Milyen működési elv alapján nyílt gyertyaerősítő (O- Pamp)?

Hogyan működik egy operációs erősítő?

Egy operációs erősítő (Op-Amp) egy nagyon integrált elektronikus komponens, amely széles körben használatos áramkörökben jel erősítésére, szűrésére, integrálására, differenciálására és sok más alkalmazáshoz. Főbb funkciója az, hogy megerősíti a két bemeneti terminálán lévő feszültségkülönbséget. Íme egy magyarázat arról, hogyan működik egy operációs erősítő, valamint a kulcsfontosságú fogalmak:

1. Alapvető szerkezet

• Egy operációs erősítő általában öt csapáttal rendelkezik:

• Nem inverz bemenet (V+): Pozitív bemeneti terminál.

• Inverz bemenet (V−): Negatív bemeneti terminál.

• Kimenet (Vout): Erodyített kimeneti jel.

• Pozitív tápellátás (Vcc): Pozitív tápfeszültség.

• Negatív tápellátás (Vee): Negatív tápfeszültség.

2. Működési elv

Feltevések egy ideális operációs erősítő esetén

• Végtelen erősítés: Az op-amp ideális erősítése A végtelen.

• Végtelen bemeneti impedancia: A bemeneti impedancia Rin végtelen, ami azt jelenti, hogy a bemeneti áram majdnem nulla.

• Nulla kimeneti impedancia: A kimeneti impedancia Rout nulla, ami azt jelenti, hogy a kimeneti áram tetszőlegesen nagy lehet anélkül, hogy befolyásolná a kimeneti feszültséget.

• Végtelen sávszélesség: Az op-amp ideálisan minden frekvencián működhet korlátok nélkül.

Valódi operációs erősítő jellemzői

• Véges erősítés: Gyakorlatban az op-amp erősítése A véges, általában 10^5-től 10^6-ig terjed.

• Véges bemeneti impedancia: A valódi bemeneti impedancia nem végtelen, de nagyon magas (megohmos szint).

• Nem nulla kimeneti impedancia: A valódi kimeneti impedancia nem nulla, de nagyon alacsony.

• Véges sávszélesség: Az op-amp valódi sávszélessége korlátozott, általában százaljai kilohertztól megahertzig terjed.

3. Alapvető működési módok

Nyilt hurok konfiguráció

Nyilt hurok erősítés: Nyilt hurok konfigurációban az op-amp erősítése A közvetlenül megerősíti a differenciális bemeneti feszültséget

Sättítés: A magas erősítés A miatt, még a kis bemeneti feszültségkülönbség is okozhatja, hogy a kimeneti feszültség elérje a tápfeszültségek határértékét (azaz Vcc vagy Vee).

Zárt hurok konfiguráció

Negatív visszacsatolás: A negatív visszacsatolás bevezetésével az op-amp erősítését lehet ellenőrizni, hogy működjön megfelelő tartományban.

Negatív visszacsatolási áramkör: Gyakori negatív visszacsatolási áramkörök közé tartoznak az inverz erősítő, a nem inverz erősítő és a differenciális erősítő.

Létesült rövidzárlat és nyitott záró: A negatív visszacsatolási áramkörökben az op-amp két bemeneti terminálán lévő feszültségek majdnem egyenlőek (létesült rövidzárlat), és a bemeneti áram majdnem nulla (nyitott záró).

4. Gyakori alkalmazási áramkörök

Inverz erősítő

Áramkör szerkezete: A bemeneti jel R1 ellenálláson keresztül jut el az inverz bemenethez V − , és egy visszacsatolási ellenállás Rf csatlakoztatja a kimenetet Vout -et az inverz bemenethez V- .

Nem inverz erősítő

Áramkör szerkezete: A bemeneti jel R1 ellenálláson keresztül jut el a nem inverz bemenethez V + , és egy visszacsatolási ellenállás Rf csatlakoztatja a kimenetet Vout -et az inverz bemenethez V− .

Differenciális erősítő

Áramkör szerkezete: Két bemeneti jel kerül a nem inverz bemenetre V+ és az inverz bemenetre V− , és egy visszacsatolási ellenállás Rf csatlakoztatja a kimenetet V out -et az inverz bemenethez V − .

5. Összefoglalás

Egy operációs erősítő működése a két bemeneti terminálán lévő feszültségkülönbség erősítésén alapszik, ahol a fő funkció a magas erősítés és a negatív visszacsatolás. Különböző áramkör konfigurációk használatával az op-ampok különböző funkciókat vehetnek igénybe, mint például erősítés, szűrés, integrálás és differenciálás. Az op-ampok működési elveinek és gyakori alkalmazási áramköröknek a megértése létfontosságú a különböző elektronikus rendszerek tervezéséhez és hibaelhárításához.