Charakterystyki wzmacniacza operacyjnego

Operacyjny wzmacniacz lub op amp, jak są zazwyczaj nazywane, to urządzenia liniowe, które mogą zapewnić idealne DC wzmacnianie. Są one podstawowo urządzeniami wzmacniającymi napięcie używanymi z zewnętrznymi elementami sprzężenia zwrotnego, takimi jak rezystory lub kondensatory. Op amp jest urządzeniem trójterminalowym, z jednym terminalem nazywanym wejściem odwracającym, drugim wejściem nieodwracającym i ostatnim wyjściem. Poniżej znajduje się diagram typowego op amp:

Jak można zauważyć na diagramie, op amp ma trzy terminale do wejść i wyjść oraz dwa do zasilania.
Zanim zrozumiemy działanie op amp, musimy poznać cechy op amp. Wyjaśnimy je po kolei tutaj:

Wzmocnienie napięcia w obwodzie otwartym (A)

Wzmocnienie napięcia w obwodzie otwartym bez żadnego sprzężenia zwrotnego dla idealnego op amp jest nieskończone. Jednak typowe wartości wzmocnienia napięcia w obwodzie otwartym dla rzeczywistego op amp wahają się od 20 000 do 200 000. Niech napięcie wejściowe wynosi Vin. Niech A oznacza wzmocnienie napięcia w obwodzie otwartym. Wtedy napięcie wyjściowe wynosi Vout = AVin. Wartość A jest zwykle w zakresie określonym powyżej, ale dla idealnego op amp jest nieskończona.

Impedancja wejściowa (Zin)

Impedancja wejściowa definiuje się jako stosunek napięcia wejściowego do prądu wejściowego. Impedancja wejściowa idealnego op amp jest nieskończona. To oznacza, że nie ma prądu płynącego w obwodzie wejściowym. Jednak rzeczywiste op amp mają pewien prąd płynący w obwodzie wejściowym o wielkości od kilku pikokulombów do kilku milikulombów.

Impedancja wyjściowa (Zout)

Impedancja wyjściowa definiuje się jako stosunek napięcia wyjściowego do prądu wejściowego. Impedancja wyjściowa idealnego op amp wynosi zero, jednak rzeczywiste op amp mają impedancję wyjściową od 10 do 20 kΩ. Idealny op amp zachowuje się jak idealne źródło napięcia dostarczające prąd bez jakichkolwiek strat wewnętrznych. Wewnętrzne opory zmniejszają napięcie dostępne dla obciążenia.

Pasmo przenoszenia (BW)

Idealny op amp ma nieskończone pasmo przenoszenia, co oznacza, że może wzmacniać dowolne sygnały od DC do najwyższych częstotliwości AC bez jakichkolwiek strat. Dlatego mówimy, że idealny op amp ma nieskończoną odpowiedź częstotliwościową. W rzeczywistych op amp pasmo przenoszenia jest ogólnie ograniczone. Ograniczenie zależy od iloczynu pasma przenoszenia (GB). GB definiuje się jako częstotliwość, przy której wzmocnienie wzmacniacza staje się jednostkowe.

Napęd przesunięcia (Vio)

Napęd przesunięcia idealnego op amp wynosi zero, co oznacza, że napięcie wyjściowe będzie zerowe, jeśli różnica między wejściem odwracającym a wejściem nieodwracającym wynosi zero. Jeśli oba terminale są zgroundowane, napięcie wyjściowe będzie zerowe. Ale rzeczywiste op amp mają napęd przesunięcia.

Stosunek odrzucania trybu wspólnego (CMRR)

Tryb wspólny odnosi się do sytuacji, gdy to samo napięcie jest zastosowane do wejścia odwracającego i wejścia nieodwracającego op amp. Odrzucanie trybu wspólnego odnosi się do zdolności op amp do odrzucenia sygnału trybu wspólnego. Teraz jesteśmy w stanie zrozumieć termin stosunek odrzucania trybu wspólnego.
Stosunek odrzucania trybu wspólnego odnosi się do miary zdolności op amp do odrzucenia sygnału trybu wspólnego. Matematycznie definiuje się go jako

Gdzie, AD to wzmocnienie różnicowe op amp, ∞ dla idealnego op amp.
ACM odnosi się do wzmocnienia trybu wspólnego op amp.
CMRR idealnego op amp wynosi ∞. To oznacza, że jest w stanie odrzucić wszystkie sygnały trybu wspólnego. Zgodnie ze wzorem, AD jest nieskończone dla idealnego op amp, a ACM wynosi zero. Stąd CMRR idealnego op amp wynosi nieskończoność. Dlatego odrzuci każdy sygnał, który jest wspólny dla obu wejść.
Jednak rzeczywiste op amp mają skończony CMRR i nie odrzucają wszystkich sygnałów trybu wspólnego.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt.