Afin de mieux en savoir plus sur les amplificateurs opérationnels, ce qui suit 16 Les questions et réponses peuvent rapidement vous familiariser avec les bases des amplificateurs opérationnels.
1. En général, Il y aura une résistance à l'équilibre dans l'inversion / circuit amplificateur en phase. Quelle est la fonction de cette résistance d'équilibre?
(1) Fournir une polarisation statique appropriée pour les transistors à l'intérieur de la puce.
Les circuits à l'intérieur de la puce sont généralement directement couplés, qui peut ajuster automatiquement le point de travail statique. Cependant, si une broche d'entrée est directement connectée à l'alimentation ou à la masse, sa fonction de réglage automatique est anormale, parce que les transistors à l'intérieur de la puce ne peuvent pas augmenter la tension du fil de terre ou abaisser la tension de l'alimentation, ce qui conduit à la puce ne peut pas remplir les conditions de court-circuit virtuel et de pause virtuelle, Le circuit doit être analysé séparément.
(2) Pour éliminer l'influence du courant de base statique sur la tension de sortie, l'amplitude doit être équilibrée avec la résistance équivalente du chemin CC externe aux deux bornes d'entrée, ce qui explique aussi son nom.
2. Quelle est la fonction d'un amplificateur opérationnel proportionnel en phase avec un condensateur sur la résistance de rétroaction[/ H1] (1) la résistance de rétroaction et le condensateur forment un filtre passe-haut, particulièrement puissant pour l'amplification locale des hautes fréquences.
(2) Empêcher l’auto-excitation.
Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel
3. Quelles sont les conséquences si le circuit amplificateur en phase de l'amplificateur opérationnel n'est pas connecté à la résistance d'équilibre?
Brûler l'amplificateur opérationnel peut endommager l'amplificateur opérationnel, et la résistance peut jouer le rôle de division de tension.
4. Quel rôle la résistance pull-down peut-elle jouer pour remonter le condensateur à l'entrée de l'amplificateur opérationnel?
Il s'agit de résoudre le problème des commentaires positifs et des commentaires négatifs., qui dépend de la connexion spécifique. Par exemple, si je prends le signal de tension d'entrée actuel et le signal de tension de sortie, puis retirez un fil à l'extrémité de sortie pour le connecter à la section d'entrée, alors à cause de la résistance ci-dessus, une partie du signal de sortie obtient une valeur de tension après avoir traversé la résistance, shunter la tension d'entrée pour réduire la tension d'entrée, ce qui est une rétroaction négative. Parce que le signal émis par la source de signal est toujours constant, le signal de sortie peut être corrigé par une rétroaction négative.
5. L'amplificateur opérationnel est connecté à un intégrateur. Quel est le rôle de la résistance parallèle RF aux deux extrémités du condensateur d'intégration?
La résistance de décharge est utilisée pour empêcher la tension de sortie de devenir incontrôlable.
6. Pourquoi les résistances et les condensateurs sont-ils généralement connectés en série à l'entrée des amplificateurs opérationnels?
Si vous êtes familier avec le circuit interne de l'amplificateur opérationnel, vous saurez que peu importe quel amplificateur opérationnel est composé de plusieurs transistors ou tubes MOS. En l'absence de composants externes, l'amplificateur opérationnel est un comparateur. Lorsque la tension à la borne en phase est élevée, il produira un niveau similaire à la tension positive, et vice versa… Mais cet amplificateur opérationnel semble de peu d'utilité. Uniquement lorsqu'un circuit externe est formé sous forme de rétroaction, l'amplificateur opérationnel peut-il avoir les fonctions d'amplification, inversion et ainsi de suite
7. Quelles sont les conséquences si la résistance d'équilibre du circuit d'amplification en phase de l'amplificateur opérationnel est fausse?
(1) La borne inverseuse en phase est déséquilibrée, et il y aura également une sortie lorsque l'entrée est 0. Lorsque le signal d’entrée est entré, la valeur de sortie est toujours un nombre fixe plus grand (ou plus petit) que la valeur de sortie théorique.
(2) L'erreur causée par le courant de polarisation d'entrée ne peut pas être éliminée.
8. Quel est le facteur d'amplification d'un amplificateur opérationnel intégré idéal, quelle est l'impédance d'entrée, et quelle est la tension entre l'entrée en phase et l'entrée inverseuse?
Le grossissement est l'infini, l'impédance d'entrée est infinitésimale, et la tension entre l'entrée de même sens et l'entrée inverse est presque la même (pas 0!!! (10V à l'extrémité opposée et 9,99999v à l'extrémité opposée)
9. Excusez-moi, pourquoi le gain en boucle ouverte d'un amplificateur opérationnel idéal est-il infini?
(1) Le gain réel en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel est supérieur à 100000, ce qui est très, très grand. Donc, le gain en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel réel est imaginé comme l'infini, et le terrain virtuel est dérivé.
(2) La masse virtuelle dérivée est uniquement destinée à l'amplificateur inverseur.
On voit dans le livre que le gain en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel est infini, de sorte que lorsque nous concevons le circuit, le gain en boucle fermée ne peut pas être limité par le gain en boucle ouverte, mais cela dépend uniquement des composants externes. Il s’agit de sacrifier un gain important en boucle ouverte pour la stabilité du gain en boucle fermée.
(3) On en déduit que la masse virtuelle n'est pas seulement l'amplificateur inverseur lorsque l'amplificateur opérationnel est connecté avec une rétroaction négative.; Il n’y a pas de fondement virtuel aux commentaires positifs.
(4) Il est bien entendu que si le gain est faible, pour une tension de sortie, la différence entre les tensions appliquées aux deux extrémités de l'amplificateur opérationnel est relativement grande. S'il est connecté à l'état de rétroaction négative, la tension aux deux extrémités de l'amplificateur opérationnel sera incohérente, entraînant une erreur d'amplification.
(5) Il y a deux conditions pour la réalisation de “court métrage virtuel” d'amplificateur opérationnel:
1) le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel doit être suffisamment grand;
2) il doit y avoir un circuit de rétroaction négative.
D'abord, on sait que la tension de sortie Vo de l'amplificateur opérationnel est égale à la différence vid entre la tension d'entrée en phase positive et la tension d'entrée en phase inverse multipliée par le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel. C'est, VO = vidéo * une = (Vi – Vi -) * un (1) puisque la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel ne dépassera pas la tension d'alimentation en pratique, c'est une valeur limitée.
Dans ce cas, si a est grand, (Vi – Vi -) doit être petit; Si (Vi – Vi -) est petit dans une certaine mesure, nous pouvons en fait le considérer comme 0. A cette époque, il y aura VI = VI -, c'est, la tension à l'entrée en phase de l'amplificateur opérationnel est égale à la tension à l'entrée inverseuse, qui semble être connecté ensemble. Ceci s'appelle “court-circuit virtuel”. Notez qu'ils ne sont pas vraiment connectés, et il y a une résistance entre eux, qu'il faut garder à l'esprit.
Dans la discussion ci-dessus, comment pouvons-nous obtenir le résultat de “court métrage virtuel”?
Notre point de départ est la formule (1), quelle est la caractéristique de l'amplificateur opérationnel. Il n'y a pas de problème. Nous pouvons être assurés. Alors, nous avons fait deux hypothèses importantes. La première est que la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est limitée, ce qui ne pose aucun problème. Bien sûr, la sortie de l'amplificateur opérationnel ne dépassera pas l'alimentation, donc cette hypothèse est vraie, donc nous n'en parlerons pas à l'avenir. La seconde est que le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel est très grand.
Le a d'un amplificateur opérationnel ordinaire va généralement jusqu'au 6ème, 7le pouvoir de 10 ou même plus haut. Cette hypothèse ne pose généralement aucun problème, mais n'oubliez pas que le gain réel en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel est également lié à son état de fonctionnement. Si vous quittez la région linéaire, a n'est pas nécessairement grand. Donc, cette deuxième hypothèse est conditionnelle. Rappelons-le d'abord.
Donc, on sait que lorsque le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel est grand, l'amplificateur opérationnel peut avoir “court métrage virtuel”. Mais ce n'est qu'une possibilité, pas automatique. Personne ne croira que les deux entrées d'un amplificateur opérationnel sont “court métrage virtuel”" “Court métrage virtuel” ne peut être réalisé que dans un circuit spécifique.
Les conditions d'existence de “court métrage virtuel” sont:
1) le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel doit être suffisamment grand;
2) il doit y avoir un circuit de rétroaction négative.
Après avoir compris les conditions de “court métrage virtuel”, nous pouvons facilement juger quand nous pouvons et ne pouvons pas utiliser “court métrage virtuel” pour l'analyse de circuits. En fait, condition (1) est vrai pour la plupart des amplificateurs opérationnels, et la clé dépend de la zone de travail.
Si c'est le circuit dans le livre, juger par calcul; S'il s'agit d'un circuit réel, vous pouvez savoir si la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est raisonnable en mesurant l'instrument. Une autre situation liée à “court métrage virtuel” s'appelle “terrain virtuel”, c'est, le “court métrage virtuel” lorsqu'une borne d'entrée est mise à la terre, ce qui n'est pas une situation nouvelle.
Certains livres disent que “court métrage virtuel” ne peut être utilisé que dans des conditions de rétroaction négative profonde. Je ne pense pas que ce soit exact. Je pense que l'idée sous-jacente est que dans le cas d'un feedback profondément négatif, l'ampli opérationnel est plus susceptible de fonctionner dans la région linéaire. Mais ce n'est pas vrai. Lorsque le signal d'entrée est trop important, l'ampli op avec une rétroaction négative profonde entre toujours en saturation.
Donc, il doit être jugé de manière fiable par la valeur de la tension de sortie.
10. Le signal d'entrée est directement ajouté à la borne d'entrée en phase, et la borne d'entrée inverseuse est mise à la terre via une résistance. Pourquoi u_= U =Ui≠0? N'est-ce pas un endroit vide?
Supplément de problème: certaines conditions doivent être remplies pour former une carence et une insuffisance. Doit-il remplir certaines conditions pour former un terrain virtuel? Qu'est-ce que c'est? Pourquoi?
(1) Dans le circuit amplificateur en phase, la sortie te fait () suivre automatiquement U (-) grâce aux commentaires, pour que tu () – U (-) sera proche de 0. Il semble que les deux extrémités soient en court-circuit, donc ça s'appelle “court métrage virtuel”.
(2) En raison du phénomène de court-circuit virtuel et de la résistance d'entrée élevée de l'amplificateur opérationnel, le courant circulant à travers les deux bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel est très faible, proche de 0. Ce phénomène est appelé “pause virtuelle” (la pause virtuelle est dérivée du court virtuel, je ne pense pas que les deux soient contradictoires)
(3) La masse virtuelle se trouve dans le circuit amplificateur opérationnel inverseur, () la borne est mise à la terre, (-) réseau d'entrée et de rétroaction. En raison de l'existence de courts métrages virtuels, toi (-) et toi () [potentiel égal à 0] sont très proches, c'est ce qu'on appelle une fausse mise à la terre à (-) fin – “terrain virtuel”
(4) À propos des conditions: le short virtuel est une caractéristique importante du circuit fermé (en bref, avec commentaires) état de fonctionnement du circuit amplificateur en phase, et la masse virtuelle est une caractéristique importante du circuit amplificateur inverse dans l'état de fonctionnement en boucle fermée. Faites attention à comprendre l'état du short virtuel (tel que “proche de l'égalité”), ça devrait aller.
11. Je pense toujours qu'il y a quelque chose d'étrange dans le modèle d'amplificateur opérationnel. Le premier est “court métrage virtuel”, parce que “court métrage virtuel”. Lorsque l'amplificateur opérationnel est connecté à l'amplificateur en phase, les potentiels des deux entrées sont les mêmes. A cette époque, si la forme d'onde de l'entrée mesurée est la même, c'est comme un signal de mode commun. En fait, il y a encore des petits signaux en mode différentiel sur les deux entrées, Cependant, de cette façon, le “court métrage virtuel” artificiellement (parce que le court métrage virtuel est le résultat de profonds retours négatifs, ce qui est artificiel) augmente le signal de mode commun aux deux entrées, ce qui pose un défi aux performances de l'amplificateur opérationnel. Pourquoi les amplificateurs opérationnels devraient-ils être utilisés comme ceci?
(1) Le signal de mode commun de l'amplificateur en phase est beaucoup plus grand que celui de l'amplificateur inverseur, et l'exigence du taux de rejet en mode commun est élevée.
(2) Mon avis sur “capacité de suppression du signal en mode commun des amplificateurs identiques et inverses” les avantages et les inconvénients (Valeur de la base de données) du rapport de suppression du signal en mode commun de l'amplificateur opérationnel dépend principalement de la symétrie et du gain de l'interne (seulement interne) amplificateur différentiel de l'amplificateur opérationnel. Il est évident qu'aucun amplificateur opérationnel ne fournit son taux de réjection en mode commun et ne fixe les conditions structurelles des circuits externes.
Pour entrée asymétrique, qu'il soit en phase ou inverse, la valeur de mode commun équivalente est la moitié de la valeur d'entrée. Cependant, car l'impédance d'entrée de l'amplification en phase est généralement supérieure à celle de l'amplification inverse, sa capacité anti-interférence est certainement pire.
Comme mentionné ci-dessus, lors de l'inversion de l'entrée, la tension aux bornes inverseuses est presque nulle, il n'y a donc qu'un seul changement de tube dans la tension du collecteur du tube différentiel. Pendant l'entrée en phase, la tension à l'extrémité inverseuse est égale à celle à l'extrémité en phase, donc la tension de mode commun est égale à la tension d'entrée! C'est à dire, la tension du collecteur du transistor à paire différentielle change dans le même sens en plus des parties des deux transistors qui changent dans des directions différentes en même temps, quelle est la tension de sortie en mode commun.
Il s'ajoute en phase avec la tension d'un des tubes. Donc, c'est facile d'amener à la saturation (ou coupure) du tube. Heureusement, l'amplification de la tension de mode commun ne représente qu'une dizaine de milliers du grossissement en mode différentiel.
Ce qui précède ne signifie pas que le taux de réjection du mode commun de l'entrée en mode différentiel et de l'entrée en mode commun de l'amplificateur est différent! Il devrait s'agir d'une entrée en phase, et un signal de mode commun équivalent à l'entrée sera ajouté! Donc, le mode d'amplification en phase doit être utilisé avec prudence lorsque le signal d'entrée est important.
12. Pourquoi les amplis opérationnels doivent-ils généralement être mis à l'échelle inversement?
La principale différence entre la méthode d'entrée inverse et la méthode d'entrée en phase est:
Pour la méthode de saisie inversée, une résistance d'équilibre est connectée à la terre au niveau de la borne en phase, et il n'y a pas de courant sur cette résistance (parce que la résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel est très grande), donc cette borne en phase est approximativement égale au potentiel de terre, qui s'appelle “terrain virtuel”, et le potentiel électrique de la borne inverseuse et de la borne en phase est très proche, donc il y a aussi “terrain virtuel” au terminal inverseur.
L'avantage de la masse virtuelle est qu'il n'y a pas de signal d'entrée en mode commun. Même si le taux de réjection en mode commun de cet amplificateur opérationnel n'est pas élevé, il n'y a pas de sortie en mode commun. La méthode de connexion d'entrée en phase n'a pas “terrain virtuel”. Lorsqu'un signal d'entrée asymétrique est utilisé, un signal d'entrée en mode commun sera généré. Même si un amplificateur opérationnel avec un taux de réjection de mode commun élevé est utilisé, il y aura toujours une sortie en mode commun.
Donc, en général, la méthode de connexion d'entrée inverse sera utilisée dans la mesure du possible.
13. Certains amplificateurs opérationnels émettront même si aucune tension n'est entrée après la mise sous tension., et le rendement n'est pas petit, donc VCC / 2 est souvent utilisée comme tension de référence.
L'amplificateur opérationnel a une sortie sans aucune entrée, qui est causé par la structure de conception asymétrique de l'amplificateur opérationnel lui-même, c'est, la tension de décalage d'entrée Vos, qui est un paramètre de performance très important de l'amplificateur opérationnel. VCC / 2 est souvent utilisée comme tension de référence de l'amplificateur opérationnel car l'amplificateur opérationnel est en état de fonctionnement d'une alimentation unique. A cette époque, la vraie référence de l'amplificateur opérationnel est VCC / 2. Donc, une polarisation CC de VCC / 2 est souvent prévu à l'extrémité positive de l'amplificateur opérationnel, et la masse est souvent utilisée comme référence lorsque les alimentations positives et négatives sont alimentées.
De nombreux points doivent être pris en compte lors de la sélection de l'amplificateur opérationnel. Dans des conditions pas très strictes, la tension de fonctionnement, courant de sortie, consommation d'énergie, gain de bande passante produit, prix, etc.. d'amplificateur opérationnel doivent souvent être pris en compte. Bien sûr, lorsque l'amplificateur opérationnel est utilisé dans des conditions particulières, différents facteurs d’influence doivent être pris en compte.
Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel
14. Pourquoi le circuit amplificateur composé d'un amplificateur opérationnel échantillonne-t-il généralement le mode d'entrée inverse?
(1) La principale différence entre la méthode d'entrée inverse et la méthode d'entrée en phase est:
Pour la méthode de saisie inversée, une résistance d'équilibre est connectée à la terre au niveau de la borne en phase, et il n'y a pas de courant sur cette résistance (parce que la résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel est très grande), donc cette borne en phase est approximativement égale au potentiel de terre, qui s'appelle “terrain virtuel”, et le potentiel électrique de la borne inverseuse et de la borne en phase est très proche, donc il y a aussi “terrain virtuel” au terminal inverseur.
L'avantage de la masse virtuelle est qu'il n'y a pas de signal d'entrée en mode commun. Même si le taux de réjection en mode commun de cet amplificateur opérationnel n'est pas élevé, il n'y a pas de sortie en mode commun. La méthode de connexion d'entrée en phase n'a pas “terrain virtuel”. Lorsqu'un signal d'entrée asymétrique est utilisé, un signal d'entrée en mode commun sera généré. Même si un amplificateur opérationnel avec un taux de réjection de mode commun élevé est utilisé, il y aura toujours une sortie en mode commun. Donc, en général, la méthode de connexion d'entrée inverse sera utilisée dans la mesure du possible.
(2) La phase positive est l'oscillateur, la phase inversée peut stabiliser l'amplificateur, et la rétroaction négative est connectée
(3) En principe, il est possible de connecter un circuit d'amplification proportionnelle en phase. Cependant, en application pratique, le signal amplifié (c.. signal en mode différentiel) est souvent très petit. A cette époque, il faut faire attention à supprimer le bruit (signal de mode généralement commun). Le circuit d'amplification proportionnelle en phase a une faible capacité de suppression du signal en mode commun, et le signal à amplifier sera immergé dans le bruit, ce qui n'est pas propice au post-traitement. Donc, le circuit d'amplification proportionnelle inverse avec une bonne capacité de suppression est généralement sélectionné.
15. What are the important features of the amplifier?
(1) If the voltage on both inputs of the operational amplifier is 0V, the output voltage should also be equal to 0V. But in fact, there is always some voltage at the output, which is called offset voltage Vos. If the offset voltage at the output is divided by the noise gain of the circuit, the result is called input offset voltage or input reference offset voltage. This feature is usually given in Vos in the data table.
The Vos is equivalent to a voltage source connected in series with the inverting input of the operational amplifier. A differential voltage must be applied to both inputs of the amplifier to produce a 0V output.
(2) The input impedance of the ideal operational amplifier is infinite, donc il n'y aura pas de courant circulant dans l'entrée. Cependant, un véritable amplificateur opérationnel utilisant un transistor bipolaire (BJT) dans l'étage d'entrée nécessite un certain courant de fonctionnement, qui est appelé courant de polarisation (BI). Il y a généralement deux courants de polarisation: BI et BI -, qui alimentent respectivement les deux entrées. La plage de valeurs IB est très large, qui est un type spécial d'amplificateur opérationnel
