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 pagsasapat ng signal, pag-filter, integration, differentiation, at iba pang mga aplikasyon. Ang pangunahing tungkulin nito ay ang pag-sapat ng 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. Basic Structure
Karaniwang may limang pins ang isang operational amplifier:
Non-Inverting Input (V+): Positibong input terminal.
Inverting Input (V−): Negatibong input terminal.
Output (Vout ): Sapat na output signal.
Positive Supply (Vcc ): Positibong power supply voltage.
Negative Supply (Vee ): Negatibong power supply voltage.
2. Working Principle
Mga Assumptions para sa Ideal Operational Amplifier
Infinite Gain: Sa ideal, ang gain A ng op-amp ay walang hanggan.
Infinite 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 maaaring abitrarily large ang output current nang hindi maapektuhan ang output voltage.
Infinite Bandwidth: Sa ideal, maaaring mag-operate ang op-amp sa lahat ng frequencies nang walang limitasyon.
Characteristics ng Real Operational Amplifier
Finite Gain: Sa praktikal, ang gain A ng op-amp ay may limitasyon, karaniwang nasa range mula Ten to the fifth power hanggang Ten to the sixth power.
Finite Input Impedance: Ang aktwal na input impedance ay hindi walang hanggan ngunit napakataas (megohms level).
Non-Zero Output Impedance: Ang aktwal na output impedance ay hindi zero ngunit napakababa.
Finite Bandwidth: Ang aktwal na bandwidth ng op-amp ay may limitasyon, karaniwang nasa range mula hundreds of kilohertz hanggang megahertz.
3. Basic Operating Modes
Open-Loop Configuration
Open-Loop Gain: Sa open-loop configuration, ang gain A ng op-amp ay direkta nagsasapat ng differential input voltage.
Saturation: Dahil sa mataas na gain A, kahit na maliit na input voltage difference ay maaaring magsanhi ng output voltage na umabot sa limits ng power supply voltages (i.e., Vcc or Vee ).
Closed-Loop Configuration
Negative Feedback: Sa pamamagitan ng pag-introduce ng negative feedback, maaaring kontrolin ang gain ng op-amp upang gumana nang nasa reasonable range.
Negative Feedback Circuit: Common negative feedback circuits include inverting amplifiers, non-inverting amplifiers, and differential amplifiers.
Virtual Short and Virtual Open: Sa negative feedback circuits, halos equal ang voltages sa dalawang input terminals ng op-amp (virtual short), at halos zero ang input current (virtual open).
4. Common Application Circuits
Inverting Amplifier
Circuit Structure: Ang input signal ay ipinasok sa pamamagitan ng resistor R1 sa inverting input V − , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output Vout sa inverting input V- .
Non-Inverting Amplifier
Circuit Structure: Ang input signal ay ipinasok sa pamamagitan ng resistor R1 sa non-inverting input V + , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output Vout sa inverting input V− .
Differential Amplifier
Circuit Structure: Dalawang input signals ay ipinasok sa non-inverting input V+ at inverting input V− , at ang feedback resistor Rf ay konektado ang output V out sa inverting input V − .
5. Summary
Gumagana ang operational amplifier sa pamamagitan ng pag-sapat ng pagkakaiba ng voltage sa pagitan ng kanyang dalawang input terminals, na may core functionality na nakadepende sa high gain at negative feedback mechanisms. Sa pamamagitan ng iba't ibang circuit configurations, maaaring gawin ng op-amps ang iba't ibang functions tulad ng pagsasapat, pag-filter, integration, at differentiation. Mahalaga ang pag-unawa sa working principles at common application circuits ng op-amps para sa pag-disenyo at troubleshooting ng iba't ibang electronic systems.
