คุณลักษณะของอ็อปแอมป์

แอมปลิฟายเออร์ปฏิบัติการหรือโอปแอมพ์ เป็นอุปกรณ์เชิงเส้นที่สามารถให้การขยายสัญญาณ DC ได้อย่างสมบูรณ์แบบ พวกเขาเป็นอุปกรณ์ที่ขยายแรงดันโดยใช้อุปกรณ์ป้อนกลับภายนอก เช่น ตัวต้านทาน หรือ ตัวเก็บประจุ โอปแอมพ์เป็นอุปกรณ์ที่มีสามขา คือขาป้อนข้อมูลย้อนกลับ (inverting input) ขาป้อนข้อมูลตรง (non-inverting input) และขาเอาต์พุต ด้านล่างนี้คือแผนภาพของโอปแอมพ์ที่พบได้ทั่วไป:

จากแผนภาพ คุณจะเห็นว่าโอปแอมพ์มีสามขาสำหรับการป้อนข้อมูลและเอาต์พุต และสองขาสำหรับแหล่งจ่ายไฟ
ก่อนที่เราจะเข้าใจการทำงานของโอปแอมพ์ เราต้องเรียนรู้เกี่ยวกับ คุณสมบัติของโอปแอมพ์ เราจะอธิบายทีละคุณสมบัติ:

การขยายแรงดันแบบวงจรเปิด (A)

การขยายแรงดันแบบวงจรเปิดโดยไม่มีการป้อนกลับสำหรับ โอปแอมพ์แบบอุดมคติ มีค่าอนันต์ แต่ค่าทั่วไปของการขยายแรงดันแบบวงจรเปิดสำหรับโอปแอมพ์จริงอยู่ระหว่าง 20,000 ถึง 2,00,000 ให้แรงดันป้อนข้อมูลเป็น Vin ให้ A เป็นการขยายแรงดันแบบวงจรเปิด แล้วแรงดันเอาต์พุตจะเป็น Vout = AVin ค่าของ A โดยทั่วไปอยู่ในช่วงที่ระบุไว้ข้างต้น แต่สำหรับโอปแอมพ์แบบอุดมคติ ค่าของ A จะเป็นอนันต์

ความต้านทานทางเข้า (Zin)

ความต้านทานทางเข้าถูกกำหนดเป็นแรงดันทางเข้าหารด้วยกระแสทางเข้า ความต้านทานทางเข้าของโอปแอมพ์แบบอุดมคติเป็นอนันต์ ซึ่งหมายความว่าไม่มีกระแสไหลผ่านวงจรทางเข้า อย่างไรก็ตาม โอปแอมพ์จริงมีกระแสบางส่วนไหลผ่านวงจรทางเข้าประมาณไม่กี่พิโคแอมป์ถึงไม่กี่มิลลิแอมป์

ความต้านทานทางออก (Zout)

ความต้านทานทางออกถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างแรงดันทางออกกับกระแสทางเข้า ความต้านทานทางออกของโอปแอมพ์แบบอุดมคติเป็นศูนย์ แต่โอปแอมพ์จริงมีความต้านทานทางออกประมาณ 10-20 kΩ โอปแอมพ์แบบอุดมคติทำงานเหมือนแหล่งกำเนิดแรงดันที่สมบูรณ์แบบ ที่ส่งมอบกระแสโดยไม่มีการสูญเสียภายใน ความต้านทานภายในลดแรงดันที่พร้อมให้กับโหลด

ความกว้างของแถบความถี่ (BW)

โอปแอมพ์แบบอุดมคติมีความกว้างของแถบความถี่ที่ไม่จำกัด ซึ่งหมายความว่าสามารถขยายสัญญาณใด ๆ ตั้งแต่ DC ถึง AC ความถี่สูงสุดโดยไม่มีการสูญเสีย ดังนั้น โอปแอมพ์แบบอุดมคติจึงมีการตอบสนองความถี่ที่ไม่จำกัด ในโอปแอมพ์จริง ความกว้างของแถบความถี่มักจะจำกัด ข้อจำกัดนี้ขึ้นอยู่กับผลคูณของความถี่และความขยาย (GB) ซึ่ง GB ถูกกำหนดเป็นความถี่ที่ความขยายของแอมปลิฟายเออร์เท่ากับ 1

แรงดันออฟเซ็ต (Vio)

แรงดันออฟเซ็ตของ โอปแอมพ์แบบอุดมคติ เป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าแรงดันเอาต์พุตจะเป็นศูนย์หากความแตกต่างระหว่างขาป้อนข้อมูลย้อนกลับและขาป้อนข้อมูลตรงเป็นศูนย์ หากทั้งสองขาถูกต่อลงกราวด์ แรงดันเอาต์พุตจะเป็นศูนย์ แต่โอปแอมพ์จริงมีแรงดันออฟเซ็ต

อัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วม (CMRR)

โหมดร่วมหมายถึงสถานการณ์ที่แรงดันเดียวกันถูกนำไปยังขาป้อนข้อมูลย้อนกลับและขาป้อนข้อมูลตรงของ โอปแอมพ์ การปฎิเสธโหมดร่วมหมายถึงความสามารถของโอปแอมพ์ในการปฎิเสธสัญญาณโหมดร่วม ตอนนี้เราสามารถเข้าใจคำว่าอัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วมได้
อัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วมหมายถึงการวัดความสามารถของโอปแอมพ์ในการปฎิเสธสัญญาณโหมดร่วม ทางคณิตศาสตร์ถูกกำหนดเป็น

เมื่อ AD คือการขยายความแตกต่างของโอปแอมพ์ ซึ่งเป็นอนันต์สำหรับ โอปแอมพ์แบบอุดมคติ
ACM หมายถึงการขยายโหมดร่วมของโอปแอมพ์
อัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วมของโอปแอมพ์แบบอุดมคติเป็นอนันต์ ซึ่งหมายความว่าสามารถปฎิเสธสัญญาณโหมดร่วมทั้งหมด จากรูปสูตร เราสามารถเห็นว่า AD เป็นอนันต์สำหรับโอปแอมพ์แบบอุดมคติ และ ACM เป็นศูนย์ ดังนั้น อัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วมของโอปแอมพ์แบบอุดมคติจึงเป็นอนันต์ ดังนั้น จะปฎิเสธสัญญาณใด ๆ ที่เป็นโหมดร่วม
อย่างไรก็ตาม โอปแอมพ์จริงมีอัตราส่วนการปฎิเสธโหมดร่วมที่จำกัด และไม่สามารถปฎิเสธสัญญาณโหมดร่วมทั้งหมดได้

คำชี้แจง: ขอให้เคารพต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ