Paano gumagana ang operation amplifier (O- Pamp)?

Paano Gumagana ang Operational Amplifier?

Ang operational amplifier (Op-Amp) ay isang highly integrated na electronic component na malawakang ginagamit sa mga circuit para sa pag-extend ng signal, filtering, integration, differentiation, at marami pang ibang aplikasyon. Ang pangunahing tungkulin nito ay palakihin ang pagkakaiba ng voltage sa pagitan ng kanyang dalawang input terminals. Narito ang isang paliwanag kung paano gumagana ang operational amplifier at ang mga pangunahing konsepto:

1. Pambansang Estruktura

• Karaniwang may limang pins ang operational amplifier:

• Non-Inverting Input (V+): Positibong input terminal.

• Inverting Input (V−): Negatibong input terminal.

• Output (Vout ): Nilalakihang output signal.

• Positive Supply (Vcc ): Positibong supply voltage.

• Negative Supply (Vee ): Negatibong supply voltage.

2. Pamamaraan ng Paggana

Mga Assumptions para sa Ideal na Operational Amplifier

• Walang Hanggang Gain: Sa ideal, ang gain A ng op-amp ay walang hanggan.

• Walang Hanggang Input Impedance: Ang input impedance Rin ay walang hanggan, nangangahulugan na halos zero ang input current.

• Zero Output Impedance: Ang output impedance Rout ay zero, nangangahulugan na ang output current ay maaaring lubhang malaki nang hindi maapektuhan ang output voltage.

• Walang Hanggang Bandwidth: Sa ideal, maaaring mag-operate ang op-amp sa lahat ng frequency nang walang limitasyon.

Mga Katangian ng Totoong Operational Amplifier

• May Limitadong Gain: Sa praktikal, ang gain A ng op-amp ay may limitado, karaniwang nasa rango mula Ten to the fifth power hanggang Ten to the sixth power.

• May Limitadong Input Impedance: Ang aktwal na input impedance ay hindi walang hanggan ngunit napakataas (megohms level).

• Hindi Zero Output Impedance: Ang aktwal na output impedance ay hindi zero ngunit napakababa.

• May Limitadong Bandwidth: Ang aktwal na bandwidth ng op-amp ay may limitado, karaniwang nasa rango mula hundreds of kilohertz hanggang megahertz.

3. Mga Pambansang Mode ng Paggana

Open-Loop Configuration

Open-Loop Gain: Sa open-loop configuration, ang gain A ng op-amp ay direkta na nilalakihang ang differential input voltage

Saturation: Dahil sa mataas na gain A, kahit maliit na input voltage difference ay maaaring sanhi ng output voltage na umabot sa limitasyon ng supply voltages (i.e., Vcc o Vee ).

Closed-Loop Configuration

Negative Feedback: Sa pamamagitan ng pagpasok ng negative feedback, maaaring kontrolin ang gain ng op-amp upang gumana sa reasonable range.

Negative Feedback Circuit: Ang karaniwang negative feedback circuits ay kinabibilangan ng inverting amplifiers, non-inverting amplifiers, at differential amplifiers.

Virtual Short at Virtual Open: Sa negative feedback circuits, halos pantay ang voltages sa dalawang input terminals ng op-amp (virtual short), at halos zero ang input current (virtual open).

4. Karaniwang Application Circuits

Inverting Amplifier

Circuit Structure: Ang input signal ay ipinapasa sa pamamagitan ng resistor R1 patungo sa inverting input V − , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output Vout patungo sa inverting input V- .

Non-Inverting Amplifier

Circuit Structure: Ang input signal ay ipinapasa sa pamamagitan ng resistor R1 patungo sa non-inverting input V + , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output Vout patungo sa inverting input V− .

Differential Amplifier

Circuit Structure: Dalawang input signals ay ipinapasa sa non-inverting input V+ at inverting input V− , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output V out patungo sa inverting input V − .

5. Buod

Gumagana ang operational amplifier sa pamamagitan ng paglalakihang ng pagkakaiba ng voltage sa pagitan ng kanyang dalawang input terminals, na may core functionality na nakabase sa mataas na gain at negative feedback mechanisms. Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang circuit configurations, maaaring gawin ng op-amps ang iba't ibang functions tulad ng amplification, filtering, integration, at differentiation. Mahalaga ang pag-unawa sa mga working principles at common application circuits ng op-amps para sa pag-disenyo at troubleshooting ng iba't ibang electronic systems.