Entendimento básico do amplificador operacional

Para aprender melhor sobre os amplificadores operacionais, a seguir 16 Perguntas e respostas podem se familiarizar rapidamente com o básico dos amplificadores operacionais.

1. Em geral, Haverá uma resistência ao equilíbrio na inversão / circuito amplificador em fase. Qual é a função desta resistência de equilíbrio?

(1) Fornece uma polarização estática adequada para os transistores dentro do chip.

Os circuitos dentro do chip geralmente são acoplados diretamente, que pode ajustar automaticamente o ponto de trabalho estático. No entanto, se um pino de entrada estiver diretamente conectado à fonte de alimentação ou ao terra, sua função de ajuste automático é anormal, porque os transistores dentro do chip não podem aumentar a tensão do fio terra ou diminuir a tensão da fonte de alimentação, o que leva ao chip não pode atender às condições de curto virtual e intervalo virtual, O circuito precisa ser analisado separadamente.

(2) Para eliminar a influência da corrente de base estática na tensão de saída, a magnitude deve ser equilibrada com a resistência equivalente do caminho CC externo nos dois terminais de entrada, que também é a razão do seu nome.

2. Qual é a função do amplificador operacional proporcional em fase com um capacitor na resistência de feedback[/ H1] (1) resistor de feedback e capacitor formam um filtro passa-alta, que é particularmente poderoso para amplificação local de alta frequência.

(2) Evite a autoexcitação.

3. Quais são as consequências se o circuito amplificador em fase do amplificador operacional não estiver conectado à resistência de equilíbrio?

Queimar o amplificador operacional pode danificá-lo, e a resistência pode desempenhar o papel de divisão de tensão.

4. Qual o papel do resistor pull-down na elevação do capacitor na entrada do amplificador operacional??

É obter o problema do feedback positivo e do feedback negativo, que depende da conexão específica. Por exemplo, se eu pegar o sinal de tensão de entrada atual e o sinal de tensão de saída, e, em seguida, retire um fio na extremidade de saída para conectá-lo à seção de entrada, então devido à resistência acima, parte do sinal de saída obtém um valor de tensão após passar pela resistência, desviar a tensão de entrada para reduzir a tensão de entrada, o que é um feedback negativo. Porque a saída do sinal pela fonte do sinal é sempre constante, o sinal de saída pode ser corrigido por feedback negativo.

5. O amplificador operacional está conectado a um integrador. Qual é o papel da resistência paralela RF em ambas as extremidades do capacitor integrador?

O resistor de descarga é usado para evitar que a tensão de saída fique fora de controle.

6. Por que resistores e capacitores geralmente são conectados em série na entrada de amplificadores operacionais?

Se você estiver familiarizado com o circuito interno do amplificador operacional, você saberá que não importa qual amplificador operacional é composto de vários transistores ou válvulas MOS. Na ausência de componentes externos, o amplificador operacional é um comparador. Quando a tensão no terminal em fase é alta, ele produzirá um nível semelhante à tensão positiva, e vice-versa… Mas este amplificador operacional parece ser de pouca utilidade. Somente quando um circuito externo é formado na forma de feedback, o amplificador operacional pode ter as funções de amplificação, inversão e assim por diante

7. Quais são as consequências se a resistência de equilíbrio do circuito de amplificação em fase do amplificador operacional estiver errada?

(1) O terminal inversor em fase está desequilibrado, e também haverá saída quando a entrada for 0. Quando o sinal de entrada é recebido, o valor de saída é sempre um número fixo maior (ou menor) do que o valor teórico de saída.

(2) O erro causado pela corrente de polarização de entrada não pode ser eliminado.

8. Qual é o fator de amplificação de um amplificador operacional integrado ideal, qual é a impedância de entrada, e qual é a tensão entre a entrada em fase e a entrada inversora?

A ampliação é infinita, a impedância de entrada é infinitesimal, e a tensão entre a entrada da mesma direção e a entrada reversa é quase a mesma (não 0!!! (10V na extremidade oposta e 9,99999v na extremidade oposta)

9. Com licença, por que o ganho de malha aberta de um amplificador operacional ideal é infinito?

(1) O ganho real em malha aberta do amplificador operacional é mais do que 100000, o que é muito, muito grande. Portanto, o ganho de malha aberta do amplificador operacional real é imaginado como infinito, e o terreno virtual é derivado.

(2) O aterramento virtual derivado é apenas para o amplificador inversor.

É visto no livro que o ganho em malha aberta do amplificador operacional é infinito, de modo que quando projetamos o circuito, o ganho de malha fechada não pode ser limitado pelo ganho de malha aberta, mas depende apenas dos componentes externos. É sacrificar um grande ganho de malha aberta pela estabilidade do ganho de malha fechada..

(3) Deriva-se que o terra virtual não é apenas o amplificador inversor quando o amplificador operacional está conectado com realimentação negativa; Não há base virtual para feedback positivo.

(4) É bem entendido que se o ganho for pequeno, para uma tensão de saída, a diferença entre as tensões aplicadas em ambas as extremidades do amplificador operacional é relativamente grande. Se estiver conectado ao estado de feedback negativo, a tensão em ambas as extremidades do amplificador operacional será inconsistente, resultando em erro de amplificação.

(5) Existem duas condições para a realização de “curta virtual” de amplificador operacional:

1) o ganho de malha aberta a do amplificador operacional deve ser grande o suficiente;

2) haverá circuito de feedback negativo.

Primeiro, sabemos que a tensão de saída Vo do amplificador operacional é igual à diferença vid entre a tensão de entrada da fase positiva e a tensão de entrada da fase reversa multiplicada pelo ganho de malha aberta a do amplificador operacional. Aquilo é, VO = vídeo * uma = (VI – VI -) * um (1) uma vez que a tensão de saída do amplificador operacional não excederá a tensão da fonte de alimentação na prática, é um valor limitado.

Nesse caso, se a é grande, (VI – VI -) deve ser pequeno; Se (VI – VI -) é pequeno até certo ponto, podemos realmente considerá-lo como 0. Neste momento, haverá VI = VI -, aquilo é, a tensão na entrada em fase do amplificador operacional é igual à tensão na entrada inversora, que parece estar conectado entre si. Isso é chamado “curto-circuito virtual”. Observe que eles não estão realmente conectados, e há resistência entre eles, que deve ser mantido em mente.

Na discussão acima, como obtemos o resultado de “curta virtual”?

Nosso ponto de partida é a fórmula (1), qual é a característica do amplificador operacional. Não há problema. Podemos ficar tranquilos. Então, fizemos duas suposições importantes. Uma é que a tensão de saída do amplificador operacional é limitada, o que não é problema. Claro, a saída do amplificador operacional não excederá a fonte de alimentação, então essa suposição é verdadeira, então não vamos mencionar isso no futuro. A segunda é que o ganho de malha aberta a do amplificador operacional é muito grande.

O a de um amplificador operacional comum é geralmente até o 6º, 7o poder de 10 ou até mais alto. Essa suposição geralmente não é problema, mas não se esqueça que o ganho real em malha aberta do amplificador operacional também está relacionado ao seu estado de funcionamento. Se você sair da região linear, a não é necessariamente grande. Portanto, esta segunda suposição é condicional. Vamos lembrar disso primeiro.

Portanto, sabemos que quando o ganho de malha aberta a do amplificador operacional é grande, o amplificador operacional pode ter “curta virtual”. Mas esta é apenas uma possibilidade, não automático. Ninguém vai acreditar que as duas entradas de um amplificador operacional são “curta virtual”“ “Curta virtual” só pode ser realizado em um circuito específico.

As condições para a existência de “curta virtual” são:

1) o ganho de malha aberta a do amplificador operacional deve ser grande o suficiente;

2) haverá circuito de feedback negativo.

Depois de compreender as condições de “curta virtual”, podemos facilmente julgar quando podemos ou não usar “curta virtual” para análise de circuito. Na verdade, doença (1) é verdade para a maioria dos amplificadores operacionais, e a chave depende da área de trabalho.

Se for o circuito do livro, julgar por cálculo; Se for um circuito real, você pode saber se a tensão de saída do amplificador operacional é razoável medindo o instrumento. Outra situação relacionada “curta virtual” é chamado “terreno virtual”, aquilo é, o “curta virtual” quando um terminal de entrada está aterrado, o que não é uma situação nova.

Alguns livros dizem isso “curta virtual” só pode ser usado sob a condição de feedback negativo profundo. Eu não acho que isso seja exato. Acho que o pensamento subjacente é que, no caso de feedback negativo profundo, é mais provável que o amplificador operacional funcione na região linear. Mas isso não é verdade. Quando o sinal de entrada é muito grande, o amplificador operacional com feedback negativo profundo ainda entra na saturação.

Portanto, deve ser avaliado de forma confiável pelo valor da tensão de saída.

10. O sinal de entrada é adicionado diretamente ao terminal de entrada em fase, e o terminal de entrada inversor é aterrado através de resistência. Por que você_= você =Ui≠0? Não é um lugar vazio?

Suplemento de problema: certas condições devem ser atendidas para formar deficiência e falta. É necessário atender a certas condições para formar um terreno virtual? O que é? Por que?

(1) No circuito amplificador em fase, a saída faz você () rastrear você automaticamente (-) através de comentários, para que você () – Você (-) estará perto de 0. Parece que ambas as extremidades estão em curto-circuito, então é chamado “curta virtual”.

(2) Devido ao fenômeno de curto virtual e à alta resistência de entrada do amplificador operacional, a corrente que flui através dos dois terminais de entrada do amplificador operacional é muito pequena, perto de 0. Este fenômeno é chamado “pausa virtual” (pausa virtual é derivada de curto virtual, não acho que os dois sejam contraditórios)

(3) O aterramento virtual está no circuito do amplificador operacional inversor, () terminal está aterrado, (-) rede de entrada e feedback. Devido à existência de curtos virtuais, você (-) e você () [potencial igual a 0] estão muito perto, então é chamado de aterramento falso em (-) fim – “terreno virtual”

(4) Sobre condições: o curto virtual é uma característica importante do circuito fechado (resumidamente, com comentários) estado de funcionamento do circuito amplificador em fase, e o aterramento virtual é uma característica importante do circuito amplificador inverso no estado de funcionamento em malha fechada. Preste atenção para entender a condição do curto virtual (como “perto da igualdade”), deveria estar tudo bem.

11. Sempre acho que há algo estranho no modelo de amplificador operacional. O primeiro é “curta virtual”, porque “curta virtual”. Quando o amplificador operacional está conectado ao amplificador em fase, os potenciais das duas entradas são iguais. Neste momento, se a forma de onda da entrada medida for a mesma, é como um sinal de modo comum. Na verdade, ainda existem pequenos sinais de modo diferencial nas duas entradas, No entanto, desta maneira, o “curta virtual” artificialmente (porque o curto virtual é o resultado de um feedback negativo profundo, que é artificial) aumenta o sinal de modo comum nas duas entradas, o que representa um desafio para o desempenho do amplificador operacional. Por que amplificadores operacionais deveriam ser usados ​​assim?

(1) O sinal de modo comum do amplificador em fase é muito maior do que o do amplificador inversor, e a exigência da taxa de rejeição de modo comum é alta.

(2) Minha opinião sobre “capacidade de supressão de sinal de modo comum dos mesmos amplificadores e inversos” as vantagens e desvantagens (Valor do banco de dados) da taxa de supressão de sinal de modo comum do amplificador operacional depende principalmente da simetria e do ganho do interno (apenas interno) amplificador diferencial do amplificador operacional. É óbvio que nenhum amplificador operacional fornece sua taxa de rejeição de modo comum e atribui as condições estruturais de circuitos externos.

Para entrada de terminação única, seja em fase ou inversa, o valor equivalente do modo comum é metade do valor de entrada. No entanto, porque a impedância de entrada da amplificação em fase é geralmente maior do que a da amplificação inversa, sua capacidade anti-interferência é certamente pior.

Como mencionado acima, ao inverter a entrada, a tensão do terminal inversor é quase zero, então há apenas uma mudança de tubo na tensão do coletor do tubo diferencial. Durante a entrada em fase, a tensão na extremidade inversora é igual àquela na extremidade em fase, então a tensão de modo comum é igual à tensão de entrada! Isso quer dizer, a tensão do coletor do transistor de par diferencial muda na mesma direção, além das partes dos dois transistores que mudam em direções diferentes ao mesmo tempo, qual é a tensão de saída do modo comum.

É adicionado em fase com a tensão de um dos tubos. Portanto, é fácil levar à saturação (ou corte) do tubo. Felizmente, a amplificação da tensão do modo comum é de apenas uma dezenas de milhares da ampliação do modo diferencial.

O que foi dito acima não significa que a taxa de rejeição de modo comum da entrada de modo diferencial e da entrada de modo comum do amplificador seja diferente! Deve ser entrada em fase, e um sinal de modo comum equivalente à entrada será adicionado! Portanto, the in-phase amplification mode should be used with caution when the input signal is large.

12. Why do op amps generally have to be inversely scaled?

The major difference between the inverse input method and the in-phase input method is:

For the inverting input method, a balance resistor is connected to the ground at the in-phase terminal, and there is no current on this resistor (because the input resistance of the operational amplifier is very large), so this in-phase terminal is approximately equal to the ground potential, which is called “terreno virtual”, and the electric potential of the inverting terminal and the in-phase terminal is very close, so there is also “terreno virtual” at the inverting terminal.

The advantage of virtual ground is that there is no common mode input signal. Mesmo que a taxa de rejeição de modo comum deste amplificador operacional não seja alta, não há saída de modo comum. O método de conexão de entrada em fase não possui “terreno virtual”. Quando um sinal de entrada de terminação única é usado, um sinal de entrada de modo comum será gerado. Mesmo se um amplificador operacional com alta taxa de rejeição de modo comum for usado, ainda haverá uma saída de modo comum.

Portanto, em geral, o método de conexão de entrada inversa será usado na medida do possível.

13. Alguns amplificadores operacionais produzirão mesmo se nenhuma tensão for inserida após serem ligados, e a saída não é pequena, então VCC / 2 é frequentemente usado como tensão de referência.

O amplificador operacional tem saída sem qualquer entrada, que é causado pela estrutura de design assimétrica do próprio amplificador operacional, aquilo é, a tensão de deslocamento de entrada Vos, que é um parâmetro de desempenho muito importante do amplificador operacional. CCV / 2 é frequentemente usado como tensão de referência do amplificador operacional porque o amplificador operacional está no estado de funcionamento da fonte de alimentação única. Neste momento, a referência real do amplificador operacional é VCC / 2. Portanto, um viés DC de VCC / 2 geralmente é fornecido na extremidade positiva do amplificador operacional, e o aterramento é frequentemente usado como referência quando as fontes de alimentação positivas e negativas são fornecidas.

Muitos assuntos precisam ser prestados atenção na seleção do amplificador operacional. Sob condições não muito rigorosas, a tensão de operação, corrente de saída, consumo de energia, produto para ganhar largura de banda, preço, etc.. do amplificador operacional muitas vezes precisam ser considerados. Claro, quando o amplificador operacional é usado em condições especiais, diferentes fatores de influência precisam ser considerados.

14. Por que o circuito amplificador composto por amplificador operacional geralmente amostra o modo de entrada inversa?

(1) The major difference between the inverse input method and the in-phase input method is:

For the inverting input method, a balance resistor is connected to the ground at the in-phase terminal, and there is no current on this resistor (because the input resistance of the operational amplifier is very large), so this in-phase terminal is approximately equal to the ground potential, which is called “terreno virtual”, and the electric potential of the inverting terminal and the in-phase terminal is very close, so there is also “terreno virtual” at the inverting terminal.

The advantage of virtual ground is that there is no common mode input signal. Mesmo que a taxa de rejeição de modo comum deste amplificador operacional não seja alta, não há saída de modo comum. O método de conexão de entrada em fase não possui “terreno virtual”. Quando um sinal de entrada de terminação única é usado, um sinal de entrada de modo comum será gerado. Mesmo se um amplificador operacional com alta taxa de rejeição de modo comum for usado, ainda haverá uma saída de modo comum. Portanto, em geral, o método de conexão de entrada inversa será usado na medida do possível.

(2) A fase positiva é o oscilador, a fase invertida pode estabilizar o amplificador, e o feedback negativo está conectado

(3) Em princípio, é possível conectar circuito de amplificação proporcional em fase. No entanto, em aplicação prática, o sinal amplificado (isto é. sinal de modo diferencial) muitas vezes é muito pequeno. Neste momento, atenção deve ser dada para suprimir o ruído (geralmente sinal de modo comum). O circuito de amplificação proporcional em fase tem baixa capacidade de supressão do sinal de modo comum, e o sinal a ser amplificado ficará submerso no ruído, o que não é propício ao pós-processamento. Portanto, o circuito de amplificação proporcional inversa com boa capacidade de supressão é geralmente selecionado.

15. Quais são as características importantes do amplificador?

(1) Se a tensão em ambas as entradas do amplificador operacional for 0V, a tensão de saída também deve ser igual a 0V. Mas na verdade, sempre há alguma tensão na saída, que é chamada de tensão de deslocamento Vos. Se a tensão de deslocamento na saída for dividida pelo ganho de ruído do circuito, o resultado é chamado de tensão de deslocamento de entrada ou tensão de deslocamento de referência de entrada. Este recurso geralmente é fornecido em Vos na tabela de dados.

O Vos é equivalente a uma fonte de tensão conectada em série com a entrada inversora do amplificador operacional. Uma tensão diferencial deve ser aplicada a ambas as entradas do amplificador para produzir uma saída de 0V..

(2) A impedância de entrada do amplificador operacional ideal é infinita, então não haverá corrente fluindo para a entrada. No entanto, um amplificador operacional real usando transistor bipolar (BJT) no estágio de entrada requer alguma corrente operacional, que é chamada de corrente de polarização (BI). Geralmente existem duas correntes de polarização: IB e IB -, que fluem para as duas entradas respectivamente. A faixa de valor IB é muito grande, que é um tipo especial de amplificador operacional