Kako radi operativni pojačavač (O- Pamp)

Kako radi operacioni pojačavač?

Operacioni pojačavač (Op-Amp) je visoko integrirani elektronski komponenta široko korišćen u sklopovima za pojačanje signala, filtriranje, integraciju, diferencijaciju i mnoge druge primene. Njegov primarni zadatak je pojačati razliku naponova između njegovih dva ulazna terminala. Evo objašnjenja kako operacioni pojačavač radi i ključnih koncepta:

1. Osnovna struktura

• Operacioni pojačavač tipično ima pet pinova:

• Nepreokrenuti ulaz (V+): Pozitivni ulazni terminal.

• Preokrenuti ulaz (V−): Negativni ulazni terminal.

• Izlaz (Vout): Pojačani izlazni signal.

• Pozitivno napajanje (Vcc): Pozitivni napon napajanja.

• Negativno napajanje (Vee): Negativni napon napajanja.

2. Način rada

Pretpostavke za idealni operacioni pojačavač

• Beskonačan pojačak: Idealno, pojačak A op-aampa je beskonačan.

• Beskonačna ulazna impedansa: Ulazna impedansa Rin je beskonačna, što znači da je ulazni tok gotovo nula.

• Nula izlazna impedansa: Izlazna impedansa Rout je nula, što znači da izlazni tok može biti proizvoljno veliki bez uticaja na izlazni napon.

• Beskonačan opseg frekvencija: Idealno, op-aamp može raditi na svim frekvencijama bez ikakvih ograničenja.

Karakteristike stvarnog operacionog pojačavača

• Konačan pojačak: U praksi, pojačak A op-aampa je konačan, obično u opsegu od desetina na petu do desetina na šestu snagu.

• Konačna ulazna impedansa: Stvarna ulazna impedansa nije beskonačna, ali je vrlo visoka (nivo megohma).

• Nenižero izlazna impedansa: Stvarna izlazna impedansa nije nula, ali je vrlo niska.

• Konačan opseg frekvencija: Stvarni opseg frekvencija op-aampa je ograničen, obično u opsegu od stotina kilohercija do megahercija.

3. Osnovni režimi rada

Konfiguracija otvorenog kruga

Pojačak otvorenog kruga: U konfiguraciji otvorenog kruga, pojačak A op-aampa direktno pojačava diferencijalni ulazni napon

Zasićenje: Zbog visokog pojačka A, čak i mali ulazni naponski razliku može dovesti do toga da izlazni napon dostigne granice napona napajanja (tj. Vcc ili Vee).

Konfiguracija zatvorenog kruga

Negativna povratna veza: Uvođenjem negativne povratne veze, pojačak op-aampa se može kontrolisati da radi unutar razumne granice.

Sklopovi s negativnom povratnom vezom: Uobičajeni sklopovi s negativnom povratnom vezom uključuju inverzne pojačavače, neinverzne pojačavače i diferencijalne pojačavače.

Virtualni kratko spoj i virtualno otvoreno: U sklopovima s negativnom povratnom vezom, naponi na dva ulazna terminala op-aampa su gotovo jednaki (virtualni kratko spoj), a ulazni tok je gotovo nula (virtualno otvoreno).

4. Uobičajeni primenjivi sklopovi

Inverzni pojačavač

Struktura sklopa: Ulazni signal se prenosi kroz otpornik R1 na preokrenuti ulaz V−, a povratni otpornik Rf povezuje izlaz Vout sa preokrenutim ulazom V−.

Neinverzni pojačavač

Struktura sklopa: Ulazni signal se prenosi kroz otpornik R1 na nepreokrenuti ulaz V+, a povratni otpornik Rf povezuje izlaz Vout sa preokrenutim ulazom V−.

Diferencijalni pojačavač

Struktura sklopa: Dva ulazna signala se primenjuju na nepreokrenuti ulaz V+ i preokrenuti ulaz V−, a povratni otpornik Rf povezuje izlaz Vout sa preokrenutim ulazom V−.

5. Zaključak

Operacioni pojačavač radi tako što pojačava razliku naponova između svojih dva ulazna terminala, a njegova osnovna funkcionalnost se zasniva na visokom pojačku i mehanizmima negativne povratne veze. Koristeći različite konfiguracije sklopova, op-aampovi mogu obavljati različite funkcije kao što su pojačanje, filtriranje, integracija i diferencijacija. Razumevanje principa rada i uobičajenih primenjivih sklopova op-aampa je esencijalno za dizajniranje i otklanjanje grešaka u različitim elektronskim sistemima.