Applicazione pratica degli amplificatori operazionali. Prima parte. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quindi: un amplificatore operazionale. D'ora in poi lo chiameremo amplificatore operazionale, altrimenti è troppo pigro scriverlo ogni volta per intero.

Sugli schemi elettrici, molto spesso, è indicato come segue:

La figura mostra le tre uscite più importanti dell'amplificatore operazionale: due ingressi e un'uscita. Naturalmente, ci sono anche pin di alimentazione e talvolta pin di correzione della frequenza, anche se quest'ultimo sta diventando meno comune: la maggior parte degli amplificatori operazionali moderni lo hanno integrato. I due ingressi dell'amplificatore operazionale, invertente e non invertente, prendono il nome dalle loro proprietà intrinseche. Se applichiamo un segnale all'ingresso invertente, in uscita riceveremo un segnale invertito, cioè sfasato di 180 gradi - specchiato; Se applichiamo un segnale all'ingresso non invertente, in uscita riceveremo un segnale con fase invariata.

Oltre alle conclusioni principali, ci sono anche tre proprietà principali dell'amplificatore operazionale: puoi chiamarle TriO (o LLC, come preferisci): resistenza di ingresso molto elevata, guadagno molto elevato (10000 o più), uscita molto bassa resistenza. Un altro parametro molto importante dell'amplificatore operazionale è chiamato tasso di aumento della tensione in uscita (slew rate in borghese). In realtà significa le prestazioni di un determinato amplificatore operazionale: quanto velocemente può modificare la tensione di uscita quando cambia all'ingresso.

Questo parametro è misurato in volt al secondo (V/sec).

Questo parametro è importante principalmente per i compagni che costruiscono amplificatori a ultrasuoni, poiché se l'amplificatore operazionale non è abbastanza veloce, non manterrà il passo con la tensione di ingresso alle alte frequenze e si verificheranno significative distorsioni non lineari. La maggior parte dei moderni amplificatori operazionali per uso generale hanno una velocità di variazione di 10 V/μsec o superiore. Per gli amplificatori operazionali ad alta velocità questo parametro può raggiungere un valore di 1000 V/μsec.

Puoi valutare se un particolare amplificatore operazionale è adatto ai tuoi scopi in base alla velocità di risposta del segnale utilizzando la formula:

dove fmax è la frequenza del segnale sinusoidale, Vmax è la velocità di salita del segnale, Uout è la massima tensione di uscita.

Bene, non tiriamo più il gatto per la coda - passiamo al compito principale di questa opera - dove, in effetti, queste cose interessanti possono essere bloccate e cosa si può ottenere da esse.

Il primo circuito per accendere l'amplificatore operazionale è amplificatore invertente.

Il circuito amplificatore operazionale più popolare e frequentemente incontrato. Il segnale di ingresso viene applicato all'ingresso invertente e l'ingresso non invertente è collegato al filo comune.

Il guadagno è determinato dal rapporto tra i resistori R1 e R2 e viene calcolato utilizzando la formula:

Perché "meno"? Perché, come ricordiamo, in un amplificatore invertente la fase del segnale di uscita è “specchio” della fase di ingresso.

La resistenza di ingresso è determinata dal resistore R1. Se la sua resistenza è, ad esempio, 100 kOhm, l'impedenza di ingresso dell'amplificatore sarà di 100 kOhm.

Il diagramma seguente è amplificatore invertente con impedenza di ingresso maggiorata.

Il circuito precedente è buono sotto tutti gli aspetti, ad eccezione di una sfumatura: il rapporto tra impedenza di ingresso e guadagno potrebbe non essere adatto alla realizzazione di alcun progetto specifico. Dopotutto, ciò che accade è: diciamo che abbiamo bisogno di un amplificatore con K = 100. Quindi, basandosi sul fatto che i valori del resistore dovrebbero essere entro limiti ragionevoli, prendiamo R2 = 1 MOhm e R1 = 10 kOhm. Cioè, l'impedenza di ingresso dell'amplificatore sarà di 10 kOhm, che in alcuni casi non è sufficiente.

Proprio in questi casi è possibile applicare il seguente schema:

In questo caso il guadagno viene calcolato utilizzando la seguente formula:

Cioè, a parità di guadagno, è possibile aumentare la resistenza R1 e quindi aumentare l'impedenza di ingresso dell'amplificatore.

Andiamo avanti - amplificatore non invertente.

Assomiglia a questo:

Il guadagno è determinato come segue:

In questo caso, come puoi vedere, non ci sono svantaggi: la fase del segnale in ingresso e in uscita è la stessa.

La differenza principale rispetto all'amplificatore invertente è la maggiore resistenza di ingresso, che può raggiungere 10 MΩ e oltre.

Se, quando si implementa questo circuito in progetti pratici, è necessario fornire il disaccoppiamento dagli stadi precedenti mediante corrente continua - installare un condensatore di separazione, è necessario collegare un resistore con una resistenza di circa 100 kOhm tra l'ingresso dell'amplificatore operazionale e il filo comune, come mostrato in figura.

Se ciò non viene fatto, l'amplificatore operazionale sarà sovraeccitato e non ne otterrai nulla di utile. Bene, tranne metà della potenza erogata.

Amplificatore a guadagno variabile.

Prendiamo R1=R2=R3=R. E introduciamo una certa variabile A, che può assumere valori da 1 a 0 a seconda della rotazione del resistore variabile R3.

Quindi il guadagno può essere determinato come segue:

K=2A-1

La resistenza di ingresso praticamente non dipende dalla posizione del cursore del resistore variabile.

Allora, abbiamo sistemato gli amplificatori e poi procediamo secondo i piani. filtri.

Pubblicazione: radiokot.ru

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