Ne

Op-Amp, kratica od operacijskog pojačala, okosnica je analogne elektronike. Operacijsko pojačalo je istosmjerna elektronička komponenta koja pojačava napon s diferencijalnog ulaza pomoću povratne sprege. Op-pojačala su popularna zbog svoje svestranosti jer se mogu konfigurirati na mnogo načina i mogu se koristiti u različitim aspektima. Op-amp sklop sastoji se od nekoliko varijabli poput širine pojasa, ulazne i izlazne impedancije, marže pojačanja itd. Različita klasa op-pojačala ima različite specifikacije, ovisno o tim varijablama. Dostupno je mnogo op-pojačala u različitim paketima integriranih krugova (IC), neka op-pojačala imaju dva ili više op-pojačala u jednom paketu. LM358, LM741, LM386 su neke od najčešće korištenih IC opcijskih pojačala. Možete saznati više o Op-pojačalima slijedeći naš odjeljak Op-amp krugova.

Opcijsko pojačalo ima dva diferencijalna ulazna zatiča i izlazni zatik zajedno sa priključcima za napajanje. Ta dva diferencijalna ulazna pina su inverzni pin ili negativni i noninverting pin ili pozitivni. Opcijsko pojačalo pojačava razliku u naponu između ove dvije ulazne pinove i daje pojačani izlaz preko svog izlaznog ili izlaznog pina.

Ovisno o vrsti ulaza, opcijsko pojačalo može se klasificirati kao Invertirajuće ili Neinvertirajuće. U ovom uputstvu naučit ćemo kako koristiti op-pojačalo u neinvertiranoj konfiguraciji.

U neinvertiranoj konfiguraciji ulazni signal se primjenjuje preko neinvertiranog ulaznog terminala (pozitivni terminal) op-pojačala. Zbog toga pojačani izlaz postaje " infazni " s ulaznim signalom.

Kao što smo već razgovarali, Op-pojačalo treba povratnu informaciju za pojačavanje ulaznog signala. To se obično postiže primjenom malog dijela izlaznog napona natrag na invertirajuću iglu (u slučaju neinvertirajuće konfiguracije) ili na neinvertirajuću iglu (u slučaju invertirajuće iglice), pomoću mreže razdjelnika napona.

Neinvertirajuća konfiguracija operativnog pojačala

Na gornjoj je slici prikazano opcijsko pojačalo s neinvertirajućom konfiguracijom. Signal koji je potreban da bi se pojačao opcijskim pojačalom dovodi se u pozitivni ili neinvertirajući pin opompskog kruga, dok naponski djelitelj pomoću dva otpornika R1 i R2 daje mali dio izlaza invertiranju pin op-amp kruga. Ova dva otpora pružaju potrebne povratne informacije opcijskom pojačalu. U idealnom stanju, ulazni pin op-pojačala pružit će visoku ulaznu impedansu, a izlazni pin bit će na niskoj izlaznoj impedanciji.

Pojačanje ovisi o ona dva povratna otpora (R1 i R2) spojena kao konfiguracija djelitelja napona. R2 se naziva Rf (povratni otpor)

Izlaz razdjelnika napona koji se dovodi u neinvertirajući pin pojačala jednak je Vinu, jer su Vin i točke spoja razdjelnika napona smještene preko istog čvora uzemljenja.

Zbog toga, a kako Vout ovisi o mreži s povratnim informacijama, možemo izračunati pojačanje napona zatvorene petlje kako je dolje prikazano.

Dobitak neinvertirajućih opcijskih pojačala

Kako je izlazni napon razdjelnika napona jednak ulaznom naponu , razdjelnik Vout = Vin

Dakle, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Ili, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Ukupno pojačanje napona pojačala (Av) je Vout / Vin

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

Koristeći ovu formulu možemo zaključiti da je pojačanje napona zatvorene petlje neinvertirajućeg operativnog pojačala,

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

Prema ovom faktoru, pojačanje op-pojačala ne može biti niže od pojačanja jedinice ili 1. Također, dobitak će biti pozitivan i ne može biti u negativnom obliku. Dobitak je izravno ovisan o omjeru Rf i R1.

Sada Zanimljivo je, ako stavimo vrijednost feedback otpornik ili Rf kao 0, dobit će jedan ili jedinstvo. A ako R1 postane 0, tada će dobitak biti beskonačan. Ali to je moguće samo teoretski. U stvarnosti je široko ovisan o ponašanju op-pojačala i pojačanju otvorene petlje.

Op-pojačalo se također može koristiti kao ulazni napon za dodavanje napona kao zbrajno pojačalo.

Praktični primjer neinvertiranog pojačala

Dizajnirat ćemo neinvertirajući krug op-pojačala koji će proizvesti 3x pojačanje napona na izlazu uspoređujući ulazni napon.

Napravit ćemo 2V ulaz u op-pojačalo. Opcijsko pojačalo konfigurirat ćemo u neinvertirajuću konfiguraciju s mogućnostima 3x pojačanja. Odabrali smo vrijednost otpornika R1 kao 1,2 k, saznat ćemo vrijednost otpora Rf ili R2 i izračunati ćemo izlazni napon nakon pojačanja.

Kako pojačanje ovisi o otpornicima i formula je Av = 1 + (Rf / R1)

U našem slučaju, dobit je 3 i vrijednost R1 je 1. 2k. Dakle, vrijednost Rf je, 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

Nakon pojačanja izlazni napon će biti

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

Primjer sklopa prikazan je na gornjoj slici. R2 je povratni otpor i pojačani izlaz bit će 3 puta veći od ulaza.

Sljednik napona ili pojačalo za pojačanje jedinice

Kao što je prethodno spomenuto, ako Rf ili R2 učinimo kao 0, to znači da u R2 nema otpora, a otpornik R1 jednak je beskonačnosti, tada će pojačanje pojačala biti 1 ili će postići jedinstveno pojačanje. Kako u R2 nema otpora, izlaz je kratko spojen s negativnim ili obrnutim ulazom op-pojačala. Kao što je dobitak je 1 ili jedinstvo, ova konfiguracija naziva kao jedinstvo dobitak pojačala konfiguraciji ili napona sljedbenika ili tampon.

Kako ulazni signal stavljamo preko pozitivnog ulaza op-pojačala, a izlazni signal je u fazi s ulaznim signalom s pojačanjem 1x, dobivamo isti signal preko izlaza pojačala. Stoga je izlazni napon jednak ulaznom naponu. Izlaz napona = Napon u.

Dakle, on će pratiti ulazni napon i stvarati isti replikalni signal na svom izlazu. Zbog toga se naziva krug sljednika napona.

Ulazna impedancija od op-amp je vrlo visoka kada je napon sljedbenik ili jedinstvo dobitak koristi konfiguracija. Ponekad je ulazna impedancija mnogo veća od 1 Megohm. Dakle, zbog visoke ulazne impedancije, možemo primijeniti slabe signale preko ulaza i struja neće ulaziti u ulazni pin od izvora signala do pojačala. S druge strane, izlazna impedancija je vrlo niska i na izlazu će proizvesti isti ulazni signal.

Na gornjoj slici prikazana je konfiguracija sljedbenika napona. Izlaz je izravno povezan preko negativnog terminala op-pojačala. Dobitak ove konfiguracije je 1x.

Kao što znamo, Dobitak (Av) = Vout / Vin Dakle, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Zbog visoke ulazne impedancije, ulazna struja je 0, tako da je i ulazna snaga također 0. Sljednik napona omogućuje veliko pojačanje snage na svom izlazu. Zbog takvog ponašanja sljednik napona koristi se kao međuspremnik.

Također, konfiguracija međuspremnika pruža dobar faktor izolacije signala. Zbog ove značajke, krug sljednika napona koristi se u aktivnim filtrima tipa Sallen-key, gdje su stupnjevi filtra međusobno izolirani pomoću konfiguracije op-pojačala sljednika napona.

Dostupni su i digitalni međuspremnički krugovi, poput 74LS125, 74LS244 itd.

Kako možemo kontrolirati pojačanje neinvertiranog pojačala, možemo odabrati višestruke vrijednosti otpornika i možemo proizvesti neinvertirajuće pojačalo s promjenjivim opsegom pojačanja.

Neinvertirajuća pojačala koriste se u sektorima audio elektronike, kao i u opsegu, mikserima i raznim mjestima gdje je potrebna digitalna logika pomoću analogne elektronike.