Różne zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w elektronice

Różne zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w elektronice

Wzmacniacz operacyjny to układ scalony który działa jako wzmacniacz napięcia. Wzmacniacz operacyjny jako wejście różnicowe. Że ma dwa wejścia o przeciwnej polaryzacji. Wzmacniacz jako pojedyncze wejście o przeciwnej polaryzacji. Wzmacniacz operacyjny ma pojedyncze wyjście i bardzo duże wzmocnienie, które daje taki sygnał wyjściowy.



Ogólnie rzecz biorąc, używamy wielu aplikacji przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych, takich jak


  • Wzmacniacze różnicowe
  • Wzmacniacze odwracające
  • Wzmacniacze nieodwracające
  • Popychacze napięcia
  • Sumując wzmacniacze
  • Wzmacniacze oprzyrządowania

Będzie działać jak niektóre oscylatory





  • Oscylatory Wien Bridge

Będzie działać jak niektóre filtry, wykorzystując wzmacniacze operacyjne

  • Wzmacniacze operacyjne mogą być wykorzystywane do budowy filtrów aktywnych, zapewniających funkcje górnoprzepustowego, pasmowoprzepustowego i opóźniającego. Wysoka impedancja wejściowa i wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego umożliwiają proste obliczanie wartości elementów.

Niektóre ze wzmacniaczy operacyjnych mogą być ogólnie używane jako komparatory



Podstawowy schemat ideowy komparatora, jak pokazano na rys


Komparator

Komparator

Teraz omówimy szczegółowo różne typy wzmacniaczy różnicowych krok po kroku

Wzmacniacze różnicowe

Wzmacniacz różnicowy wzmacnia różnicę między dwoma napięciami, dzięki czemu ten typ obwodu wzmacniacza operacyjnego jest traktorem pomocniczym, w przeciwieństwie do wzmacniacza sumującego, który dodaje lub sumuje napięcia wejściowe. Te rodzaje obwodów wzmacniaczy operacyjnych są powszechnie znane jako wzmacniacze różnicowe. Podłączając każde wejście wewnętrzne do masy 0 V, możemy użyć superpozycji, aby znaleźć napięcie wyjściowe Vout. Równanie Vout to

Wzmacniacz różnicowy

Wzmacniacz różnicowy

V wy = -v1 (R3 / R1) + V2 (R4 / R2 + R4) (R1 + R3 / R1)

W tym równaniu R1 = R2 i R3 = R4, a następnie za pomocą tego równania

V out = R3 / R1 (V2-V1).

Jeśli wszystkie te rezystory mają te same wartości omowe, to jest R1 = R2 = R3. Następnie obwód stanie się wzmacniaczami operacyjnymi różnicowymi wzmocnienia Unity.

Zastosowania wzmacniaczy różnicowych

  • Jest używany jako szeregowy obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego za pomocą wzmacniacza operacyjnego
  • Generalnie używamy wzmacniacza różnicowego, który działa jako obwód regulacji głośności.
  • Różnicowy wzmacniacz operacyjny może być używany jako automatyczny obwód kontroli wzmocnienia.
  • Niektóre z różnicowych wzmacniaczy operacyjnych mogą być używane do modulacji amplitudy.

Odwracające wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacz odwracający jest obwodem zamkniętej pętli, w którym obwód wzmacniacza operacyjnego jest połączony ze sprzężeniem zwrotnym w celu wytworzenia działania sprzężenia zwrotnego. Mając do czynienia ze wzmacniaczami operacyjnymi, należy pamiętać o dwóch bardzo ważnych zasadach dotyczących wzmacniacza odwracającego, a mianowicie brak przepływu prądu do zacisku wejściowego. I że V1 jest zawsze równe V2. Jednak w rzeczywistych obwodach wzmacniacza operacyjnego obie te zasady są nieco złamane.

Dzieje się tak, ponieważ połączenie złącza sygnału wejściowego i sygnału sprzężenia zwrotnego ma ten sam potencjał co wejście dodatnie, które ma napięcie 0 V lub masę, wówczas złącze to wirtualna ziemia.

Ze względu na wirtualny węzeł uziemienia rezystancja wejściowa wzmacniacza jest równa wartości rezystora wejściowego, R in, a wzmocnienie w pętli zamkniętej wzmacniacza odwracającego można ustawić za pomocą stosunku dwóch rezystorów zewnętrznych.

Powiedzieliśmy powyżej, że istnieją bardzo ważne zasady, o których należy pamiętać o wzmacniaczu odwracającym lub jakikolwiek wzmacniacz operacyjny jest pokazany poniżej

  • Do zacisków wejściowych nie płynie prąd
  • Różnicowe napięcie wejściowe wynosi 0, ponieważ V1 = V2 = 0.

Następnie, używając dwóch reguł, możemy wyprowadzić równanie, obliczając wzmocnienie w pętli zamkniętej wzmacniacza odwracającego

Wzmacniacz odwracający

Wzmacniacz odwracający

I = (Vin-Vout) / (Rin + Rf)

Dlatego I = (Vin-V2) / Rin

I = (V2-Vout) / Rf

Wzmocnienie w zamkniętej pętli jest podane jako Vout / Vin = -Rf / Rin

Wzmocnienie napięcia w zamkniętej pętli jest równe Vout = –Rf / Rin * Vin

Znak ujemny w równaniu wskazuje na odwrócenie sygnału wyjściowego z odpowiednim wejściem do jego 180 stopni poza fazą

Zastosowania wzmacniacza odwracającego

  • Wzmacniacz odwracający jest używany w pełni jako sumator napięcia lub wzmacniacz sumujący
  • Wzmacniacz odwracający ma zastosowanie do wzmacniacza skalującego letniego.
  • Ma zastosowanie do wzmacniacza zbalansowanego.

Wzmacniacz nieodwracający

Wzmacniacz nieodwracający, którego wyjście jest w tym samym sensie lub w tej samej fazie co wejście. W tym obwodzie sygnał podawany jest na nieodwracające wejście wzmacniacza operacyjnego. Jednak sprzężenie zwrotne jest pobierane z wyjścia przez rezystor do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego, gdzie inny rezystor jest uziemiony. Podstawowy wzmacniacz nieodwracający pokazano na rys

Wzmacniacz nieodwracający

Wzmacniacz nieodwracający

Wzmocnienie nieodwracającego obwodu wzmacniacza wzmacniacza operacyjnego jest łatwe do określenia, a moc wyjściowa nieodwracającego wzmacniacza jest taka sama, jak napięcia wejściowe. A więc wzmocnienie wzmacniacza jest wyjątkowo duże.

Ponieważ wejście do wzmacniacza operacyjnego nie pobiera prądu, oznacza to, że prąd płynący przez rezystory R1 i R2 oraz napięcie na obu wejściach są takie same. Równanie nieodwracającego wzmacniacza można nazwać Vout / Vin = Av = 1 + R2 / R1.

Zastosowania wzmacniacza nieodwracającego

  • Wzmacniacz nieodwracający wykorzystuje połączenie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym dzielnika napięcia.
  • Tutaj wzmocnienie napięcia jest zawsze większe niż 1.

Popychacz napięcia

Popychacz napięcia jest również nazywany wzmacniaczem o wzmocnieniu jedności, wzmacniaczem buforowym i wzmacniaczem izolacyjnym) jest obwodem wzmacniacza operacyjnego, który ma wzmocnienie napięciowe 1.

Oznacza to, że wzmacniacz operacyjny nie zapewnia żadnego wzmocnienia sygnału. Powodem, dla którego nazywa się go wtórnikiem napięcia, jest to, że napięcie wyjściowe nie zapewnia napięcia wejściowego.

Popychacz napięcia

Popychacz napięcia

Obwód wzmacniacza operacyjnego ma bardzo wysoką impedancję wejściową. Ta wysoka impedancja wejściowa jest powodem zastosowania wtórnika napięciowego. Obciążenie wymaga i pobiera ogromną ilość prądu. Powoduje to, że ogromna ilość energii jest pobierana przez źródło prądu s. Popychacze napięciowe są również nazywane buforami napięcia.

Zastosowania popychacza napięcia

  • Wysoka impedancja wejściowa i bardzo niska impedancja wyjściowa
  • Powszechnie stosuje się wtórniki napięciowe, aby odizolować stopnie od siebie.
  • Popychacz napięcia jest również nazywany buforem napięcia.

Wzmacniacz sumujący

Wzmacniacz sumujący jest jednym z zastosowań odwracającego wzmacniacza operacyjnego, ale jeśli dodamy kolejny rezystor wejściowy równy wartościom do drugiego rezystora wejściowego, Rin otrzymamy inny wzmacniacz operacyjny nazywany wzmacniaczem sumującym.

Wzmacniacz sumujący

Wzmacniacz sumujący

Jest to również symbol obwodu sumatora napięcia w powyższym sumowaniu napięć wejściowych wzmacniacza V1, V2, V3 i rezystorów wejściowych to Rin, sprzężenie zwrotne rezystory są Rf. Tak więc sumujący aplikator pokazano na rys

-Vout = Rf / Rin (V1 + V2 + V3… itd.)

Zastosowania wzmacniacza sumującego

  • Wzmacniacz sumujący nazywany jest również wzmacniaczem bipolarnym lub przetwornikiem jednobiegunowym.
  • Sumując wzmacniacz konwertuje przetwornik cyfrowo-analogowy

Kredyty fotograficzne