Kako deluje operacijski posiljalec (O-Pamp)

Kako deluje operacijski posiljalec?

Operacijski posiljalec (Op-Amp) je visoko integrirana elektronska komponenta, ki se široko uporablja v vezjih za posiljanje signala, filtriranje, integriranje, diferenciranje in mnoge druge aplikacije. Njegova osrednja funkcija je posiljanje razlike napetosti med njegovima dvema vhodnima terminaloma. Tukaj je razlaga, kako deluje operacijski posiljalec in ključne koncepte:

1. Osnovna struktura

• Operacijski posiljalec običajno ima pet pinov:

• Nenihačni vhod (V+): Pozitivni vhodni terminal.

• Nihačni vhod (V−): Negativni vhodni terminal.

• Izhod (Vout): Posilen izhodni signal.

• Pozitivna napajalna napetost (Vcc): Pozitivna napajalna napetost.

• Negativna napajalna napetost (Vee): Negativna napajalna napetost.

2. Načelo delovanja

Predpostavke za idealni operacijski posiljalec

• Neskončen pojav: V idealnem primeru je pojav A operacijskega posiljalca neskončen.

• Neskončna vhodna upornost: Vhodna upornost Rin je neskončna, kar pomeni, da je vhodni tok skoraj nič.

• Neničelna izhodna upornost: Izhodna upornost Rout je nič, kar pomeni, da lahko izhodni tok proizvoljno naraste brez vpliva na izhodno napetost.

• Neskončna pasovna širina: V idealnem primeru lahko operacijski posiljalec deluje na vseh frekvencah brez omejitev.

Značilnosti realnega operacijskega posiljalca

• Končen pojav: V praksi je pojav A operacijskega posiljalca končen, običajno v obsegu od desetine do desetine šeste potence.

• Končna vhodna upornost: Dejanska vhodna upornost ni neskončna, ampak zelo visoka (na ravni megohmov).

• Neničelna izhodna upornost: Dejanska izhodna upornost ni nič, ampak zelo nizka.

• Končna pasovna širina: Dejanska pasovna širina operacijskega posiljalca je omejena, običajno v obsegu od stotin kilohertsov do megahertsov.

3. Osnovni načini delovanja

Otvorena zanka

Pojav v odprti zanki: V odprti zanki operacijski posiljalec neposredno posili diferencialno vhodno napetost

Nasičenost: Zaradi visokega pojave A celo majhna razlika vhodnih napetosti lahko povzroči, da izhodna napetost doseže meje napajalnih napetosti (tj. Vcc ali Vee).

Zaprta zanka

Negativna povratna zveza: S uvedbo negativne povratne zveze se pojav operacijskega posiljalca lahko nadzira, da deluje v razumnem obsegu.

Negativna povratna zanka: Značilni vezji s negativno povratno zvezo so obrnljivi posiljalki, neobrnljivi posiljalki in diferencialni posiljalki.

Virtualni kratki krog in virtualni odprt krog: V vezjih s negativno povratno zanko so napetosti na dveh vhodnih terminalih operacijskega posiljalca skoraj enaki (virtualni kratki krog), in vhodni tok je skoraj nič (virtualni odprt krog).

4. Značilni vezji

Obrnljivi posiljalec

Struktura vezja: Vhodni signal gre preko upornika R1 na nihačni vhod V−, in povratni upornik Rf povezuje izhod Vout s nihačnim vhodom V−.

Neobrnljivi posiljalec

Struktura vezja: Vhodni signal gre preko upornika R1 na nenihačni vhod V+, in povratni upornik Rf povezuje izhod Vout s nihačnim vhodom V−.

Diferencialni posiljalec

Struktura vezja: Dva vhodna signala se uporabljata na nenihačni vhod V+ in nihačni vhod V−, in povratni upornik Rf povezuje izhod Vout s nihačnim vhodom V−.

5. Povzetek

Operacijski posiljalec deluje tako, da posili razliko napetosti med svojima dvema vhodnima terminaloma, z osrednjo funkcionalnostjo, ki temelji na visokem pojavu in mehanizmu negativne povratne zveze. Z uporabo različnih vezjih lahko operacijski posiljalki opravljajo različne funkcije, kot so posiljanje, filtriranje, integriranje in diferenciranje. Razumevanje načela delovanja in značilnih vezjih operacijskih posiljalcev je ključno za oblikovanje in odpravljanje napak v različnih elektronskih sistemih.