Wzmacniacz operacyjny odwracający – wzmacniacz roznicowy
Co to jest wzmacniacz operacyjny?:
Wzmacniacz operacyjny to wzmacniacz CC, który ma wysoki zysk, rzędu 104–108. Taki wzmacniacz może tworzyć sumę, integrację, różnicowanie lub działać jako komparator z odpowiednimi sieciami sprzężenia zwrotnego. Dlatego są one znane jako opamps.
(W takich obwodach wymagana odpowiedź uzyskuje się poprzez zastosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego do wzmacniacza CC o wysokim wzmocnieniu za pomocą podłączonego komponentu między terminalami wejściowymi i wyjściowymi, zwanym sprzężeniem zwrotnym operacyjnym).
Wzmacniacz operacyjny jest wzmacniaczem o wysokim CC, który ogólnie składa się z jednego lub więcej etapów wzmacniacza różnicowego kaskadowego.
Schemat blokowy wzmacniacza operacyjnego pokazanego na ryc. 14.5 składa się z bezpośredniego czteropunktowego wzmacniacza w wodospadzie. Podsumowując, można go ustalić w następujący sposób.
- Pierwszym etapem jest podwójny wzmocnienie różnicowy wzmacniacz (60), to znaczy wzmacniacz różnicowy z podwójnym wejściem z stałym źródłem prądu, aby zwiększyć odrzucenie trybu wspólnego. Ponadto ten etap ogólnie określa rezystancję wejściową wzmacniacza operacyjnego i zapewnia większość wzmocnienia napięcia.
- Stopień pośredni jest unikalnym wzmacniaczem różnicowym, to znaczy różnicowy niezrównoważony wzmacniacz wyjściowy wyjściowy w celu zwiększenia wzmocnienia (wzrost stadium pośrednim = 30).
- Ponieważ stosuje się bezpośrednie sprzężenie, wyjście etapu pośredniego, które jest napięciem wyjściowym CC, jest potencjałem wyższym niż teren, gdy nie stosuje się wejścia. Dlatego, aby przenieść ten poziom CC na potencjał uziemienia, po stadium pośrednim stosuje się obwód translistyczny poziomu (dźwignia przekładni). Trzeci etap zastosowany w obwodzie wydawców obserwujących.
- Ostatnim etapem jest uzupełniający się wzmacniacz ciągu. Przy niskiej impedancji wyjściowej i napięcia oraz minimalnych prądach kompensacyjnych proporcjonalny wzmocnienie mocy wynosi od 5 do 10.
Dlatego ogólny wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego wynosi (60 x 30 x 5 = 9000), który jest bardzo duży.
Idealny Opamp wykazuje następujące cechy elektryczne:
- Nieskończony wzrost napięcia Aν.
- Nieskończona rezystancja wejściowa RI, aby prawie każde źródło sygnału może go napędzać i nie ma obciążenia poprzedniego etapu.
- Zero rezystancji wyjściowej RO, aby ta moc wyjściowa może przeprowadzić nieskończoną liczbę urządzeń.
- Zero napięcia wyjściowego, gdy napięcie wejściowe wynosi zero.
- Nieskończona szerokość pasma, tak że każdy sygnał częstotliwości od zera do nieskończoności HZ można wzmocnić bez tłumienia.
- Nieskończony CMRR, tak że napięcie szumu w trybie wspólnym wynosi zero.
- Nieskończona prędkość, tak że zmiany napięcia wyjściowego zachodzą jednocześnie ze zmianami napięcia wejściowego.
Dzięki zastosowaniu negatywnego sprzężenia zwrotnego praktyczny wzmacniacz operacyjny może zbliżyć się do niektórych z powyższych cech, takich jak odporność wejściowa, odporność na wynik i przepustowość. Równoważny obwód Opamp pokazano na rycinie 14.6.
Podstawowe zasady operacyjne OPAMP można przeanalizować za pomocą równoważnego obwodu pokazanego na rysunku 14.6. Napięcie wyjściowe dla ryc. 14.6 jest podane przez
Gdzie
- A = duży wzmocnienie napięcia sygnału.
- Vid = różnicowe napięcie wejściowe.
- V1 = napięcie do terminalu inwestycyjnego w odniesieniu do gruntów.
- V2 = napięcie w terminalu nieinwestorowym w odniesieniu do gruntów.
Równania. (14.1), widać, że napięcie wyjściowe jest wprost proporcjonalne do różnicy algebraicznej między wejściami. Opamp wzmacnia tę różnicę napięcia, a nie same napięcia wejściowe.
Z tego powodu biegunowość napięcia wyjściowego zależy od polaryzacji napięcia różnicy.