Amplifiers za nguvu. Mizunguko ya mstari kulingana na op-amps.
Op-amps hutumiwa sana katika vifaa vya umeme vya analog. Ni rahisi kuzingatia kazi zinazotekelezwa na op-amp na OOS ikiwa tunafikiria op-amp katika mfumo wa modeli bora ambayo:
- Upinzani wa pembejeo wa amplifier ya uendeshaji ni infinity, mikondo ya electrodes ya pembejeo ni sifuri (Rin > ∞, i+ = i- = 0).
- Impedans ya pato ya amplifier ya uendeshaji ni sifuri, i.e. Op-amp kwenye upande wa pembejeo ni chanzo bora cha voltage (Rout = 0).
- Upataji wa voltage (upataji wa voltage tofauti) hauna ukomo, na ishara ya kutofautisha katika hali ya ukuzaji ni sifuri (usipitishe kwa muda mfupi miongozo ya op-amp).
- Katika hali ya kueneza, voltage ya pato ni sawa na ukubwa wa voltage ya usambazaji, na ishara imedhamiriwa na polarity ya voltage ya pembejeo. Ni muhimu kutambua kwamba katika hali ya kueneza ishara ya tofauti haiwezi kuzingatiwa kuwa sifuri kila wakati.
- Ishara ya hali ya kawaida haina athari kwenye op-amp.
- Voltage ya kukabiliana na sifuri ni sifuri.
Op amp inverting amplifier
Mzunguko wa amplifier ya inverting iliyofunikwa na maoni ya voltage sambamba huonyeshwa kwenye takwimu:
OOS inafanywa kwa kuunganisha pato la amplifier kwa pembejeo na resistor R2.
Katika uingizaji wa op-amp, mikondo inafupishwa. Kwa kuwa op amp pembejeo sasa i- = 0, basi i1 = i2. Kwa kuwa i1 = Uin /R1, na i2 = -Uout /R2, basi. Ku = = -R2/R1. Ishara "-" inaonyesha kuwa ishara ya voltage ya pembejeo imeingizwa.
Katika Mchoro (b), kipingamizi R3 kinajumuishwa katika mzunguko wa pembejeo usiogeuza ili kupunguza ushawishi wa mikondo ya pembejeo ya op-amp, upinzani ambao umedhamiriwa kutoka kwa usemi:
Impedans ya pembejeo ya amplifier masafa ya chini takriban sawa na Rin.oc = ≈ R1
Upinzani wa pato Rout.os = kwa kiasi kikubwa chini ya Njia ya op-amp yenyewe.
Kikuza sauti cha op-amp kisichogeuza
Mzunguko wa amplifier isiyo ya inverting iliyofunikwa na maoni ya mfululizo wa voltage inaonyeshwa kwenye takwimu:
OOS inatekelezwa kwa kutumia resistors R1, R2.
Kwa kutumia mawazo yaliyokubaliwa hapo awali kwa mfano bora, tunapata
Upinzani wa ingizo: Rin.os → ∞
Upinzani wa pato: Rout.os = → 0
Ubaya wa ukuzaji ni uwepo kwenye pembejeo za ishara ya hali ya kawaida sawa na Uin.
Mfuasi wa voltage kwenye op-amp
Mzunguko wa kurudia uliopatikana kutoka kwa mzunguko wa amplifier isiyo ya verting, na R1 → ∞, R2 → 0, umeonyeshwa kwenye takwimu:
Mgawo β = 1, Ku.oc = K/1+K ≈ 1, i.e. voltage kwenye pembejeo na pato la op-amp ni sawa: Uin = Uout.
Op-amp voltage adder (ivering adder)
Mzunguko wa amplifier ya inverting na mizunguko ya pembejeo ya ziada inaonyeshwa kwenye takwimu:
Kwa kuzingatia kwamba i+ = i- = 0, ioc = - Uout /Roс = Uin1 /R1 + Uin2 /R2 + ... + Uin /Rn, tunapata: Uout = -Roс (Uin1 /R1 + Uin2 /R2 + .. . + Uin / Rn)
Ikiwa Roс = R1 = R2 = ... = Rn, basi Uout = - (Uin1 + Uin2 + ... + Uinn ).
Op-amp hufanya kazi katika hali ya mstari.
Ili kupunguza ushawishi wa mikondo ya uingizaji wa op-amp, kipinga Re (kilichoonyeshwa kama mstari wa alama kwenye takwimu) chenye ukinzani: Re = R1//R2//...//Rn//Roc imejumuishwa kwenye ingizo lisilogeuza. mzunguko.
Op-amp subtractive amplifier
Mzunguko wa amplifier na pembejeo tofauti huonyeshwa kwenye takwimu:
Amplifier ni mchanganyiko wa amplifiers inverting na yasiyo ya inverting. Katika kesi inayozingatiwa, voltage ya pato imedhamiriwa kutoka kwa usemi:
Uout = Uin2 R3/(R3+R4) (1+R2/R1) - Uin1 R2/R1
Wakati R1 = R2 = R3 = R4: Uout = Uin2 - Uin1 - i.e. inategemea tofauti kati ya ishara za pembejeo.
Op amp kuunganisha amplifier
Mzunguko wa kiunganishi, ambayo capacitor imewekwa kwenye mzunguko wa OOS, imeonyeshwa kwenye takwimu:
Wacha itumike kwenye mlango mapigo ya mraba Uin. Katika kipindi cha t1...t2, amplitude Uin ni sawa na U. Kwa kuwa mkondo wa kuingiza wa op-amp ni sifuri, basi |iin | = |-ic |, iin = Uin /R1, ic = C dUout /dt.
Uin /R1 = C dUout /dt au 
ambapo Uout (0) ni voltage kwenye pato (capacitor C) mwanzoni mwa ushirikiano (wakati t1).
τ = R1 · C - muda wa kuunganisha mara kwa mara, i.e. wakati ambapo Uout itabadilika kwa kiasi ΔUout = U.
Hivyo voltage ya pato kwa muda t1...t2 inatofautiana kulingana na sheria ya mstari na inawakilisha muhimu ya voltage ya pembejeo. Muda wa kudumu lazima uwe hadi mwisho wa ujumuishaji Uout< Eпит .
Amplifier ya kutofautisha
Kwa kubadilisha R1 na C1 katika muunganisho, tunapata mzunguko wa amplifier wa kutofautisha:
Kwa kulinganisha na amplifier ya kuunganisha, tunaandika:
Ic = C dUin /dt, IR2 = -Uout /R
Kwa sababu |Ic | = |-IR2 |, kisha Uout = - CR dUin /dt
τ = CR - utofautishaji mara kwa mara.
Matumizi ya op-amps ni mbali na mdogo kwa nyaya zilizo hapo juu.
Vichujio vinavyotumika
Katika vifaa vya elektroniki, kifaa hutumiwa sana kutenga mawimbi muhimu kutoka kwa mawimbi kadhaa ya kuingiza data huku kikipunguza kwa wakati mmoja ishara zinazoingilia kupitia matumizi ya vichungi.
Filters imegawanywa katika zisizo passive, kufanywa kwa misingi ya capacitors, inductors na resistors, na wale kazi, kwa kuzingatia transistors na amplifiers uendeshaji.
Vichungi vinavyotumika hutumiwa kwa kawaida katika habari za kielektroniki. Neno "kazi" linaelezewa na kuingizwa kwa kichujio cha RLC kwenye mzunguko kipengele amilifu(kutoka kwa transistor au op-amp) ili kufidia hasara kwa vipengele vya passiv.
Kichujio ni kifaa kinachopitisha mawimbi kwenye bendi ya siri na kuzichelewesha katika masafa mengine ya masafa.
Kulingana na aina ya majibu ya mzunguko, vichungi vinagawanywa katika vichungi vya kupitisha chini (LPF), na vichungi vya kupita kwa juu (HPF), vichungi vya kupitisha bendi na vichungi vya notch.
Mchoro wa kichujio rahisi zaidi cha pasi-chini na majibu yake ya mzunguko huonyeshwa kwenye takwimu:
Katika passband 0 - fc, ishara muhimu hupita kupitia chujio cha chini bila kuvuruga.
Fс - fz - ukanda wa mpito,
fз - ∞ - bendi ya kuacha,
fс - mzunguko wa kukata,
fз - mzunguko wa kuchelewesha.
Kichujio cha kupitisha juu huruhusu mawimbi ya masafa ya juu kupita na huzuia mawimbi ya masafa ya chini.
Kichujio cha bendi hupitisha mawimbi kutoka kwa bendi moja ya masafa iliyo katika sehemu ya ndani ya mhimili wa masafa.
Mzunguko wa chujio unaitwa daraja la Wien. Kwa mzunguko f0 =
Daraja la Wien lina mgawo wa maambukizi β = 1/3. Na R1 = R2 = R na C1 = C2 = C
Kichujio cha notch hakiruhusu mawimbi ndani ya bendi fulani ya masafa kupita na huruhusu mawimbi katika masafa mengine kupita.
Mzunguko wa chujio unaitwa daraja la T lisilo na usawa.
Ambapo R1 = R2 = R3 = R, C1 = C2 = C3 = C.
Kwa mfano, fikiria nguzo mbili (kulingana na idadi ya capacitors) kichujio kinachofanya kazi cha pasi-chini.
Op-amp hufanya kazi katika hali ya mstari. Wakati wa kuhesabu, fc imeelezwa. Faida katika nambari ya siri lazima itimize masharti: K0 ≤ 3.
Ikiwa tutachukua C1 = C2 = C, R1 = R2 = R, kisha C = 10/fc, ambapo fc iko katika Hz, C iko katika µF,
Ili kupata zaidi mabadiliko ya haraka kipengele cha faida kutoka kwa bendi ya kupitisha, nyaya zinazofanana zinawashwa kwa mtiririko.
Kwa kubadilisha resistors R1, R2 na capacitors C1, C2, tunapata chujio cha juu-kupita.
Amplifiers za kuchagua
Amplifiers zilizochaguliwa hukuruhusu kukuza ishara katika safu ndogo ya masafa, ikionyesha ishara muhimu na kudhoofisha kila mtu mwingine. Hii inafanikiwa kwa kutumia filters maalum katika mzunguko maoni amplifier Mzunguko wa amplifier ya kuchagua na daraja la umbo la T mara mbili katika mzunguko wa maoni hasi unaonyeshwa kwenye takwimu:
Mgawo wa maambukizi ya chujio (curve 3) hupungua kutoka 0 hadi 1. Mwitikio wa mzunguko wa amplifier unaonyeshwa na curve 1. Katika mzunguko wa quasi-resonant, mgawo wa maambukizi ya chujio katika mzunguko wa maoni hasi ni sifuri, Uout ni ya juu. Katika masafa ya kushoto na kulia ya f0, mgawo wa maambukizi ya chujio huwa na umoja na Uout = Uin. Kwa hivyo, chujio hutenga Δf passband, na amplifier hufanya operesheni ya amplification ya analog.
Jenereta za Harmonic
Mifumo ya udhibiti hutumia jenereta za ishara aina mbalimbali. Jenereta ya oscillation ya harmonic ni kifaa kinachojenga voltage ya sinusoidal mbadala.
Mchoro wa block ya jenereta kama hiyo imeonyeshwa kwenye takwimu:
Hakuna ishara ya kuingiza. Uout = K · Uos .
Ili kuzunguka kwa sinusoidal kutokea, hali ya msisimko wa kibinafsi lazima itimizwe kwa masafa moja tu:
K γ = 1 - usawa wa amplitude,
φ + ψ = 2πn - usawa wa awamu,
ambapo K ni faida ya amplifier,
γ - mgawo chanya wa uhamishaji wa kiungo cha maoni,
φ - mabadiliko ya awamu kwa amplifier,
ψ - mabadiliko ya awamu kwa mzunguko wa maoni,
n = 0, 1, ...
Jenereta kuu za ishara za sinusoidal ni vichungi, kama vile daraja la Wien. Jenereta inayotokana na op-amp iliyo na daraja la Wien imeonyeshwa kwenye mchoro:
Jenereta hutoa ishara ya sinusoidal na mzunguko wa .
Kwa mzunguko f0, mgawo wa maambukizi ya chujio ni β = 1/3. Amplifier lazima iwe na faida K ≥ 3, ambayo imewekwa na resistors R1 na R2. Suala muhimu ni uimarishaji wa amplitude Uout, ambayo ni kuhakikisha kwa resistor R3 na zener diodes VD1 na VD2. Kwa Uout ya chini, voltage kwenye VD1 na VD2 ni chini ya voltage ya utulivu na R3 haipatikani na diode za zener. Katika kesi hii, K> 3 na Uout huongezeka. Wakati voltage kwenye diode za zener inafikia sawa na voltage ya utulivu, diode moja au nyingine ya zener inafungua na jozi ya diode za zener shunts upinzani R3. Faida inakuwa sawa na Uout ya voltage huanza kupungua, faida tena inakuwa kubwa kuliko 3 na Uout itapungua tena, lakini kinyume chake. Kwa njia hii diode za zener huzuia kueneza.
Kutumia ya jenereta hii Inashauriwa kuunganisha mzigo kupitia cascade ya buffer.
Nyenzo kwa ajili ya maandalizi ya udhibitishoNilianza mfululizo wa makala kuhusu vitalu vya ujenzi vya kisasa vya umeme vya analog - amplifiers za uendeshaji. Ufafanuzi wa op-amp na baadhi ya vigezo vilitolewa, na uainishaji wa amplifiers za uendeshaji pia ulitolewa. Kifungu hiki kitashughulikia dhana ya amplifier bora ya uendeshaji, na nyaya za msingi za kuunganisha amplifier ya uendeshaji zitapewa.
Amplifier bora ya uendeshaji na mali zake
Kwa kuwa ulimwengu wetu sio bora, amplifiers bora za uendeshaji hazipo. Hata hivyo, vigezo vya op-amps ya kisasa ni kabisa ngazi ya juu, kwa hiyo, uchambuzi wa mizunguko yenye op-amps bora hutoa matokeo karibu sana na amplifiers halisi.
Ili kuelewa utendakazi wa saketi za op-amp, idadi ya mawazo huletwa ambayo hupunguza op-amps halisi hadi vikuza bora. Kuna mawazo matano tu kama haya:
- Ya sasa inapita kupitia pembejeo za op-amp inadhaniwa kuwa sifuri.
- Faida ya op-amp inadhaniwa kuwa kubwa sana, yaani, voltage ya pato ya amplifier inaweza kufikia thamani yoyote, lakini kwa kweli ni mdogo na voltage ya usambazaji.
- Tofauti ya voltage kati ya pembejeo za op-amp bora ni sifuri, yaani, ikiwa moja ya vituo vimeunganishwa chini, basi terminal ya pili ina uwezo sawa. Pia inafuata kwamba impedance ya pembejeo ya amplifier bora haina mwisho.
- Uzuiaji wa matokeo wa op-amp bora ni sifuri.
- Jibu la amplitude-frequency ya op-amp bora ni gorofa, yaani, faida haitegemei mzunguko wa ishara ya pembejeo.
Ukaribu wa vigezo vya amplifier halisi ya kufanya kazi kwa zile bora huamua usahihi ambao op-amp iliyotolewa inaweza kufanya kazi, na pia kujua thamani ya amplifier fulani ya kufanya kazi na haraka na kwa usahihi kuchagua op-amp inayofaa.
Kulingana na mawazo yaliyoelezwa hapo juu, inawezekana kuchambua na kupata mahusiano kwa nyaya za msingi za amplifier ya uendeshaji.
Mizunguko ya msingi ya kuunganisha amplifier ya uendeshaji
Kama ilivyoelezwa katika makala yaliyotangulia, op-amps hufanya kazi na maoni pekee, aina ambayo huamua kama op-amp inafanya kazi katika hali ya mstari au katika hali ya kueneza. Maoni kutoka kwa pato la op-amp hadi ingizo lake la ugeuzaji kwa kawaida husababisha op-amp kufanya kazi katika hali ya mstari, wakati maoni kutoka kwa op-amp towe hadi ingizo lake lisilogeuzia au uendeshaji wa kitanzi wazi husababisha kueneza kwa amplifier.
Amplifaya isiyogeuza
Amplifier isiyo ya inverting ina sifa ya ukweli kwamba ishara ya pembejeo huenda kwa pembejeo isiyo ya inverting ya amplifier ya uendeshaji. Mchoro huu wa uunganisho umeonyeshwa hapa chini
Uendeshaji wa mzunguko huu unaelezewa kama ifuatavyo, kwa kuzingatia sifa za op-amp bora. Ishara inaingia kwenye amplifier na usio impedance ya pembejeo, na voltage kwenye pembejeo isiyo ya inverting ina thamani sawa na kwenye pembejeo ya inverting. Ya sasa katika pato la amplifier ya uendeshaji huunda voltage kwenye resistor R2 sawa na voltage ya pembejeo.
Kwa hivyo, vigezo kuu vya mpango huu vinaelezewa na uhusiano wafuatayo
Kutoka kwa hili tunapata uhusiano kwa faida ya amplifier isiyo ya inverting
Kwa hivyo, tunaweza kuhitimisha kuwa makadirio tu ya vipengele vya passiv huathiri faida.
Ikumbukwe kesi maalum, wakati resistor R2 ni kubwa zaidi kuliko R1 (R2 >> R1), basi faida itaelekea kwa umoja. Katika hali hii, saketi ya amplifier isiyogeuzwa inakuwa bafa ya analogi au mfuasi wa op na kupata umoja, kizuizi cha juu sana cha uingizaji, na karibu kizuizi cha kutoa sifuri. Hii inahakikisha kuunganishwa kwa ufanisi wa pembejeo na pato.
Kikuzalishi kinachogeuza
Amplifier ya inverting ina sifa ya ukweli kwamba pembejeo isiyo ya inverting ya amplifier ya uendeshaji ni msingi (yaani, kushikamana na umeme wa kawaida). Katika op-amp bora, tofauti ya voltage kati ya pembejeo za amplifier ni sifuri. Kwa hiyo, mzunguko wa maoni lazima uhakikishe kuwa voltage kwenye pembejeo ya inverting pia ni sawa na sifuri. Mzunguko wa amplifier inverting umeonyeshwa hapa chini
Uendeshaji wa mzunguko unaelezwa kama ifuatavyo. Ya sasa inapita kupitia terminal ya inverting katika op-amp bora ni sifuri, kwa hivyo mikondo inayopita kupitia vipinga R1 na R2 ni sawa kwa kila mmoja na kinyume katika mwelekeo, basi uhusiano wa kimsingi utakuwa:
Kisha faida ya mzunguko huu itakuwa sawa na
Ishara ya minus katika fomula hii inaonyesha kuwa ishara kwenye pato la mzunguko imegeuzwa kwa heshima na ishara ya pembejeo.
Kiunganishaji
Kiunganishi kinakuwezesha kutekeleza mzunguko ambao mabadiliko ya voltage ya pato ni sawia na ishara ya pembejeo. Mzunguko wa kiunganishi rahisi zaidi cha op-amp umeonyeshwa hapa chini
Kiunganishi cha amplifier ya uendeshaji.
Mzunguko huu unatekeleza operesheni ya kuunganisha juu ya ishara ya pembejeo. Tayari nimeangalia mipango ya ujumuishaji ishara mbalimbali kwa kutumia kuunganisha. Kiunganishi hutumia mabadiliko sawa katika ishara ya pembejeo, lakini ina idadi ya faida ikilinganishwa na minyororo ya kuunganisha. Kwanza, minyororo ya RC na RL hupunguza kwa kiasi kikubwa ishara ya pembejeo, na pili, ina kiwango cha juu impedance ya pato.
Kwa hivyo, uhusiano kuu uliohesabiwa wa kiunganishi ni sawa na minyororo ya kuunganisha RC na RL, na voltage ya pato itakuwa.
Viunganishi vimepata matumizi mapana katika vifaa vingi vya analogi, kama vile vichujio vinavyotumika na mifumo ya udhibiti otomatiki
Mtofautishaji
Hatua ya kutofautisha ni kinyume na ile ya kiunganishi, yaani, ishara ya pato ni sawia na kiwango cha mabadiliko ya ishara ya pembejeo. Mchoro rahisi zaidi wa kutofautisha umeonyeshwa hapa chini
Kitofautishaji hutekelezea operesheni ya kutofautisha kwenye ishara ya pembejeo na ni sawa na kitendo cha vitofautishaji, kwa kuongeza ina vigezo bora ikilinganishwa na minyororo ya RC na RL: kwa kweli haipunguzi ishara ya pembejeo na ina upinzani wa chini wa pato. Mahusiano ya msingi ya hesabu na majibu kwa msukumo mbalimbali ni sawa na minyororo ya kutofautisha.
Voltage ya pato itakuwa
Saketi moja ya amplifier inayofanya kazi ambayo imepata programu ni kibadilishaji cha logarithmic. KATIKA mchoro huu mali au transistor ya bipolar hutumiwa. Mzunguko wa kigeuzi rahisi zaidi cha logarithmic umewasilishwa hapa chini
Mzunguko huu hutumiwa kimsingi kama compressor ya ishara ili kuongeza masafa yenye nguvu, pamoja na kufanya kazi za hisabati.
Hebu fikiria kanuni ya uendeshaji wa kibadilishaji cha logarithmic. Kama inavyojulikana, sasa inapita kupitia diode inaelezewa na usemi ufuatao
ambapo I O ni mkondo wa nyuma wa diode,
e - nambari e, msingi logarithm asili, e ≈ 2.72,
q - malipo ya elektroni,
U-voltage ya diode,
k - Boltzmann mara kwa mara,
T - joto katika digrii Kelvin.
Wakati wa kuhesabu, unaweza kuchukua I O ≈ 10-9 A, kT/q = 25 mV. Hivyo, sasa pembejeo ya mzunguko huu itakuwa
kisha voltage ya pato
Kigeuzi rahisi zaidi cha logarithmic haitumiki, kwani ina idadi ya shida kubwa:
- Unyeti mkubwa kwa joto.
- Diode haitoi usahihi wa uongofu wa kutosha, kwani uhusiano kati ya kushuka kwa voltage na sasa ya diode sio logarithmic kabisa.
Kama matokeo, badala ya diode hutumiwa ndani uhusiano wa diode au kwa msingi wa msingi.
Mzunguko wa kubadilisha fedha wa kielelezo hupatikana kutoka kwa kubadilisha fedha za logarithmic kwa kubadilisha eneo la diode na kupinga katika mzunguko. Na uendeshaji wa mzunguko huo, pamoja na kubadilisha fedha za logarithmic, inategemea uhusiano wa logarithmic kati ya kushuka kwa voltage kwenye diode na sasa inapita kupitia diode. Mzunguko wa kigeuzi wa kielelezo umeonyeshwa hapa chini
Uendeshaji wa mzunguko unaelezewa na maneno yanayojulikana
Hivyo, voltage ya pato itakuwa
Kama vile kibadilishaji cha logarithmic, kigeuzi rahisi zaidi cha kielelezo kilicho na diode kwenye pembejeo haitumiwi sana kwa sababu zilizoelezewa hapo juu, kwa hivyo, badala ya diodi kwenye pembejeo, transistors za bipolar hutumiwa katika unganisho la diode au kwa msingi wa kawaida.
Amplifiers za uendeshaji mara nyingi hutumika kufanya shughuli mbalimbali: ishara za muhtasari, kutofautisha, kuunganisha, kugeuza, nk. Na pia vikuza vya uendeshaji vilitengenezwa kama kuboreshwa.
mizunguko ya amplification ya usawa.
Amplifier ya uendeshaji- zima kipengele cha kazi, sana kutumika katika kuchagiza kisasa na uongofu nyaya ishara za habari kwa madhumuni mbalimbali wote katika analog na teknolojia ya kidijitali. Hebu tuangalie zaidi aina za amplifiers.
Kikuzalishi kinachogeuza
Fikiria mzunguko wa amplifier rahisi ya inverting:
a) kushuka kwa voltage kwenye kontena R2 ni sawa na Uout,
b) kushuka kwa voltage kwenye resistor R1 ni sawa na Uin.
Uout/R2 = -Uin/R1, au faida ya voltage = Uout/Uin = R2/R1.
Ili kuelewa jinsi maoni yanavyofanya kazi, hebu fikiria kwamba kiwango fulani cha voltage kinatumika kwa pembejeo, sema 1 V. Ili kuwa maalum zaidi, hebu sema kwamba resistor R1 ina upinzani wa 10 kOhm, na resistor R2 ina upinzani wa 100. kOhm. Sasa fikiria kwamba voltage ya pato imeamua kwenda nje ya udhibiti na ni sawa na 0 V. Nini kitatokea? Resistors R1 na R2 huunda mgawanyiko wa voltage, kwa usaidizi ambao uwezo wa pembejeo ya inverting huhifadhiwa sawa na 0.91 V. Amplifier ya uendeshaji hutambua kutofautiana kwa pembejeo, na voltage kwenye pato lake huanza kupungua. Mabadiliko yanaendelea hadi voltage ya pato kufikia -10 V, wakati ambapo uwezekano wa pembejeo za op-amp huwa sawa na sawa na uwezo wa ardhi. Vivyo hivyo, ikiwa voltage ya pato itaanza kupungua zaidi na inakuwa mbaya zaidi kuliko -10 V, basi uwezo katika pembejeo ya inverting itakuwa chini kuliko uwezo wa ardhi, na kusababisha voltage ya pato kuanza kuongezeka.
Ubaya wa mzunguko huu ni kwamba ina kizuizi cha chini cha pembejeo, haswa kwa amplifiers zilizo na faida kubwa ya voltage (saa. mzunguko uliofungwa OS), ambayo resistor R1, kama sheria, ni ndogo. Kikwazo hiki kinaondolewa na mchoro ulioonyeshwa hapa chini kwenye Mtini. 4.
Amplifaya isiyogeuza. DC amplifier.
Hebu tuangalie mchoro kwenye Mtini. 4. Uchambuzi wake ni rahisi sana: UA = Uin. Voltage UA imeondolewa kutoka kwa mgawanyiko wa voltage: UA = Uout R1 / (R1 + R2). Ikiwa UA = Uin, basi pata = Uout / Uin = 1 + R2 / R1. Hii ni amplifier isiyo ya inverting. Katika makadirio tutakayotumia, impedance ya pembejeo ya amplifier hii haina mwisho (kwa aina 411 op amp ni 1012 ohms au zaidi, kwa op amp ya bipolar transistor kawaida huzidi 108 ohms). Uzuiaji wa pato, kama ilivyo katika kesi iliyopita, ni sawa na sehemu za ohm. Ikiwa, kama ilivyo kwa amplifier ya inverting, tunaangalia kwa karibu tabia ya mzunguko wakati voltage ya pembejeo inabadilika, tunaona kwamba inafanya kazi kama ilivyoahidiwa.
amplifier ya AC
Mzunguko hapo juu pia ni amplifier mkondo wa moja kwa moja. Ikiwa chanzo cha ishara na amplifier zimeunganishwa kupitia mkondo wa kubadilisha, basi kutuliza lazima kutolewa kwa sasa ya pembejeo (ndogo sana kwa ukubwa), kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 5. Kwa maadili ya vipengele vilivyowasilishwa kwenye mchoro, faida ya voltage ni 10, na -3 dB uhakika inalingana na mzunguko wa 16 Hz.
Kikuza sauti mkondo wa kubadilisha. Ikiwa ishara za AC pekee zimepanuliwa, unaweza kupunguza faida ya ishara za DC kwa umoja, hasa ikiwa amplifier ina faida ya juu ya voltage. Hii inafanya uwezekano wa kupunguza ushawishi wa "mkazo unaorejelewa wa pembejeo" uliopo kila wakati.
Kwa mzunguko unaoonyeshwa kwenye Mtini. 6, hatua -3 dB inafanana na mzunguko wa 17 Hz; kwa mzunguko huu impedance ya capacitor ni 2.0 kOhm. Tafadhali kumbuka kuwa capacitor lazima iwe kubwa. Ikiwa amplifier isiyo ya inverting ya faida kubwa inatumiwa kujenga amplifier ya AC, capacitor inaweza kuwa kubwa kupita kiasi. Katika kesi hii, ni bora kufanya bila capacitor na kurekebisha voltage ya kukabiliana ili iwe sawa na sifuri. Unaweza kutumia njia nyingine - kuongeza upinzani wa resistors R1 na R2 na kutumia mzunguko wa mgawanyiko wa T.
Licha ya impedance ya juu ya pembejeo ambayo wabunifu hujitahidi kila wakati, mzunguko wa amplifier isiyo ya inverting haipendekezi kila wakati juu ya mzunguko wa amplifier inverting. Kama tutakavyoona baadaye, amplifier ya inverting haitoi vile mahitaji ya juu kwa op-amp na, kwa hivyo, ina kadhaa sifa bora. Kwa kuongezea, shukrani kwa msingi wa kufikiria, ni rahisi kuchanganya ishara bila wao kuathiriana. Na hatimaye, ikiwa mzunguko unaohusika umeunganishwa na pato (imara) ya op-amp nyingine, basi thamani ya impedance ya pembejeo haijali wewe - inaweza kuwa 10 kOhm au infinity, kwa kuwa kwa hali yoyote hatua ya awali itakuwa. kufanya kazi zake kuhusiana na moja baadae.
Rudia
Katika Mtini. 7 inaonyesha mfuasi-kama emitter kulingana na amplifier ya uendeshaji.
Sio zaidi ya amplifier isiyo ya inverting ambayo upinzani wa resistor R1 ni sawa na infinity, na upinzani wa resistor R2 ni sifuri (faida = 1). Kuna vikuzaji maalum vya kufanya kazi vilivyoundwa kwa ajili ya matumizi tu kama virudia, vina sifa zilizoboreshwa (hasa kasi ya juu), mfano wa amplifier kama hiyo ni mzunguko wa LM310 au OPA633, pamoja na mizunguko iliyorahisishwa kama vile mzunguko wa TL068 (inapatikana katika transistor). kifurushi kilicho na vituo vitatu).
Amplifier yenye faida ya umoja wakati mwingine huitwa buffer, kwa kuwa ina mali ya kutenganisha (impedance ya juu ya pembejeo na pato la chini).
Tahadhari za kimsingi wakati wa kufanya kazi na op-amps
1. Sheria ni halali kwa amplifier yoyote ya uendeshaji, mradi tu iko ndani hali amilifu, i.e. pembejeo na matokeo yake hayajazidiwa.
Kwa mfano, ikiwa unatumia nguvu nyingi kwa pembejeo ya amplifier ishara kubwa, basi hii itasababisha ukweli kwamba ishara ya pato itakatwa karibu na kiwango cha UКК au UЭЭ. Wakati voltage ya pato imewekwa kwenye kiwango cha voltage ya cutoff, voltage kwenye pembejeo haiwezi lakini kubadilika. Urembeshaji wa pato la op amp hauwezi kuwa mkubwa kuliko masafa ya volteji ya usambazaji (kawaida 2 V chini ya safu ya volti ya usambazaji, ingawa baadhi ya ampea za op zina swing ya pato kwa volti moja au nyingine ya usambazaji). Kizuizi sawa kinawekwa kwenye safu ya uthabiti wa pato la chanzo cha sasa cha msingi wa amplifier. Kwa mfano, katika chanzo cha sasa na mzigo unaoelea, kiwango cha juu cha kushuka kwa voltage kwenye mzigo katika mwelekeo wa "kawaida" wa sasa (mwelekeo wa sasa unafanana na mwelekeo wa voltage iliyotumiwa) ni UКК - Uin, na wakati mwelekeo wa nyuma sasa (mzigo katika kesi hii unaweza kuwa wa ajabu kabisa, kwa mfano, inaweza kuwa na betri zilizobadilishwa ili kupata sasa ya malipo ya moja kwa moja, au inaweza kuwa ya kufata na kufanya kazi na mikondo inayobadilisha mwelekeo) -Uin - UEE.
2. Maoni yanapaswa kuwa hasi. Hii ina maana (kati ya mambo mengine) kwamba pembejeo za inverting na zisizo za inverting hazipaswi kuchanganyikiwa.
3. Sakiti ya op-amp lazima iwe na mzunguko wa maoni ya DC, vinginevyo op-amp hakika itaingia kwenye kueneza.
4. Ampea nyingi za op zina voltage ya pembejeo ya chini kabisa ya kiwango cha juu cha tofauti. Tofauti ya juu ya voltage kati ya pembejeo za inverting na zisizo za inverting zinaweza kupunguzwa hadi 5 V kwa polarity ya voltage. Ikiwa hali hii imepuuzwa, mikondo mikubwa ya pembejeo itatokea, ambayo itasababisha kuzorota kwa utendaji au hata uharibifu wa amplifier ya uendeshaji.
Dhana ya "maoni" (FE) ni mojawapo ya kawaida zaidi; kwa maana pana. Katika mifumo ya udhibiti, maoni hutumiwa kulinganisha ishara ya pato na thamani iliyopewa na kufanya marekebisho yanayofaa. Kitu chochote kinaweza kufanya kama "mfumo", kwa mfano, mchakato wa kuendesha gari linalotembea kando ya barabara - data ya pato (nafasi ya gari na kasi yake) inafuatiliwa na dereva, ambaye anawalinganisha na maadili yanayotarajiwa. na kurekebisha data ya ingizo ipasavyo (kwa kutumia usukani, swichi ya kasi, breki). Katika mzunguko wa amplifier, ishara ya pato lazima iwe nyingi ya ishara ya pembejeo, hivyo katika amplifier ya maoni, ishara ya pembejeo inalinganishwa na sehemu fulani ya ishara ya pato.
Yote kuhusu maoni
Maoni Hasi ni mchakato wa kupeleka ishara ya pato nyuma ya pembejeo, ambayo sehemu ya ishara ya pembejeo imezimwa. Hili linaweza kuonekana kama wazo la kijinga ambalo litasababisha tu kupungua kwa faida. Haya ndiyo maoni yaliyopokelewa na Harold S. Black, ambaye alijaribu kutoa maoni hasi ya hati miliki mnamo 1928. "Kutengwa kwetu kulichukuliwa sawa na mashine ya mwendo wa kudumu"(IEEE Spectrum Magazine Desemba 1977). Hakika, maoni hasi hupunguza faida, lakini wakati huo huo inaboresha vigezo vingine vya mzunguko, kwa mfano, huondoa upotovu na usio na usawa, laini. majibu ya mzunguko(huleta kwa mujibu wa tabia inayotakiwa), hufanya tabia ya mzunguko kutabirika. zaidi maoni hasi, chini sifa za nje amplifiers hutegemea sifa za amplifier ya wazi-kitanzi (hakuna maoni), na hatimaye inageuka kuwa wanategemea tu mali ya mzunguko wa maoni yenyewe. Op-amps kwa kawaida hutumiwa katika hali ya kina ya maoni, na ongezeko la voltage ya kitanzi-wazi (bila maoni) hufikia mamilioni katika saketi hizi.
Mzunguko wa maoni unaweza kutegemea masafa, basi faida itategemea kwa njia fulani juu ya masafa (mfano unaweza kuwa kiamplifier masafa ya sauti katika mchezaji aliye na kiwango cha RIAA); ikiwa mzunguko wa maoni unategemea amplitude, basi amplifier ina tabia isiyo ya mstari(mfano wa kawaida wa mpango kama huo ni amplifier ya logarithmic, ambayo utegemezi wa logarithmic wa UBE wa voltage kwenye IK ya sasa katika diode au transistor hutumiwa katika mzunguko wa OS). Maoni yanaweza kutumika kuunda chanzo cha sasa (kizuizi cha pato karibu na infinity) au chanzo cha volteji (kizuizi cha pato karibu na sifuri), na inaweza kutumika kutoa kizuizi cha juu sana au cha chini sana. Kwa ujumla, parameter ambayo maoni huletwa inaboreshwa kwa msaada wake. Kwa mfano, ikiwa tunatumia ishara sawia na sasa ya pato kwa maoni, tunapata chanzo kizuri sasa
Maoni yanaweza kuwa chanya; inatumika, kwa mfano, katika jenereta. Cha ajabu, sio muhimu kama OS hasi. Badala yake, inahusishwa na shida, kwani katika mzunguko na OS hasi imewashwa masafa ya juu Mabadiliko makubwa ya awamu yanaweza kutokea, na kusababisha maoni mazuri na oscillations zisizohitajika. Ili matukio haya kutokea, si lazima kuomba juhudi kubwa, lakini ili kuzuia oscillations zisizohitajika wanatumia njia za kusahihisha.
Amplifiers za uendeshaji
Mara nyingi, wakati wa kuzingatia mizunguko ya maoni, tutashughulika na amplifiers za uendeshaji. Amplifier ya uendeshaji (op-amp) ni amplifier ya tofauti ya DC yenye faida kubwa sana na uingizaji wa mwisho mmoja. Mfano wa op-amp inaweza kuwa amplifier ya tofauti ya classic yenye pembejeo mbili na pato lisilo na usawa; Hata hivyo, ni lazima ieleweke kwamba amplifiers halisi ya uendeshaji wana kwa kiasi kikubwa zaidi tabia mbaya ya juu faida (kawaida kwa utaratibu wa 105 - 106) na vikwazo vya chini vya pato, na pia kuruhusu ishara ya pato kubadili karibu na aina kamili ya voltage ya ugavi (kawaida vifaa vya umeme vilivyogawanyika vya ± 15 V hutumiwa).
Alama "+" na "-" haimaanishi kwamba pembejeo moja lazima iwe nzuri zaidi kuliko nyingine; alama hizi zinaonyesha tu awamu ya jamaa ya ishara ya pato (hii ni muhimu ikiwa mzunguko unatumia maoni hasi). Ili kuepuka mkanganyiko, ni bora kuita pembejeo "inverting" na "non-inverting" badala ya "plus" na "minus" pembejeo. Michoro mara nyingi haionyeshi muunganisho wa vifaa vya nguvu kwa op-amp na pini iliyokusudiwa kutuliza. Amplifiers za uendeshaji zina faida kubwa ya voltage na hazitumiwi kamwe (isipokuwa nadra) bila maoni. Tunaweza kusema kwamba amplifiers za uendeshaji zimeundwa kufanya kazi na maoni. Faida ya mzunguko bila maoni ni ya juu sana kwamba mbele ya kitanzi cha maoni kilichofungwa, sifa za amplifier hutegemea tu mzunguko wa maoni. Kwa kweli, juu ya kusoma kwa karibu inapaswa kugeuka kuwa hitimisho la jumla kama hilo sio kweli kila wakati. Tutaanza kwa kuangalia tu jinsi op-amp inavyofanya kazi, na kisha tujifunze kwa undani zaidi inavyohitajika.
Sekta hiyo inazalisha mamia ya aina za vikuza kazi ambavyo vina faida mbalimbali mbele ya kila mmoja. Imeenea sana mpango mzuri aina LF411 (au kwa kifupi "411"), iliyoletwa sokoni na Semiconductor ya Kitaifa. Kama op-amps zote, ni kitu kidogo kilichowekwa ndani mwili mdogo na pinout ya mini-DIP ya safu mbili-mbili. Mpango huu ni wa gharama nafuu na rahisi kutumia; Sekta hiyo inazalisha toleo lililoboreshwa la mzunguko huu (LF411A), pamoja na kipengele kilichowekwa kwenye mfuko wa miniature na kilicho na amplifiers mbili za kujitegemea za uendeshaji (mzunguko wa aina ya LF412, pia huitwa "dual" amplifier ya uendeshaji). Tunapendekeza mzunguko wa LF411 kama sehemu nzuri ya kuanzia katika usanidi nyaya za elektroniki.
Mzunguko wa aina 411 ni difa ya silicon iliyo na transistors 24 (21 transistor ya bipolar, transistors 3 za athari ya shamba, vipinga 11 na capacitor 1). Katika Mtini. Mchoro wa 2 unaonyesha uunganisho kwenye vituo vya makazi.
Nukta kwenye kifuniko cha nyumba na notch kwenye mwisho wake hutumika kuonyesha mahali pa kurejelea wakati wa kuhesabu pini. Katika nyumba nyingi za mzunguko wa elektroniki, nambari za pini hufanywa kwa mwelekeo wa saa kutoka upande wa kifuniko cha nyumba. Pini za "kuweka sifuri" (au "usawa", "marekebisho") hutumiwa kuondokana na asymmetries ndogo ambazo zinaweza kutokea katika amplifier ya uendeshaji.
Kanuni Muhimu
Sasa tutafahamiana sheria muhimu zaidi, ambayo huamua tabia ya amplifier ya uendeshaji katika kitanzi cha maoni. Wao ni kweli kwa karibu kesi zote za maisha.
Kwanza, op amp ina faida kubwa ya voltage hivi kwamba mabadiliko ya voltage kati ya pembejeo na sehemu chache za millivolti husababisha voltage ya pato kubadilika juu ya safu yake kamili, kwa hivyo tusizingatie voltage hii ndogo, lakini tengeneza Sheria ya I. :
I. Pato la amplifier ya uendeshaji huwa na kuhakikisha kuwa tofauti ya voltage kati ya pembejeo zake ni sifuri.
Pili, op amp hutumia mkondo mdogo sana wa kuingiza (aina ya LF411 op amp hutumia 0.2 nA; amp op na pembejeo transistors za athari za shamba- ya utaratibu wa picoamps); Bila kuingia kwa undani zaidi, wacha tuunda kanuni ya II:
II. Pembejeo za amplifier za uendeshaji hazitumii sasa yoyote.
Ufafanuzi ni muhimu hapa: Sheria ya I haimaanishi kuwa op amp inabadilisha voltage kwenye pembejeo zake. Hili haliwezekani. (Hii haiendani na Kanuni ya II.) Op-amp "inakadiria" hali ya pembejeo na mzunguko wa nje OS huhamisha voltage kutoka kwa pato hadi kwa pembejeo, ili tofauti ya voltage inayotokana kati ya pembejeo inakuwa sawa na sifuri(ikiwezekana).
Sheria hizi hutoa msingi wa kutosha wa kuzingatia mizunguko ya op-amp.
Kuna mengi katika kozi ya umeme mada muhimu. Leo tutajaribu kuelewa amplifiers za uendeshaji.
Anza tena. Amplifier ya uendeshaji ni "kitu" kinachokuwezesha kufanya kazi na ishara za analog kwa kila njia iwezekanavyo. Rahisi na ya msingi zaidi ni kukuza, kupunguza, kuongeza, kutoa na wengine wengi (kwa mfano, tofauti au logarithm). Idadi kubwa ya shughuli kwenye vikuza vya uendeshaji (hapa inajulikana kama op-amps) hufanywa kwa kutumia maoni chanya na hasi.
Katika makala hii tutazingatia op-amp fulani "bora", kwa sababu enda kwa mfano maalum haina maana. Kwa bora ina maana kwamba upinzani wa pembejeo utakuwa usio na kipimo (kwa hiyo, sasa ya pembejeo itaelekea sifuri), na upinzani wa pato, kinyume chake, utaelekea sifuri (hii ina maana kwamba mzigo haupaswi kuathiri voltage ya pato. ) Pia, op-amp yoyote bora inapaswa kukuza ishara za masafa yoyote. Naam, na muhimu zaidi, faida kwa kutokuwepo kwa maoni inapaswa pia kuwa na infinity.
Fika kwenye uhakika
Amplifier ya uendeshaji mara nyingi huonyeshwa katika michoro na pembetatu ya usawa. Upande wa kushoto ni pembejeo, ambazo zimewekwa alama "-" na "+", upande wa kulia ni pato. Voltage inaweza kutumika kwa pembejeo yoyote, moja ambayo hubadilisha polarity ya voltage (ndiyo sababu iliitwa inverting), nyingine haina (ni mantiki kudhani kwamba inaitwa yasiyo ya inverting). Ugavi wa umeme wa op-amp mara nyingi ni wa kubadilika-badilika. Kwa kawaida, voltages chanya na hasi ya usambazaji ina thamani sawa(lakini ishara tofauti!).Katika hali rahisi, unaweza kuunganisha vyanzo vya voltage moja kwa moja kwenye pembejeo za op-amp. Na kisha voltage ya pato itahesabiwa kulingana na formula:
, iko wapi voltage kwenye pembejeo isiyo ya inverting, ni voltage kwenye pembejeo ya inverting, ni voltage ya pato, na ni faida ya wazi-kitanzi.
Wacha tuangalie op-amp bora kutoka kwa mtazamo wa Proteus.
Ninakupendekeza "ucheze" naye. Voltage ya 1V ilitumika kwa pembejeo isiyogeuza. Ili kubadilisha 3V. Tunatumia op-amp "bora". Kwa hivyo, tunapata:. Lakini hapa tuna kikomo, kwa sababu hatutaweza kukuza ishara juu ya voltage yetu ya usambazaji. Kwa hivyo, bado tutapata -15V kwenye pato. Matokeo:
Wacha tubadilishe faida (ili uniamini). Hebu parameter ya Gain ya Voltage iwe sawa na mbili. Tatizo sawa linatatuliwa kwa uwazi.
Utumizi wa maisha halisi wa op-amps kwa kutumia mfano wa vikuza vya kugeuza na visivyogeuza
Kuna mawili kati ya haya kuu kanuni:I. Pato la op amp huwa na kusababisha voltage tofauti (tofauti kati ya voltage kwenye pembejeo za inverting na zisizo za inverting) kuwa sifuri.
II. Ingizo za op amp hazitumii mkondo wowote.
Sheria ya kwanza inatekelezwa kupitia maoni. Wale. voltage huhamishwa kutoka kwa pato hadi kwa pembejeo kwa namna ambayo tofauti ya uwezo inakuwa sifuri.
Hizi ni, kwa kusema, "kanuni takatifu" katika mada ya OU.
Na sasa, haswa zaidi. Kikuzalishi kinachogeuza inaonekana kama hii (zingatia jinsi pembejeo zinapatikana):
Kulingana na "kanuni" ya kwanza tunapata sehemu:
, na baada ya "kufanya uchawi kidogo" na fomula, tunapata thamani ya faida ya op-amp ya inverting:
Picha ya skrini iliyo hapo juu haihitaji maoni yoyote. Ingiza tu kila kitu na uangalie mwenyewe.
Hatua inayofuata - yasiyo ya inverting amplifier.
Kila kitu pia ni rahisi hapa. Voltage hutumiwa moja kwa moja kwa pembejeo isiyo ya inverting. Maoni hutolewa kwa ingizo la inverting. Voltage kwenye pembejeo ya inverting itakuwa:
, lakini kwa kutumia sheria ya kwanza, tunaweza kusema hivyo
Na tena, maarifa ya "grandiose" katika uwanja wa hesabu ya juu huturuhusu kuendelea na formula:
Nitakupa picha ya skrini ya kina ambayo unaweza kuangalia mara mbili ikiwa unataka: 
Hatimaye, nitakupa michache mipango ya kuvutia, ili usipate hisia kwamba op-amps inaweza tu kuimarisha voltage.
Kifuasi cha voltage (amplifier ya buffer). Kanuni ya uendeshaji ni sawa na ile ya kurudia transistor. Inatumika katika mizunguko na mzigo mzito. Pia, inaweza kutumika kutatua tatizo la kufanana kwa impedance ikiwa mzunguko una wagawanyaji wa voltage zisizohitajika. Mpango huo ni rahisi kwa uhakika wa fikra: 
Muhtasari wa amplifier. Inaweza kutumika ikiwa unahitaji kuongeza (kuondoa) ishara kadhaa. Kwa uwazi, hapa kuna mchoro (tena, makini na eneo la pembejeo): 
Pia, makini na ukweli kwamba R1 = R2 = R3 = R4, na R5 = R6. Fomula ya hesabu katika kwa kesi hii itakuwa: (inajulikana, sivyo?)
Kwa hivyo, tunaona kwamba maadili ya voltage ambayo hutolewa kwa pembejeo isiyo ya inverting "kupata" ishara ya kuongeza. Kwenye inverting moja - minus.
Hitimisho
Mizunguko ya amplifier ya uendeshaji ni tofauti sana. Katika hali ngumu zaidi, unaweza kupata mizunguko ya vichungi hai, ADC na vifaa vya sampuli za uhifadhi, vikuza nguvu, vibadilishaji vya sasa vya kubadilisha voltage, na saketi zingine nyingi.Orodha ya vyanzo
Orodha fupi ya vyanzo ambavyo vitakusaidia kuzoea haraka op-amps na vifaa vya elektroniki kwa ujumla:Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. "Sanaa ya Ubunifu wa Mzunguko"
B. Baker. "Kile ambacho msanidi programu wa kidijitali anahitaji kujua kuhusu vifaa vya elektroniki vya analogi"
Maelezo ya mihadhara kuhusu vifaa vya elektroniki (ikiwezekana yako mwenyewe)
UPD: Asante UFO kwa mwaliko
Imeonyeshwa kuwa wakati wa kutumia amplifier ya uendeshaji katika miradi mbalimbali kuwasha, faida ya kuteleza kwenye amplifier moja ya uendeshaji (op-amp) inategemea tu kina cha maoni. Kwa hivyo, katika fomula za kuamua faida ya mzunguko maalum, faida ya, kwa kusema, "wazi" op-amp yenyewe haitumiki. Hiyo ni, mgawo mkubwa ambao umeonyeshwa katika vitabu vya kumbukumbu.
Basi inafaa kabisa kuuliza swali: "Ikiwa matokeo ya mwisho (faida) hayategemei mgawo huu mkubwa wa "rejeleo", basi ni tofauti gani kati ya op-amp na faida ya mara elfu kadhaa, na kwa op-amp sawa, lakini kwa faida ya laki kadhaa na hata mamilioni?
Jibu ni rahisi sana. Katika matukio yote mawili, matokeo yatakuwa sawa, faida ya cascade itatambuliwa na vipengele vya OOS, lakini katika kesi ya pili (op-amp na faida kubwa) mzunguko hufanya kazi kwa utulivu zaidi, kwa usahihi zaidi, utendaji wa vile. mizunguko ni ya juu zaidi. Sio bure kwamba op-amps imegawanywa katika op-amps matumizi ya jumla na usahihi wa juu, usahihi.
Kama ilivyosemwa tayari, amplifaya zinazohusika zilipokea jina lao "zinazofanya kazi" wakati huo wa mbali wakati zilitumika sana kuigiza. shughuli za hisabati katika analogi kompyuta(AVM). Hizi zilikuwa shughuli za kuongeza, kutoa, kuzidisha, kugawanya, squaring na kazi nyingine nyingi.
Op-amps hizi za kabla ya gharika zilitekelezwa zilizopo za utupu, baadaye kwenye transistors tofauti na vipengele vingine vya redio. Kwa kawaida, vipimo vya hata transistor op-ampea vilikuwa vikubwa vya kutosha kutumika katika miundo isiyo ya kawaida.
Na tu baada ya, shukrani kwa mafanikio ya vifaa vya elektroniki vilivyojumuishwa, op-amps ikawa saizi ya transistor ya nguvu ya chini, kisha utumiaji wa sehemu hizi vifaa vya nyumbani Na miradi ya Amateur ikahesabiwa haki.
Kwa njia, op-amps ya kisasa ni hata kabisa Ubora wa juu, kwa bei isiyo ya juu sana kuliko transistors mbili au tatu. Taarifa hii inatumika kwa madhumuni ya jumla ya op amps. Amplifaya za usahihi zinaweza kugharimu kidogo zaidi.
Kuhusu saketi za op-amp, inafaa kusema mara moja kwamba zote zimeundwa kuwa na nguvu kutoka kwa chanzo cha nguvu cha bipolar. Hali hii ndiyo "inayojulikana" zaidi kwa op-amps, ikiruhusu ukuzaji wa sio ishara pekee AC voltage, kwa mfano wimbi la sine, lakini pia ishara za DC au voltage tu.
Na bado, mara nyingi, mizunguko ya op-amp inaendeshwa kutoka kwa chanzo cha unipolar. Kweli, katika kesi hii haiwezekani kuimarisha shinikizo la mara kwa mara. Lakini mara nyingi hutokea kwamba hii sio lazima tu. Mizunguko yenye usambazaji wa umeme wa polar moja itajadiliwa baadaye, lakini kwa sasa hebu tuendelee kuhusu nyaya za kuwasha op-amps na ugavi wa umeme wa bipolar.
Voltage ya usambazaji wa ampea nyingi za op mara nyingi huwa ndani ya ± 15V. Lakini hii haimaanishi kabisa kwamba voltage hii haiwezi kufanywa chini kidogo (ya juu haipendekezi). Op-amps nyingi hufanya kazi kwa utulivu sana kuanzia ±3V, na baadhi ya miundo hata ±1.5V. Uwezekano huu umeonyeshwa katika nyaraka za kiufundi(Karatasi ya data).
Repea ya voltage
Ni kifaa rahisi zaidi cha op-amp katika suala la muundo wa saketi;
Kielelezo 1. Mzunguko wa mfuasi wa voltage ya amplifier ya uendeshaji
Ni rahisi kuona kwamba kuunda mzunguko huo, hakuna sehemu moja ilihitajika isipokuwa op-amp yenyewe. Kweli, takwimu haionyeshi uunganisho wa nguvu, lakini michoro hiyo hupatikana kila wakati. Kitu pekee ambacho ningependa kutambua ni kwamba kati ya pini za nguvu za op-amp (kwa mfano, kwa op-amp ya KR140UD708 hizi ni pini 7 na 4) na waya ya kawaida inapaswa kuunganishwa na uwezo wa 0.01 ... 0.5 µF.
Kusudi lao ni kufanya uendeshaji wa op-amp imara zaidi, ili kuondokana na uchochezi wa kujitegemea wa mzunguko pamoja na nyaya za nguvu. Capacitors inapaswa kuunganishwa karibu iwezekanavyo kwa pini za nguvu za microcircuit. Wakati mwingine capacitor moja imeunganishwa kwa kikundi cha microcircuits kadhaa. capacitors sawa inaweza kuonekana kwenye bodi na chips digital, kusudi lao ni sawa.
Faida ya kurudia ni sawa na umoja, au, kuiweka kwa njia nyingine, hakuna faida yoyote. Basi kwa nini tunahitaji mpango kama huo? Inafaa kabisa hapa kukumbuka kuwa kuna mzunguko wa transistor- mfuasi wa emitter, kusudi kuu ambalo ni sawa na cascades na upinzani tofauti wa pembejeo. Vile cascades (repeaters) pia huitwa buffer cascades.
Kizuizi cha ingizo cha kirudiarudia kwa op-amp kinahesabiwa kama bidhaa ya kizuizi cha ingizo cha op-amp na faida yake. Kwa mfano, kwa UD708 iliyotajwa, impedance ya pembejeo ni takriban 0.5 MOhm, faida ni angalau 30,000, na labda zaidi. Ikiwa nambari hizi zimeongezeka, upinzani wa pembejeo ni 15 GOhm, ambayo inalinganishwa na upinzani wa insulation isiyo ya juu sana, kama karatasi. Matokeo ya juu kama haya hayawezekani kupatikana kwa mfuasi wa kawaida wa emitter.
Ili kuhakikisha kwamba maelezo hayatoi mashaka, hapa chini yatapewa takwimu zinazoonyesha uendeshaji wa nyaya zote zilizoelezwa katika programu ya simulator ya Multisim. Bila shaka, nyaya hizi zote zinaweza kukusanywa kwa kutumia bodi za maendeleo, lakini hakuna matokeo mabaya zaidi yanaweza kupatikana kwenye skrini ya kufuatilia.
Kweli, ni bora zaidi hapa: si lazima kupanda kwenye rafu mahali fulani ili kubadilisha kupinga au microcircuit. Kila kitu kiko hapa, hata vyombo vya kupimia, iko kwenye programu, na "imefikiwa" kwa kutumia kipanya au kibodi.
Kielelezo cha 2 kinaonyesha mzunguko wa kurudia uliofanywa katika programu ya Multisim.
Kielelezo cha 2.
Kuchunguza mzunguko ni rahisi sana. Kwa ingizo la kurudia kutoka jenereta ya kazi ishara ya sinusoidal yenye mzunguko wa 1KHz na amplitude ya 2V inatumika, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3.
Kielelezo cha 3.
Ishara kwenye pembejeo na pato la mrudiaji huzingatiwa na oscilloscope: ishara ya pembejeo inaonyeshwa na boriti. ya rangi ya bluu, boriti ya pato ni nyekundu.
Kielelezo cha 4.
Kwa nini, msomaji makini anaweza kuuliza, je ishara ya pato (nyekundu) ni kubwa mara mbili kuliko ile ya pembejeo ya bluu? Kila kitu ni rahisi sana: kwa unyeti sawa wa njia za oscilloscope, sinusoids zote mbili na amplitude sawa na awamu kuunganisha katika moja, kujificha nyuma ya kila mmoja.
Ili kuona zote mbili mara moja, tulilazimika kupunguza unyeti wa moja ya chaneli, katika kesi hii pembejeo. Matokeo yake, sinusoid ya bluu ikawa nusu ya ukubwa kwenye skrini na ikaacha kujificha nyuma ya nyekundu. Ingawa, ili kufikia matokeo sawa, unaweza tu kuhamisha mihimili kwa kutumia udhibiti wa oscilloscope, na kuacha unyeti wa njia sawa.
Sinusoids zote mbili ziko kwa ulinganifu kuhusiana na mhimili wa wakati, ambayo inaonyesha kuwa sehemu ya mara kwa mara ya ishara ni sifuri. Nini kinatokea ikiwa unaongeza kijenzi kidogo cha DC kwenye mawimbi ya pembejeo? Jenereta ya kweli hukuruhusu kusogeza wimbi la sine kwenye mhimili wa Y Hebu tujaribu kuisogeza juu kwa 500mV.
Kielelezo cha 5.
Kilichotokana na hii kinaonyeshwa kwenye Mchoro 6.
Kielelezo cha 6.
Inaonekana kwamba sinusoids ya pembejeo na pato iliongezeka kwa nusu ya volt, bila kubadilisha kabisa. Hii inaonyesha kwamba mrudiaji alisambaza kwa usahihi sehemu ya DC ya ishara. Lakini mara nyingi hujaribu kuondoa sehemu hii ya mara kwa mara na kuifanya iwe sawa na sifuri, ambayo huepuka utumiaji wa vitu vya mzunguko kama vile capacitors za kuingiliana.
Kurudia ni, kwa kweli, nzuri na hata nzuri: hakuna sehemu moja ya ziada ilihitajika (ingawa kuna mizunguko ya kurudia na "viungio" vidogo), lakini hawakupata faida yoyote. Ni amplifier ya aina gani basi? Ili kuunda amplifier, unahitaji tu kuongeza maelezo machache jinsi ya kufanya hivyo itajadiliwa baadaye.
Kikuzalishi kinachogeuza
Ili kufanya amplifier inverting kutoka op-amp, inatosha kuongeza resistors mbili tu. Kilichotokana na hii kinaonyeshwa kwenye Mchoro 7.
Kielelezo 7. Inverting amplifier mzunguko
Faida ya amplifier vile huhesabiwa kwa kutumia formula K = - (R2 / R1). Ishara ya minus haimaanishi kuwa amplifier iligeuka kuwa mbaya, lakini tu kwamba ishara ya pato itakuwa kinyume katika awamu kwa moja ya pembejeo. Sio bure kwamba amplifier inaitwa inverting amplifier. Hapa itakuwa sahihi kukumbuka transistor iliyounganishwa kulingana na mzunguko na OE. Huko, pia, ishara ya pato kwenye mtozaji wa transistor iko nje ya awamu na ishara ya pembejeo inayotumiwa kwenye msingi.
Hapa ndipo inafaa kukumbuka ni juhudi ngapi utalazimika kuweka ili kupata wimbi safi, lisilopotoshwa la sine kwenye mtozaji wa transistor. Inahitajika kuchagua upendeleo kwa msingi wa transistor ipasavyo. Hii kawaida ni ngumu sana na inategemea vigezo vingi.
Wakati wa kutumia op-amp, inatosha kuhesabu tu upinzani wa vipinga kulingana na formula na kupata faida maalum. Inabadilika kuwa kuanzisha mzunguko kwa kutumia op-amp ni rahisi zaidi kuliko kuanzisha kadhaa hatua za transistor. Kwa hiyo, hakuna haja ya kuogopa kwamba mpango huo haufanyi kazi, hautafanya kazi.
Kielelezo cha 8.
Kila kitu hapa ni sawa na katika takwimu zilizopita: ishara ya pembejeo inaonyeshwa kwa bluu, na ishara baada ya amplifier imeonyeshwa kwa rangi nyekundu. Kila kitu kinalingana na formula K=-(R2/R1). Ishara ya pato iko nje ya awamu na pembejeo (ambayo inalingana na ishara ya minus katika formula), na amplitude ya ishara ya pato ni mara mbili ya pembejeo. Ambayo pia ni kweli kwa uwiano (R2/R1)=(20/10)=2. Ili kupata faida, kwa mfano, 10, inatosha kuongeza upinzani wa kupinga R2 hadi 100KOhm.
Kwa kweli, mzunguko wa amplifier ya inverting inaweza kuwa ngumu zaidi chaguo hili linaonyeshwa kwenye Mchoro 9.
Kielelezo cha 9.
Sehemu mpya imeonekana hapa - resistor R3 (badala yake, ilitoweka tu kutoka kwa mzunguko uliopita). Madhumuni yake ni kufidia mikondo ya uingizaji wa op-amp halisi ili kupunguza kuyumba kwa halijoto ya sehemu ya DC kwenye pato. Thamani ya kupinga hii imechaguliwa kulingana na formula R3 = R1 * R2 / (R1 + R2).
Op-amps za kisasa zilizo thabiti sana huruhusu ingizo lisilogeuza kuunganishwa kwenye waya wa kawaida moja kwa moja bila kupinga R3. Ingawa uwepo wa kipengee hiki hautafanya chochote kibaya, kwa kiwango cha sasa cha uzalishaji, wakati wanaokoa kwa kila kitu, hawapendi kusanikisha kontena hii.
Fomula za kuhesabu amplifier ya inverting zinaonyeshwa kwenye Mchoro 10. Kwa nini katika takwimu? Ndiyo, kwa uwazi tu, katika mstari wa maandishi hawangeonekana kuwa wa kawaida na wa kueleweka, hawangeonekana sana.
Kielelezo cha 10.
Sababu ya faida ilitajwa hapo awali. Kitu pekee kinachostahili kuzingatia hapa ni vikwazo vya pembejeo na pato la amplifier isiyo ya inverting. Kila kitu kinaonekana kuwa wazi na upinzani wa pembejeo: inageuka kuwa sawa na upinzani wa kupinga R1, lakini upinzani wa pato utahitajika kuhesabiwa kwa kutumia fomula iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 11.
Herufi "K" inaashiria mgawo wa rejeleo wa op-amp. Hapa, tafadhali, hesabu ni upinzani gani wa pato utakuwa sawa na. Matokeo yake yatakuwa takwimu ndogo, hata kwa wastani wa aina ya UD7 op-amp na K yake "sawa na si zaidi ya 30,000 Katika kesi hii, hii ni nzuri: baada ya yote, chini ya uzuiaji wa pato la cascade (hii inatumika sio tu kwa op-amp cascades), zaidi mzigo wenye nguvu, ndani ya mipaka ya kuridhisha, bila shaka, inaweza kushikamana na cascade hii.
Kumbuka maalum inapaswa kufanywa kuhusu kitengo katika denominator ya formula ya kuhesabu upinzani wa pato. Hebu tuchukue kwamba uwiano wa R2 / R1 ni, kwa mfano, 100. Hii ndiyo hasa uwiano ambao utapatikana katika kesi ya faida ya amplifier ya inverting ya 100. Inatokea kwamba ikiwa kitengo hiki kinatupwa, basi hakuna chochote kitakachobadilika. . Kwa kweli hii si kweli.
Wacha tufikirie kuwa upinzani wa resistor R2 ni sifuri, kama ilivyo kwa mtu anayerudia. Kisha, bila moja, denominator nzima inageuka hadi sifuri, na upinzani wa pato utakuwa sawa na sifuri. Na ikiwa baadaye sifuri hii itaishia mahali fulani katika dhehebu la fomula, unawezaje kuamuru igawanywe nayo? Kwa hivyo, haiwezekani kuondoa kitengo hiki kinachoonekana kuwa kisicho na maana.
Huwezi kuandika kila kitu katika makala moja, hata kubwa kabisa. Kwa hivyo, kila kitu ambacho hakikufaa katika kifungu kinachofuata kitalazimika kufunikwa. Kutakuwa na maelezo ya amplifier yasiyo ya inverting, amplifier tofauti, na amplifier moja-supply. Maelezo pia yatatolewa nyaya rahisi kuangalia op-amp.
