Podstawy wzmacniacza operacyjnego

Wzmacniacz operacyjny, zwany również wzmacniaczem operacyjnym, to układ scalony, który może być używany do wykonywania różnych operacji liniowych, nieliniowych i matematycznych. Wzmacniacz operacyjny todirect coupled high gain amplifier. Możesz obsługiwać wzmacniacz operacyjny zarówno z sygnałami AC, jak i DC. W tym rozdziale omówiono cechy i typy wzmacniaczy operacyjnych.

Budowa wzmacniacza operacyjnego

Wzmacniacz operacyjny składa się ze wzmacniacza (-ów) różnicowego (-ych), translatora poziomów i stopnia wyjściowego. Wzmacniacz różnicowy jest obecny na stopniu wejściowym wzmacniacza operacyjnego, a zatem składa się z wzmacniacza operacyjnegotwo input terminals. Jeden z tych terminali nosi nazwęinverting terminal a drugi nazywa się non-inverting terminal. Terminale są nazwane na podstawie relacji fazowych między ich odpowiednimi wejściami i wyjściami.

Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego

Istotne cechy lub parametry wzmacniacza operacyjnego są następujące -

Wzmocnienie napięcia w otwartej pętli
Napięcie wyjściowe offsetu
Współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym
Szybkość opadania

W tej sekcji szczegółowo omówiono te cechy, jak podano poniżej -

Wzmocnienie napięcia w otwartej pętli

Wzmocnienie napięcia w otwartej pętli wzmacniacza operacyjnego to wzmocnienie różnicowe bez ścieżki sprzężenia zwrotnego.

Matematycznie wzmocnienie napięcia w otwartej pętli wzmacniacza operacyjnego jest przedstawiane jako -

$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$

Napięcie wyjściowe offsetu

Napięcie obecne na wyjściu wzmacniacza operacyjnego, gdy jego różnicowe napięcie wejściowe wynosi zero, nazywane jest jako output offset voltage.

Współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym

Współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym (CMRR) wzmacniacza operacyjnego definiuje się jako stosunek wzmocnienia różnicowego w pętli zamkniętej, $A_{d}$ i wzmocnienie w trybie wspólnym, $A_{c}$.

Matematycznie CMRR można przedstawić jako -

$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$

Zwróć uwagę, że wzmocnienie w trybie wspólnym, $A_{c}$ Wzmacniacz operacyjny to stosunek napięcia wyjściowego w trybie wspólnym do napięcia wejściowego w trybie wspólnym.

Szybkość opadania

Szybkość narastania wzmacniacza operacyjnego jest definiowana jako maksymalna szybkość zmian napięcia wyjściowego spowodowana skokowym napięciem wejściowym.

Matematycznie szybkość zmian (SR) można przedstawić jako -

$$SR=Maximum\:of\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

Gdzie, $V_{0}$to napięcie wyjściowe. Ogólnie szybkość narastania jest mierzona w obu$V/\mu\:Sec$ lub $V/m\:Sec$.

Rodzaje wzmacniaczy operacyjnych

Wzmacniacz operacyjny jest reprezentowany przez symbol trójkąta z dwoma wejściami i jednym wyjściem.

Istnieją dwa typy wzmacniaczy operacyjnych: Ideal Op-Amp i Practical Op-Amp.

Są szczegółowo omówione, jak podano poniżej -

Idealny wzmacniacz operacyjny

Idealny wzmacniacz operacyjny istnieje tylko w teorii i praktycznie nie istnieje. Plikequivalent circuit idealnego wzmacniacza operacyjnego pokazano na poniższym rysunku -

Na ideal op-amp wykazuje następujące cechy -

Impedancja wejściowa $Z_{i}=\infty\Omega$
Impedancja wyjściowa $Z_{0}=0\Omega$
Wzmocnienie napięcia w otwartej pętli $A_{v}=\infty$
Jeśli (różnicowe) napięcie wejściowe $V_{i}=0V$, wtedy napięcie wyjściowe będzie $V_{0}=0V$
Przepustowość to infinity. Oznacza to, że idealny wzmacniacz operacyjny wzmocni sygnały o dowolnej częstotliwości bez żadnego tłumienia.
Współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym (CMRR) jest infinity.
Szybkość opadania (SR) jest infinity. Oznacza to, że idealny wzmacniacz operacyjny spowoduje natychmiastową zmianę na wyjściu w odpowiedzi na wejściowe napięcie krokowe.

Praktyczny wzmacniacz operacyjny

Praktycznie wzmacniacze operacyjne nie są idealne i odbiegają od swoich idealnych cech z powodu pewnych niedoskonałości podczas produkcji. Plikequivalent circuit praktycznego wzmacniacza operacyjnego pokazano na poniższym rysunku -