Non

Op-Amp, abrevierea pentru amplificator operațional, este coloana vertebrală a electronicii analogice. Un amplificator operațional este o componentă electronică cuplată în curent continuu care amplifică tensiunea de la o intrare diferențială utilizând feedback-ul rezistorului. Op-Amperele sunt populare pentru versatilitatea sa, deoarece pot fi configurate în multe moduri și pot fi utilizate în diferite aspecte. Un circuit op-amp constă din puține variabile, cum ar fi lățimea de bandă, impedanța de intrare și ieșire, marja de câștig etc. Clasa diferită de amplificatoare op are specificații diferite în funcție de aceste variabile. Există o mulțime de op-amperi disponibile în diferite pachete de circuite integrate (IC), unele op-amp ic-uri au două sau mai multe op-amperi într-un singur pachet. LM358, LM741, LM386 sunt unele IC-uri utilizate în mod obișnuit. Puteți afla mai multe despre amplificatoarele de operare urmând secțiunea noastră de circuite pentru amplificatoare de operare.

Un amplificator operațional are doi pini de intrare diferențiali și un pin de ieșire împreună cu pini de alimentare. Acei doi pini de intrare diferențiali sunt pinul inversor sau Pinul negativ și pinul neinversibil sau Pozitiv. Un amplificator op amplifică diferența de tensiune între acești doi pini de intrare și furnizează ieșirea amplificată pe Vout sau pinul de ieșire.

În funcție de tipul de intrare, amplificatorul opțional poate fi clasificat ca inversor sau fără inversare. În acest tutorial, vom învăța cum să folosim op-amp în configurație noninversantă.

În configurația fără inversare, semnalul de intrare este aplicat pe terminalul de intrare fără inversare (terminal pozitiv) al amplificatorului op. Datorită acestui fapt, ieșirea amplificată devine „ în fază ” cu semnalul de intrare.

Așa cum am discutat anterior, amplificatorul de operare are nevoie de feedback pentru a amplifica semnalul de intrare. Acest lucru se realizează, în general, prin aplicarea unei mici părți a tensiunii de ieșire înapoi la pinul inversor (În cazul configurației fără inversare) sau în pinul care nu inversează (În cazul pinului inversor), folosind o rețea de divizare a tensiunii.

Configurare amplificator operațional fără inversare

În imaginea superioară, este afișat un amplificator opțional cu configurație non-inversabilă. Semnalul care este necesar pentru a fi amplificat folosind op-amp-ul este alimentat în pinul pozitiv sau non-inversor al circuitului op-amp, în timp ce un divizor de tensiune care utilizează două rezistențe R1 și R2 asigură partea mică a ieșirii către inversor pinul circuitului op-amp. Aceste două rezistențe furnizează feedback-ul necesar amplificatorului op. Într-o stare ideală, pinul de intrare al amplificatorului operațional va oferi o impedanță mare de intrare, iar pinul de ieșire va avea o impedanță de ieșire redusă.

Amplificarea depinde de cele două rezistențe de feedback (R1 și R2) conectate ca configurație a divizorului de tensiune. R2 este denumit Rf (rezistor de feedback)

Ieșirea divizorului de tensiune care este alimentat în pinul care nu se inversează al amplificatorului este egală cu Vin, deoarece punctele de joncțiune ale divizorului de tensiune și Vin sunt situate pe același nod de masă.

Datorită acestui fapt și, deoarece Vout este dependent de rețeaua de feedback, putem calcula câștigul de tensiune în buclă închisă ca mai jos.

Câștigul amplificatorului opțional fără inversare

Deoarece ieșirea divizorului de tensiune Tensiunea este aceeași cu tensiunea de intrare , divizorul Vout = Vin

Deci, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Sau, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Câștigul total de tensiune al amplificatorului (Av) este Vout / Vin

Deci, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Folosind această formulă putem concluziona că câștigul de tensiune în buclă închisă a unui amplificator operațional fără inversare este,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Deci, prin acest factor, câștigul amplificatorului op nu poate fi mai mic decât câștigul de unitate sau 1. De asemenea, câștigul va fi pozitiv și nu poate fi în formă negativă. Câștigul este direct dependent de raportul dintre Rf și R1.

Acum, un lucru interesant este că, dacă punem valoarea rezistorului de feedback sau Rf ca 0, câștigul va fi 1 sau unitate. Și dacă R1 devine 0, atunci câștigul va fi infinit. Dar este posibil doar teoretic. În realitate, depinde în mare măsură de comportamentul amplificatorului op și de câștigul în buclă deschisă.

Op-amp poate fi, de asemenea, utilizat cu două tensiuni suplimentare de intrare ca amplificator sumator.

Exemplu practic de amplificator fără inversare

Vom proiecta un circuit de amplificator opțional care nu va inversa, care va produce câștig de tensiune de 3x la ieșire comparând tensiunea de intrare.

Vom face o intrare de 2V în op-amp. Vom configura op-amp-ul în configurație non-inversabilă cu capacități de câștig de 3x. Am selectat valoarea rezistorului R1 ca 1,2k, Vom afla valoarea rezistorului Rf sau R2 și vom calcula tensiunea de ieșire după amplificare.

Deoarece câștigul este dependent de rezistențe și formula este Av = 1 + (Rf / R1)

În cazul nostru, câștigul este 3, iar valoarea lui R1 este 1. 2k. Deci, valoarea lui Rf este, 3 = 1 + (Rf / 1.2k) 3 = 1 + (1.2k + Rf / 1.2k ) 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k - 1.2k = Rf Rf = 2.4k

După amplificare, tensiunea de ieșire va fi

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

Exemplul de circuit este prezentat în imaginea de mai sus. R2 este rezistorul de feedback și ieșirea amplificată va fi de 3 ori mai mare decât intrarea.

Urmăritor de tensiune sau amplificator de câștig Unity

După cum sa discutat anterior, dacă facem Rf sau R2 ca 0, asta înseamnă că nu există rezistență în R2, iar rezistorul R1 este egal cu infinitul, atunci câștigul amplificatorului va fi 1 sau va atinge câștigul de unitate. Deoarece nu există rezistență în R2, ieșirea este scurtcircuitată cu intrarea negativă sau inversată a amplificatorului op. Deoarece câștigul este 1 sau unitate, această configurație este numită configurație a amplificatorului de câștig al unității sau adept de tensiune sau tampon.

Pe măsură ce punem semnalul de intrare pe intrarea pozitivă a amplificatorului opțional și semnalul de ieșire este în fază cu semnalul de intrare cu un câștig de 1x, obținem același semnal pe ieșirea amplificatorului. Astfel, tensiunea de ieșire este aceeași cu tensiunea de intrare. Voltage out = Voltage in.

Deci, va urmări tensiunea de intrare și va produce același semnal de replică pe ieșire. Acesta este motivul pentru care se numește circuit de urmărire a tensiunii.

Impedanța de intrare a op-AMP este foarte mare atunci când un repetor de tensiune sau de câștig unitate este utilizată de configurare. Uneori, impedanța de intrare este mult mai mare decât 1 Megohm. Deci, datorită impedanței mari de intrare, putem aplica semnale slabe pe intrare și nu va curge curent în pinul de intrare de la sursa de semnal la amplificator. Pe de altă parte, impedanța de ieșire este foarte mică și va produce aceeași intrare de semnal, în ieșire.

În imaginea de mai sus este afișată configurația adeptului tensiunii. Ieșirea este conectată direct la terminalul negativ al amplificatorului op. Câștigul acestei configurații este de 1x.

După cum știm, Gain (Av) = Vout / Vin Deci, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Datorită impedanței mari de intrare, curentul de intrare este 0, deci și puterea de intrare este 0. Următorul de tensiune asigură un câștig mare de putere pe ieșire. Datorită acestui comportament, următorul de tensiune folosit ca circuit tampon.

De asemenea, configurația tampon oferă un factor de izolare a semnalului bun. Datorită acestei caracteristici, circuitul de urmărire a tensiunii este utilizat în filtrele active de tip cheie Sallen, în care etapele filtrelor sunt izolate una de cealaltă utilizând configurația de amplificator op.

Există circuite tampon digitale, de asemenea, disponibile, cum ar fi 74LS125, 74LS244 etc.

Deoarece putem controla câștigul amplificatorului fără inversare, putem selecta valori multiple ale rezistențelor și putem produce un amplificator fără inversare cu un interval de câștig variabil.

Amplificatoarele fără inversare sunt utilizate în sectoarele electronice audio, precum și în domeniul de aplicare, mixere și diverse locuri în care este necesară logica digitală folosind electronica analogică.