terminalo de la operacia amplifikilo. Se ni aplikas ensignalon al la inversiga terminalo (-), tiam la forta elsignalo estos 180o de fazo kontraŭ la aplikita ensignalo. Se ni aplikas ensignalon al la neinversiga terminalo (+), tiam la ricevita elsignalo estos en fazo, t.e. ĝi ne havos fazŝanĝon kontraŭ la ensignalo.

Tensiofurnado por operacia amplifikilo

Kiel vidite de la cirkvitosimbolo supre, ĝi havas du enigajn tensiofurnadajn terminalojn +VCC kaj –VCC. Por la funkcio de op-amp, duobla polaritata DC-furnado estas esenca. En la duobla polaritata furnado, ni konektas la +VCC al la pozitiva DC-furnado kaj la –VCC terminalon al la negativa DC-furnado. Tamen kelkaj op-amps povas ankaŭ funkci sur ununura polaritata furnado. Notu, ke ne ekzistas komuna ter-terminalo en la op-amps, do la tero devas esti etablitaj eksterne.

Funkcioprincipo de Op-Amp

Malfermitcikla funkcio de operacia amplifikilo

Kiel dirite supre, op-amp havas diferencon en la enigo kaj unuflankan eligon. Do, se ni aplikas du signalojn, unu al la inversiga kaj alian al la neinversiga terminalo, ideala op-amp amplifikos la diferencon inter la du aplikitaj ensignaloj. Ni nomas ĉi tiun diferencon inter du ensignaloj kiel diferenciala ensignalo. La suba ekvacio donas la eligon de operacia amplifikilo.Kie, VOUT estas la tensio je la eliga terminalo de la op-amp. AOL estas la malfermitcikla gajno por la donita op-amp kaj estas konstanta (ideale). Por la IC 741 AOL estas 2 x 105.
V1 estas la tensio je la neinversiga terminalo.
V2 estas la tensio je la inversiga terminalo.
(V1 – V2) estas la diferenciala ensignalo.
Estas klare el la supra ekvacio, ke la eligo estos nenula nur se kaj nur se la diferenciala ensignalo estas nenula (V1 kaj V2 ne estas egalaj), kaj estos nul se ambaŭ V1 kaj V2 estas egalaj. Notu, ke ĉi tio estas ideala kondiĉo, praktike estas malgrandaj disbalancoj en la op-amp. La malfermitcikla gajno de op-amp estas tre alta. Tial, malfermitcikla operacia amplifikilo amplifikas malgrandan aplikitan diferencialan ensignalon al granda valoro.
Ankaŭ, ĝi estas vera, ke se ni aplikas malgrandan diferencialan ensignalon, la operacia amplifikilo amplifikos ĝin al konsiderinda valoro, sed ĉi tiu signifa valoro je la eligo ne povas iri pli ol la tensiofurnado de la op-amp. Tiel ĝi ne violas la leĝon de konservado de energio.

Fermitcikla funkcio

La supre klarigita funkcio de la op-amp estis por malfermitciklo, t.e. sen retroalimentado. Ni enkondukas retroalimentadon en la fermitciklan konfiguron. Ĉi tiu retroalimentada vojo retroalimentas la elsignalon al la enigo. Tiel, je la enigoj, du signaloj estas samtempe prezente. Unu el ili estas la originala aplikita signalo, kaj la alia estas la retroalimenta signalo. La suba ekvacio montras la eligon de fermitcikla op-amp.Kie VOUT estas la tensio je la eliga terminalo de la op-amp. ACL estas la fermitcikla gajno. La retroalimenta cirkvito konektita al la op-amp determinas la fermitciklan gajnon ACL. VD = (V1 – V2) estas la diferenciala ensignalo. Ni nomas la retroalimentadon pozitiva, se la retroalimenta vojo retroalimentas la signalon de la eliga terminalo reen al la neinversiga (+) terminalo. Pozitiva retroalimentado estas uzata en oscilatoroj. La retroalimentado estas negativa, se la retroalimenta vojo retroalimentas parton de la signalon de la eliga terminalo reen al la inversiga (-) terminalo. Ni uzas negativan retroalimentadon al la op-amps uzataj kiel amplifikiloj. Ĉiu tipo de retroalimentado, negativa aŭ pozitiva, havas siajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn.

Pozitiva Retroalimentado ⇒ Oscilatoro
Negativa Retroalimentado ⇒ Amplifikilo
La supra klarigo estas la plej baza funkcioprincipo de operaciaj amplifikiloj.

Idealaj Carakterizoj de Op-Amp