Pentru a afla mai bine despre amplificatoarele operaționale, următoarele 16 Întrebările și răspunsurile se pot familiariza rapid cu elementele de bază ale amplificatoarelor operaționale.
1. În general, va exista o rezistență la echilibru în inversare / circuit amplificator în fază. Care este funcția acestei rezistențe de echilibru?
(1) Asigurați o polarizare statică adecvată pentru tranzistoarele din interiorul cipului.
Circuitele din interiorul cipului sunt de obicei cuplate direct, care poate regla automat punctul de lucru static. Cu toate acestea, dacă un pin de intrare este conectat direct la sursa de alimentare sau la masă, funcția sa de reglare automată este anormală, deoarece tranzistoarele din interiorul cipului nu pot ridica tensiunea firului de împământare sau trage în jos tensiunea sursei de alimentare, care duce la cip nu poate îndeplini condițiile de scurtă virtuală și pauză virtuală, Circuitul trebuie analizat separat.
(2) Pentru a elimina influența curentului de bază static asupra tensiunii de ieșire, mărimea ar trebui să fie echilibrată cu rezistența echivalentă a căii externe de CC la cele două borne de intrare, care este şi motivul numelui său.
2. Care este funcția amplificatorului operațional proporțional în fază cu un condensator asupra rezistenței de feedback[/ H1] (1) rezistorul de feedback și condensatorul formează un filtru trece-înalt, care este deosebit de puternic pentru amplificarea locală de înaltă frecvență.
(2) Preveniți autoexcitarea.
Înțelegere de bază a amplificatorului operațional
3. Care sunt consecințele dacă circuitul amplificatorului în fază al amplificatorului operațional nu este conectat la rezistența de echilibru?
Arderea amplificatorului operațional poate deteriora amplificatorul operațional, iar rezistența poate juca rolul de divizare a tensiunii.
4. Ce rol poate juca rezistența de tragere în jos în tragerea în sus a condensatorului la intrarea amplificatorului operațional?
Este de a obține problema feedback-ului pozitiv și a feedback-ului negativ, care depinde de conexiunea specifică. De exemplu, dacă iau semnalul curent de tensiune de intrare și semnalul de tensiune de ieșire, și apoi scoateți un fir la capătul de ieșire pentru a-l conecta la secțiunea de intrare, apoi datorita rezistentei de mai sus, o parte a semnalului de ieșire obține o valoare a tensiunii după trecerea prin rezistență, derivarea tensiunii de intrare pentru a reduce tensiunea de intrare, care este un feedback negativ. Deoarece semnalul ieșit de sursa de semnal este întotdeauna constantă, semnalul de ieșire poate fi corectat prin feedback negativ.
5. Amplificatorul operațional este conectat la un integrator. Care este rolul rezistenței paralele RF la ambele capete ale condensatorului de integrare?
Rezistorul de descărcare este utilizat pentru a preveni scăderea sub control a tensiunii de ieșire.
6. De ce rezistențele și condensatorii sunt de obicei conectate în serie la intrarea amplificatoarelor operaționale?
Dacă sunteți familiarizat cu circuitul intern al amplificatorului operațional, veți ști că indiferent de ce amplificator operațional este compus din mai multe tranzistoare sau tuburi MOS. În lipsa componentelor externe, amplificatorul operațional este un comparator. Când tensiunea la borna în fază este ridicată, va scoate un nivel similar cu tensiunea pozitivă, și invers… Dar acest amplificator operațional pare să fie de puțin folos. Doar atunci când se formează un circuit extern sub formă de feedback, poate amplificatorul operaţional să aibă funcţii de amplificare, inversare și așa mai departe
7. Care sunt consecințele dacă rezistența de echilibrare a circuitului de amplificare în fază a amplificatorului operațional este greșită?
(1) Terminalul de inversare în fază este dezechilibrat, și va exista, de asemenea, ieșire când este intrarea 0. Când se introduce semnalul de intrare, valoarea de ieșire este întotdeauna un număr fix mai mare (sau mai mici) decât valoarea teoretică de ieșire.
(2) Eroarea cauzată de curentul de polarizare de intrare nu poate fi eliminată.
8. Care este factorul de amplificare al unui amplificator operațional integrat ideal, care este impedanța de intrare, și care este tensiunea dintre intrarea în fază și intrarea inversoare?
Mărirea este infinit, impedanța de intrare este infinitezimală, iar tensiunea dintre intrarea din aceeași direcție și intrarea inversă este aproape aceeași (nu 0!!! (10V la capătul opus și 9,99999v la capătul opus)
9. Scuzați-mă, de ce câștigul în buclă deschisă al unui amplificator operațional ideal este infinit?
(1) Câștigul real în buclă deschisă al amplificatorului operațional este mai mult decât 100000, ceea ce este foarte, foarte mare. Prin urmare, câștigul în buclă deschisă al amplificatorului operațional real este imaginat ca infinit, iar terenul virtual este derivat.
(2) Pământul virtual derivat este doar pentru amplificatorul inversor.
Se vede în carte că câștigul în buclă deschisă al amplificatorului operațional este infinit, astfel încât atunci când proiectăm circuitul, câștigul în buclă închisă nu poate fi limitat de câștigul în buclă deschisă, dar depinde doar de componentele externe. Este de a sacrifica câștigul mare în buclă deschisă pentru stabilitatea câștigului în buclă închisă.
(3) Se deduce că pământul virtual nu este doar amplificatorul inversor atunci când amplificatorul operațional este conectat cu feedback negativ.; Nu există un teren virtual în feedback-ul pozitiv.
(4) Se înțelege bine că dacă câștigul este mic, pentru o tensiune de ieșire, diferența dintre tensiunile aplicate la ambele capete ale amplificatorului operațional este relativ mare. Dacă este conectat la starea de feedback negativ, tensiunea la ambele capete ale amplificatorului operațional va fi inconsecventă, rezultând o eroare de amplificare.
(5) Există două condiții pentru realizarea “scurt virtual” a amplificatorului operațional:
1) câștigul în buclă deschisă a a amplificatorului operațional ar trebui să fie suficient de mare;
2) va exista un circuit de feedback negativ.
Primul, știm că tensiunea de ieșire Vo a amplificatorului operațional este egală cu diferența vid dintre tensiunea de intrare în fază pozitivă și tensiunea de intrare în fază inversă înmulțită cu câștigul în buclă deschisă a a amplificatorului operațional.. Adică, VO = vid * a = (VI – VI -) * o (1) deoarece tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional nu va depăși în practică tensiunea de alimentare, este o valoare limitată.
În acest caz, dacă a este mare, (VI – VI -) trebuie să fie mic; Dacă (VI – VI -) este mic într-o anumită măsură, o putem considera de fapt ca 0. În acest moment, va fi VI = VI -, adică, tensiunea la intrarea în fază a amplificatorului operațional este egală cu tensiunea la intrarea inversoare, care pare a fi legate între ele. Aceasta se numește “scurtcircuit virtual”. Rețineți că nu sunt cu adevărat conectate, și există rezistență între ei, care trebuie avut în vedere.
În discuția de mai sus, cum obținem rezultatul “scurt virtual”?
Punctul nostru de plecare este formula (1), care este caracteristica amplificatorului operațional. Nu este nicio problemă. Putem fi liniștiți. Apoi, am făcut două presupuneri importante. Una este că tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional este limitată, ceea ce nu este nicio problemă. Desigur, ieșirea amplificatorului operațional nu va depăși sursa de alimentare, deci această presupunere este adevărată, asa ca nu o vom mentiona in viitor. Al doilea este că câștigul în buclă deschisă a al amplificatorului operațional este foarte mare.
A unui amplificator operațional obișnuit este de obicei până la a 6-a, 7puterea a 10 sau chiar mai sus. Această presupunere nu este în general o problemă, dar nu uitați că câștigul real în buclă deschisă al amplificatorului operațional este legat și de starea sa de lucru. Dacă părăsiți regiunea liniară, a nu este neapărat mare. Prin urmare, această a doua presupunere este condiționată. Să ne amintim asta mai întâi.
Prin urmare, știm că atunci când câștigul în buclă deschisă a al amplificatorului operațional este mare, amplificatorul operaţional poate avea “scurt virtual”. Dar aceasta este doar o posibilitate, nu automat. Nimeni nu va crede că cele două intrări ale unui amplificator operațional sunt “scurt virtual”„ “Scurtmetraj virtual” poate fi realizat doar într-un circuit specific.
Condiţiile de existenţă a “scurt virtual” sunt:
1) câștigul în buclă deschisă a a amplificatorului operațional ar trebui să fie suficient de mare;
2) va exista un circuit de feedback negativ.
După înțelegerea condițiilor de “scurt virtual”, putem judeca cu ușurință când putem și nu putem folosi “scurt virtual” pentru analiza circuitelor. De fapt, stare (1) este valabil pentru majoritatea amplificatoarelor operaționale, iar cheia depinde de zona de lucru.
Dacă este circuitul din carte, judeca dupa calcul; Dacă este un circuit real, puteți ști dacă tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional este rezonabilă prin măsurarea instrumentului. O altă situație legată de “scurt virtual” este numit “teren virtual”, adică, cel “scurt virtual” când un terminal de intrare este împământat, care nu este o situație nouă.
Unele cărți spun asta “scurt virtual” poate fi folosit numai cu condiția unui feedback negativ profund. Nu cred că acest lucru este corect. Cred că gândirea de bază este aceea în cazul feedback-ului negativ profund, este mai probabil ca amplificatorul operațional să funcționeze în regiunea liniară. Dar acest lucru nu este adevărat. Când semnalul de intrare este prea mare, amplificatorul operațional cu feedback negativ profund intră încă în saturație.
Prin urmare, ar trebui judecat în mod fiabil după valoarea tensiunii de ieșire.
10. Semnalul de intrare este adăugat direct la terminalul de intrare în fază, iar terminalul de intrare inversor este împământat prin rezistență. De ce u_= U =Ui≠0? Nu este un loc gol?
Supliment cu probleme: trebuie îndeplinite anumite condiții pentru a forma deficiența și scurtarea. Trebuie să îndeplinească anumite condiții pentru a forma un teren virtual? Ce este? De ce?
(1) În circuitul amplificator în fază, ieșirea te face () urmărește automat U (-) prin feedback, astfel încât u () – U (-) va fi aproape de 0. Se pare că ambele capete sunt scurtcircuitate, asa se numeste “scurt virtual”.
(2) Datorită fenomenului virtual scurt și rezistenței mari de intrare a amplificatorului operațional, curentul care circulă prin cele două terminale de intrare ale amplificatorului operațional este foarte mic, aproape de 0. Acest fenomen se numește “pauză virtuală” (virtual break este derivat din virtual short, să nu credeți că cele două sunt contradictorii)
(3) Masa virtuală se află în circuitul amplificatorului operațional inversor, () terminalul este împământat, (-) rețea de intrare și feedback. Datorită existenței scurtmetrajului virtual, u (-) și U () [potenţial egal cu 0] sunt foarte aproape, deci se numește împământare falsă la (-) Sfârşit – “teren virtual”
(4) Despre condiții: scurt virtual este o caracteristică importantă a buclei închise (în scurt, cu feedback) starea de funcționare a circuitului amplificator în fază, iar pământul virtual este o caracteristică importantă a circuitului amplificator invers în starea de lucru în buclă închisă. Acordați atenție înțelegerii condiției scurtmetrajului virtual (ca “aproape de egalitate”), ar trebui să fie OK.
11. Întotdeauna cred că este ceva ciudat la modelul de amplificator operațional. Primul este “scurt virtual”, deoarece “scurt virtual”. Când amplificatorul operațional este conectat la amplificatorul în fază, potențialele celor două intrări sunt aceleași. În acest moment, dacă forma de undă a intrării măsurate este aceeași, este ca un semnal de mod comun. De fapt, pe cele două intrări există încă semnale mici de mod diferenţial, Cu toate acestea, în acest fel, cel “scurt virtual” artificial (deoarece scurtmetrajul virtual este rezultatul unui feedback negativ profund, care este artificial) crește semnalul de mod comun la cele două intrări, ceea ce reprezintă o provocare pentru performanţa amplificatorului operaţional. De ce ar trebui folosite astfel de amplificatoare operaționale?
(1) Semnalul de mod comun al amplificatorului în fază este mult mai mare decât cel al amplificatorului inversor, iar cerința raportului de respingere a modului comun este ridicată.
(2) Parerea mea despre “capacitatea de suprimare a semnalului în mod comun a aceluiași amplificator și invers” avantajele si dezavantajele (Valoarea DB) a raportului de suprimare a semnalului în modul comun al amplificatorului operațional depinde în principal de simetria și câștigul intern (numai intern) amplificator diferenţial al amplificatorului operaţional. Este evident că niciun amplificator operațional nu oferă raportul său de respingere în modul comun și atașează condițiile structurale ale circuitelor externe..
Pentru intrare cu un singur capăt, indiferent dacă este în fază sau invers, valoarea echivalentă a modului comun este jumătate din valoarea de intrare. Cu toate acestea, deoarece impedanța de intrare a amplificării în fază este de obicei mai mare decât cea a amplificării inverse, capacitatea sa anti-interferență este cu siguranță mai proastă.
După cum am menționat mai sus, la inversarea intrării, tensiunea terminalului inversor este aproape zero, deci există o singură modificare a tensiunii colectorului tubului diferenţial. În timpul intrării în fază, tensiunea la capătul inversor este egală cu cea la capătul în fază, deci tensiunea modului comun este egală cu tensiunea de intrare! Adică, tensiunea colectorului tranzistorului pereche diferențială se modifică în aceeași direcție în plus față de părțile celor două tranzistoare care se schimbă în direcții diferite în același timp, care este tensiunea de ieșire în modul comun.
Se adaugă în fază cu tensiunea unuia dintre tuburi. Prin urmare, este ușor să conduci la saturație (sau tăiat) a tubului. Din fericire, amplificarea tensiunii de mod comun este de numai o zeci de mii de mărire a modului diferenţial.
Cele de mai sus nu înseamnă că raportul de respingere în modul comun al intrării în modul diferenţial și al intrării în modul comun a amplificatorului este diferit! Ar trebui să fie intrare în fază, iar un semnal de mod comun echivalent cu intrarea va fi adăugat! Prin urmare, modul de amplificare în fază trebuie utilizat cu prudență atunci când semnalul de intrare este mare.
12. De ce amplificatoarele operaționale trebuie, în general, să fie scalate invers?
Diferența majoră dintre metoda de intrare inversă și metoda de intrare în fază este:
Pentru metoda de intrare inversată, un rezistor de echilibru este conectat la masă la borna în fază, și nu există curent pe acest rezistor (deoarece rezistența de intrare a amplificatorului operațional este foarte mare), astfel încât această bornă în fază este aproximativ egală cu potențialul de masă, care se numeste “teren virtual”, iar potențialul electric al terminalului inversor și al terminalului în fază este foarte apropiat, așa că există și “teren virtual” la terminalul inversor.
Avantajul pământului virtual este că nu există un semnal de intrare în mod comun. Chiar dacă raportul de respingere în modul comun al acestui amplificator operațional nu este mare, nu există o ieșire în mod comun. Metoda de conectare a intrării în fază are nr “teren virtual”. Când este utilizat un semnal de intrare cu un singur capăt, va fi generat un semnal de intrare în mod comun. Chiar dacă se folosește un amplificator operațional cu un raport mare de respingere a modului comun, va exista în continuare o ieșire în mod comun.
Prin urmare, în general, se va folosi pe cât posibil metoda de conectare inversă.
13. Unele amplificatoare operaționale vor ieși chiar dacă nu este introdusă tensiune după pornire, iar ieșirea nu este mică, deci VCC / 2 este adesea folosit ca tensiune de referință.
Amplificatorul operațional are ieșire fără nicio intrare, care este cauzată de structura de proiectare asimetrică a amplificatorului operațional în sine, adică, tensiunea de compensare de intrare Vos, care este un parametru de performanță foarte important al amplificatorului operațional. VCC / 2 este adesea folosit ca tensiune de referință a amplificatorului operațional deoarece amplificatorul operațional se află în starea de funcționare a unei singure surse de alimentare. În acest moment, referința reală a amplificatorului operațional este VCC / 2. Prin urmare, o polarizare DC a VCC / 2 este adesea furnizat la capătul pozitiv al amplificatorului operațional, iar pământul este adesea folosit ca referință atunci când sunt furnizate sursele de alimentare pozitive și negative.
Multe aspecte trebuie acordate atenție în alegerea amplificatorului operațional. În condiții nu foarte stricte, tensiunea de operare, curent de ieșire, consumul de energie, obține un produs de lățime de bandă, preţ, etc. de amplificator operațional trebuie adesea luate în considerare. Desigur, când amplificatorul operațional este utilizat în condiții speciale, trebuie luați în considerare diferiți factori de influență.
Înțelegere de bază a amplificatorului operațional
14. De ce circuitul amplificatorului compus din amplificator operațional eșantionează în general modul de intrare inversă?
(1) Diferența majoră dintre metoda de intrare inversă și metoda de intrare în fază este:
Pentru metoda de intrare inversată, un rezistor de echilibru este conectat la masă la borna în fază, și nu există curent pe acest rezistor (deoarece rezistența de intrare a amplificatorului operațional este foarte mare), astfel încât această bornă în fază este aproximativ egală cu potențialul de masă, care se numeste “teren virtual”, iar potențialul electric al terminalului inversor și al terminalului în fază este foarte apropiat, așa că există și “teren virtual” la terminalul inversor.
Avantajul pământului virtual este că nu există un semnal de intrare în mod comun. Chiar dacă raportul de respingere în modul comun al acestui amplificator operațional nu este mare, nu există o ieșire în mod comun. Metoda de conectare a intrării în fază are nr “teren virtual”. Când este utilizat un semnal de intrare cu un singur capăt, va fi generat un semnal de intrare în mod comun. Chiar dacă se folosește un amplificator operațional cu un raport mare de respingere a modului comun, va exista în continuare o ieșire în mod comun. Prin urmare, în general, se va folosi pe cât posibil metoda de conectare inversă.
(2) Faza pozitivă este oscilatorul, faza inversată poate stabiliza amplificatorul, iar feedback-ul negativ este conectat
(3) În principiu, este posibil să se conecteze circuitul de amplificare proporțională în fază. Cu toate acestea, în aplicare practică, semnalul amplificat (adică. semnal în mod diferenţial) este adesea foarte mic. În acest moment, trebuie acordată atenție suprimării zgomotului (de obicei semnal de mod comun). Circuitul de amplificare proporțională în fază are o capacitate slabă de suprimare a semnalului de mod comun, iar semnalul de amplificat va fi scufundat în zgomot, ceea ce nu este propice post-procesării. Prin urmare, circuitul de amplificare invers proporțională cu capacitate bună de suprimare este în general selectat.
15. Care sunt caracteristicile importante ale amplificatorului?
(1) Dacă tensiunea la ambele intrări ale amplificatorului operațional este 0V, tensiunea de ieșire ar trebui să fie, de asemenea, egală cu 0V. Dar de fapt, există întotdeauna o tensiune la ieșire, care se numește tensiune de compensare Vos. Dacă tensiunea de compensare la ieșire este împărțită la câștigul de zgomot al circuitului, rezultatul se numește tensiune offset de intrare sau tensiune offset de referință de intrare. Această caracteristică este de obicei dată în Vos în tabelul de date.
Vos este echivalent cu o sursă de tensiune conectată în serie cu intrarea inversoare a amplificatorului operațional. Trebuie aplicată o tensiune diferențială la ambele intrări ale amplificatorului pentru a produce o ieșire de 0 V.
(2) Impedanța de intrare a amplificatorului operațional ideal este infinită, deci nu va mai curge curent în intrare. Cu toate acestea, un amplificator operațional real folosind tranzistor bipolar (BJT) în stadiul de intrare necesită un anumit curent de funcționare, care se numește curent de polarizare (IB). Există de obicei doi curenți de polarizare: IB și IB -, care se varsă în cele două intrări respectiv. Intervalul valorii IB este foarte mare, care este un tip special de amplificator operațional
