Как работува оперативен амплификатор (O- Pamp)?

Как функционира оперативниот амплификатор?

Оперативниот амплификатор (оп-амп) е високо интегриран електронски компонент широко користен во кола за подигнување на сигнал, филтрирање, интеграција, диференцирање и многу други применувања. Неговата основна функција е да подигне разликата во напон помеѓу неговите две входни терминали. Еве објаснување за тоа како функционира оперативниот амплификатор и клучните концепти:

1. Основна структура

• Оперативниот амплификатор типички има пет пинови:

• Неинверзен вход (V+): Позитивен входен терминал.

• Инверзен вход (V−): Негативен входен терминал.

• Излез (Vout): Подигнат излезн signal.

• Позитивно опремување (Vcc): Позитивен напон на опремување.

• Негативно опремување (Vee): Негативен напон на опремување.

2. Принцип на работа

Претпоставки за идеален оперативен амплификатор

• Бесконечен кофициент на подигнување: Идеално, кофициентот A на оп-амп е бесконечен.

• Бесконечна входна импеданца: Входната импеданца Rin е бесконечна, што значи дека входниот строј е скоро нула.

• Нулта излезнa импеданца: Излезната импеданца Rout е нула, што значи дека излезната ток може да биде произволно голем без да се влијае на излезната напон.

• Бесконечен поjasen: Идеално, оп-амп може да работи на сите фреквенции без никакви ограничувања.

Кarakтеристики на реален оперативен амплификатор

• Конечен кофициент на подигнување: На практика, кофициентот A на оп-амп е конечен, типично во опсег од десет на петата моќ до десет на шестата моќ.

• Конечна входна импеданца: Реалната входна импеданца не е бесконечна, но е висока (на ниво на мегоми).

• Ненулта излезнa импеданца: Реалната излезната импеданца не е нула, но е врло ниска.

• Конечен поjasen: Реалниот поjasен на оп-амп е ограничен, типично во опсег од стотици килохерц до мегахерц.

3. Основни режими на работа

Отворена кола конфигурација

Подигнат кофициент во отворена кола: Во конфигурација со отворена кола, кофициентот A на оп-амп директно подигнува диференцијалниот входен напон

Сатурација: Збогоди на високиот кофициент A, дури и мал разлик во входниот напон може да причини излезната напон да достигне границите на напоните на опремување (т.е. Vcc или Vee).

Затворена кола конфигурација

Негативна обратна врска: Со воведување на негативна обратна врска, кофициентот на подигнување на оп-амп може да се контролира да работи во разумен опсег.

Циркуит со негативна обратна врска: Обични циркуити со негативна обратна врска вклучуваат инверзни амплификатори, неинверзни амплификатори и диференцијални амплификатори.

Виртуелен кратки замик и виртуелен отворен: Во циркуити со негативна обратна врска, напоните на двата входни терминали на оп-амп се приближно еднакви (виртуелен кратки замик), а входниот строј е приближно нула (виртуелен отворен).

4. Обични применети циркуити

Инверзен амплификатор

Структура на циркуит: Входниот сигнал е поднесен низ резистор R1 до инверзниот вход V−, а резисторот за обратна врска Rf поврзува излезот Vout до инверзниот вход V−.

Vout до инверзниот вход V−.

Неинверзен амплификатор

Структура на циркуит: Входниот сигнал е поднесен низ резистор R1 до неинверзниот вход V+, а резисторот за обратна врска Rf поврзува излезот Vout до инверзниот вход V−.

Диференцијален амплификатор

Структура на циркуит: Два входни сигнали се применети на неинверзниот вход V+ и инверзниот вход V−, а резисторот за обратна врска Rf поврзува излезот Vout до инверзниот вход V−.

5. Сума

Оперативниот амплификатор функционира со подигнување на разликата во напон помеѓу неговите две входни терминали, со основна функционалност базирана на висок кофициент на подигнување и механизми на негативна обратна врска. Со користење на различни конфигурации на циркуит, оп-амповите можат да извршуваат различни функции како подигнување, филтрирање, интеграција и диференцирање. Разбирањето на принципите на работа и обичните применети циркуити на оп-амповите е важно за дизајнирање и троблешутинг на различни електронски системи.