Amplificator operationalis
Amplificator operativus seu amplificator operativus vel op amp est amplificator tensionis cum copula DC et magnitudine amplificationis tensionis maxima.
Op amp fundamentaliter est amplificator multistagialis in quo plures stadia amplificationis inter se complicatim connectuntur. Circuitus internus constat ex multis transistorebus, FETs et resistoribus. Omnia haec spatium parvum occupant.
Itaque, in parvo involucro conditur et forma Circuiti Integrati (IC) disponitur. Termimus Op Amp utitur ad amplificatorem denotandum, qui configurari potest ad varias operationes sicut amplificatio, subtractio, differentiatio, additio, integratio etc. Exemplum est IC 741.
Symbolus et eius aspectus actualis in forma IC infra demonstratur. Symbolus apparet ut caput sagittae, quod significat signalis ab output ad input fluens.
Terminales Input et Output Amplificatoris Operativi
Op-amp duos terminales input et unum terminalem output habet. Op-amp etiam duos terminales alimentationis tensionis habet, ut supra visum. Duo terminales input formant input differentiale. Terminalem, signo negativo (-) notatum, vocamus terminalem inverterentem, et terminalem signo positivo (+) notatum, vocamus terminalem non-inverterentem amplificatoris operativi. Si signale input ad terminalem inverterentem (-) applicamus, tunc signale output amplificatum 180o de phase ab signali input applicato distabit. Si signale input ad terminalem non-inverterentem (+) applicamus, tunc signale output obtinatum in phase erit, i.e. nullam mutationem phase respectu signali input habebit.
Alimentatio Tensionis pro Amplificatore Operativo
Ut a symbolo circuiti supra visum, duos terminales alimentationis tensionis +VCC et –VCC habet. Pro operatione op-amp alimentatio DC dualis polaritatis necessaria est. In alimentatione duali polaritatis, +VCC ad alimentationem DC positivam et terminalem –VCC ad alimentationem DC negativam connectimus. Tamen pauci op-amps etiam operari possunt sub alimentatione unius polaritatis. Nota quod in op-amps terminalem communem terrae non est, ideo terra externa constitui debet.
Principium Operationis Op-Amp
Operatio Circuli Aperti Amplificatoris Operativi
Ut dictum est, op-amp input differentiale et output unilaterale habet. Itaque, si duo signala, unum ad terminalem inverterentem et alterum ad terminalem non-inverterentem, applicamus, op-amp idealis differentiam inter duobus signalis input applicatis amplificabit. Hanc differentiam inter duo signala input dicimus tensionem input differentialem. Aequatio infra dat output amplificatoris operativi.
Ubi, VOUT est tensio in terminale output op-amp. AOL est magnitudo amplificationis circuli aperti pro dato op-amp et constans est (idealiter). Pro IC 741 AOL est 2 x 105.
V1 est tensio in terminale non-inverterente.
V2 est tensio in terminale inverterente.
(V1 – V2) est tensio input differentialis.
Ex suprascripta aequatione clarum est, quod output non-zero erit si et solum si tensio input differentialis non-zero (V1 et V2 non sunt aequalis), et zero erit si V1 et V2 aequalis sunt. Nota quod hoc est conditio idealis, practice parvae imbalantiae in op-amp existunt. Magnitudo amplificationis circuli aperti op-amp maxima est. Itaque, op-amp circuli aperti parvam tensionem input differentialem ad valorem maximum amplificat.
Item, verum est, si parvam tensionem input differentialem applicamus, op-amp eam ad valorem considerabilem amplificat, sed hic valor significantis in output non potest ultra tensionem alimentationis op-amp transcendere. Itaque legem conservationis energiae non violat.
Operatio Circuli Clausi
Supra explicata operatio op-amp fuit pro circulo aperto, i.e. sine feedback. Feedback introducimus in configuratione circuli clausi. Hic percurso feedback signale output ad input refert. Itaque, in input, duo signala simul praesentia sunt. Unum ex his est signale originaliter applicatum, et alterum est signale feedback. Aequatio infra dat output op-amp circuli clausi.
Ubi VOUT est tensio in terminale output op-amp. ACL est magnitudo amplificationis circuli clausi. Circuitus feedback ad op-amp connectus determinat magnitudinem amplificationis circuli clausi ACL. VD = (V1 – V2) est tensio input differentialis. Dicimus feedback positivum si percurso feedback signale ab terminale output ad terminalem non-inverterentem (+) refert. Feedback positivum in oscillatori usatur. Feedback est negativum si percurso feedback pars signali ab terminale output ad terminalem inverterentem (-) refert. Usur feedback negativum ad op-amps ut amplificatores. Utque species feedback, sive negativum sive positivum, suos beneficia et incommoda habet.
Feedback Positivum ⇒ Oscillator
Feedback Negativum ⇒ Amplificator
Haec explicatio est principium operationis basicissimum amplificatorum operativorum.
Caracteristicae Op-Amp Idealis
Amplificator idealis debet hanc caracteristicas habere:
