Ano ang mga Operational Amplifier?
Ang mga pagpapatakbo na amplifier ay ang pangunahing mga bloke ng gusali ng Mga analogic electronic circuit . Ang mga ito ay mga linear na aparato na may lahat ng mga katangian ng isang DC amplifier. Maaari naming gamitin ang panlabas na resistors o capacitor sa Op Amp ay maraming iba't ibang mga paraan upang gawin silang iba't ibang mga form ng amplifying tulad ng Inverting amplifier, Non inverting amplifier, Voltage follower, Comparator, Differential amplifier, Summing amplifier, Integrator atbp. Ang mga OPAMP ay maaaring solong, dalawahan, patyo sa loob atbp Ang mga OPAMP tulad ng CA3130, CA3140, TL0 71, LM311 atbp ay may mahusay na pagganap na may napakababang kasalukuyang pag-input at boltahe. Ang perpektong Op Amp ay may tatlong mahahalagang terminal bilang karagdagan sa iba pang mga terminal. Ang mga input terminal ay Inverting input at Non inverting input. Ang pangatlong terminal ay ang output na maaaring lumubog at mapagkukunan ng kasalukuyang at boltahe. Ang output signal ay ang mga amplifier na nakakuha ng multiply ng halaga ng input signal.
5 Mga perpektong character ng isang Op Amp:
1. Buksan ang Loop makakuha
Ang bukas na makakuha ng loop ay ang nakuha ng Op Amp nang walang positibo o negatibong feedback. Ang isang perpektong OP Amp ay dapat magkaroon ng isang walang katapusang makakuha ng bukas na loop ngunit karaniwang nasa pagitan ng 20,000 at 2, 00000.
2. Input impedance
Ito ang ratio ng input boltahe sa kasalukuyang pag-input. Dapat itong walang hanggan nang walang anumang tagas ng kasalukuyang mula sa supply hanggang sa mga input. Ngunit magkakaroon ng ilang mga Pico ampere kasalukuyang pagtulo sa karamihan ng Op Amps.
3. Output impedance
Ang perpektong Op Amp ay dapat magkaroon ng zero output impedance nang walang anumang panloob na pagtutol. Sa gayon maaari itong magbigay ng buong kasalukuyang sa load na konektado sa output.
4. Lapad ng banda
Ang perpektong Op Amp ay dapat magkaroon ng isang walang katapusang tugon sa dalas upang maaari nitong palakasin ang anumang dalas mula sa mga signal ng DC hanggang sa pinakamataas na mga frequency ng AC. Ngunit ang karamihan sa Op Amps ay may limitadong bandwidth.
5. Offset
Ang output ng Op Amp ay dapat na zero kapag ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga input ay zero. Ngunit sa karamihan ng Op Amps, ang output ay hindi magiging zero kapag naka-off ngunit magkakaroon ng isang minutong boltahe mula rito.
Pag-configure ng OPAMP Pin:
Sa isang pangkaraniwang Op Amp magkakaroon ng 8 mga pin. Ito ang
Pin1 - Offset Null
Pin2 - Inverting input INV
Pin3 - Non-inverting input na Non-INV
Pin4 - Ground- Negatibong supply
Pin5 - Offset Null
Pin6 - Output
Pin7 - Positive na supply
Pin8 - Strobe
4 na uri ng pakinabang sa OPAMP:
Pagkuha ng boltahe - Boltahe at boltahe palabas
Kasalukuyang pakinabang - Kasalukuyan sa at Kasalukuyang labas
Transconductance - Boltahe sa at Kasalukuyang paglabas
Paglaban sa trans - Kasalukuyang in at boltahe palabas
Paggawa ng isang Operational Amplifier:
Dito ginamit namin ang isang pagpapatakbo na amplifier ng LM358. Kadalasan ang isang di-pag-invert na input ay kailangang ibigay sa isang biasing at ang invert ng input ay ang tunay na amplifier na konektado ito sa isang feedback ng 60k resister mula sa output hanggang sa input. At ang isang resister 10k ay konektado sa serye na may isang kapasitor at isang supply ng 1V sine wave ay ibinibigay sa circuit, ngayon makikita natin kung paano mapamamahalaan ang pakinabang ng R2 / R1 = 60k / 10k = 6 na nakuha, pagkatapos ang output ay 6V . Kung binago natin ang nakuha ng 40 pagkatapos ang output ay 4V ng sine wave.
Video sa Paggawa ng Operational Amplifier
Karaniwan, ito ay isang dalawahang power supply amplifier, madali itong na-configure sa isang solong supply ng kuryente sa pamamagitan ng paggamit ng isang resister network. Sa ito, ang lumalaban sa R3 at R4 ay naglalagay ng boltahe ng kalahati ng supply boltahe sa kabuuan ng di-pag-invert na input na sanhi ng output boltahe na kalahati din ng supply boltahe na bumubuo ng isang uri ng bias boltahe resisters R3 at R4 ay maaaring maging anumang halaga mula sa 1k hanggang 100k ngunit sa lahat ng kaso dapat pantay ang mga ito. Isang karagdagang, 1 F capacitor ay naidagdag sa non-inverting input upang mabawasan ang ingay na dulot ng pagsasaayos. Ang paggamit ng mga capacitor ng pagkabit para sa pag-input at output ay kinakailangan para sa pagsasaayos na ito.
3 mga aplikasyon ng OPAMP:
1. Paglaki
Ang pinalakas na signal ng output mula sa Op Amp ay ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang input signal.
Ang diagram na ipinakita sa itaas ay ang Op Amp simpleng koneksyon. Kung ang parehong mga input ay naibigay na may parehong boltahe, ang Op Amp pagkatapos ay kukuha ng pagkakaiba sa pagitan ng dalawang voltages at ito ay 0. Ang Op Amp ay magpaparami nito sa nakuha nitong 1,000,000 kaya ang output boltahe ay 0. Kapag ang 2 volts ay na ibinigay sa isang input at 1 volt sa isa pa, kung gayon ang Op Amp ay kukuha ng pagkakaiba nito at magpaparami sa nakuha. 1 volt x 1,000,000 iyon. Ngunit ang pagtaas na ito ay napakataas kaya upang mabawasan ang nakuha, ang feedback mula sa output hanggang sa input ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng isang risistor.
Inverting Amplifier:
Ang circuit na ipinakita sa itaas ay isang inverting amplifier na may Non inverting input na konektado sa lupa. Dalawang resistors R1 at R2 ay konektado sa circuit sa isang paraan na pinapakain ng R1 ang input signal habang ibabalik ng R2 ang output sa Inverting input. Dito kapag ang input signal ay positibo ang output ay magiging negatibo at vice versa. Ang pagbabago ng boltahe sa output na may kaugnayan sa input ay nakasalalay sa ratio ng mga resistors R1 at R2. Ang R1 ay napili bilang 1K at R2 bilang 10K. Kung ang input ay tumatanggap ng 1 volt, pagkatapos ay magkakaroon ng 1 mA kasalukuyang sa pamamagitan ng R1 at ang output ay kailangang maging - 10 volts upang maibigay ang 1 mA kasalukuyang sa pamamagitan ng R2 at mapanatili ang zero boltahe sa input ng Inverting. Samakatuwid ang nakuha ng boltahe ay R2 / R1. 10K / 1K = 10 iyon
Non-inverting Amplifier:
Ang circuit na ipinakita sa itaas ay isang Non inverting amplifier. Narito ang Non inverting input ay tumatanggap ng signal habang ang Invertting input ay konektado sa pagitan ng R2 at R1. Kapag ang input signal ay gumagalaw alinman sa positibo o negatibo, ang output ay magiging sa phase at pinapanatili ang boltahe sa inverting input na kapareho ng Non inverting input. Ang nakuha ng boltahe sa kasong ito ay palaging mas mataas kaysa sa 1 kaya (1 + R2 / R1).
dalawa. Sumusunod sa Boltahe
Ang circuit sa itaas ay isang tagasunod sa boltahe. Narito nagbibigay ito ng mataas na impedance ng pag-input, mababang impedance ng output. Kapag nagbago ang boltahe ng pag-input, ang output at ang input ng inverting ay magbabago nang pantay.
3. Kumpare
Kinukumpara ng operasional amplifier ang boltahe na inilapat sa isang input sa boltahe na inilapat sa kabilang input. Ang anumang pagkakaiba sa pagitan ng mga voltages kailanman kung ito ay maliit na drive ng op-amp sa saturation. Kapag ang mga voltages na ibinibigay sa parehong mga input ay may parehong lakas at parehong polarity, pagkatapos ang op-amp output ay 0Volts.
Gumagawa ang isang kumpare ng limitadong mga voltages ng output na maaaring madaling mai-interface sa digital na lohika, kahit na kailangang ma-verify ang pagiging tugma.
Video sa Operational Amplifier bilang isang Comparator Circuit Diagram
Narito mayroon kaming isang op-amp na ginamit bilang isang kumpare sa invertting at di-inverting na mga terminal at nakakonekta ang ilang mga potensyal na divider at meter sa kanila at isang voltmeter sa output at LED sa ang output. Ang pangunahing pormula para sa paghahambing ay kapag ang ’+’ ay higit pa sa ‘–‘tapos ang output ay mataas (isa), kung hindi man ang output ay zero. Kapag ang boltahe sa negatibong pag-input ay nasa ibaba ng boltahe ng sanggunian, ang output ay mataas at kapag ang negatibong pag-input ay napupunta sa itaas ng boltahe sa positibo, ang output ay bumababa.
3 Mga Kinakailangan para sa OPAMP:
1. Offset Nulling
Karamihan sa OPAMP ay mayroong isang Offset boltahe sa output kahit na ang input voltages ay pareho. Upang makagawa ng output sa zero boltahe, ginagamit ang offset nulling na pamamaraan. Sa karamihan ng mga Op-Amps mayroong isang maliit na offset dahil sa kanilang likas na pag-aari at mga resulta mula sa mga hindi tugma sa pag-aayos ng input bias. Kaya ang isang maliit na boltahe ng output ay magagamit sa output ng ilang mga Op-amp kahit na ang input signal ay zero. Ang disbentaha na ito ay maaaring maitama sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang maliit na boltahe ng offset sa mga input. Kilala ito bilang boltahe ng Input Offset. Upang alisin o i-Null ang Offset, karamihan sa mga Op-Amps ay may dalawang mga pin upang paganahin ang offset nulling. Para sa mga ito, ang isang Palayok o Preset na may isang karaniwang halaga ng 100K ay dapat na konektado sa pagitan ng mga pin 1 at 5 kasama ang Wiper nito sa lupa. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng preset, ang output ay maaaring itakda sa Zero boltahe.
dalawa. Strobing o Phase na kabayaran
Ang Op-Amps ay maaaring maging hindi matatag minsan at upang maging matatag sila para sa buong dalas ng mga banda ng dalas ng isang Cap ay karaniwang konektado sa pagitan ng Strobe pin 8 at pin1 nito. Karaniwan ang isang 47pF disc capacitor ay idinagdag para sa kabayaran sa yugto upang ang OpAmp ay mananatiling matatag. Ito ay pinakamahalaga kung ang OpAmp ay ginagamit bilang isang sensitibong Amplifier.
3. Puna
Tulad ng alam mo, ang Op-Amp ay may napakataas na antas ng amplification karaniwang sa paligid ng 1,000,00 beses. Ipagpalagay na ang Op-Amp ay may 10,000 nakuha, kung gayon ang Op-Amp ay magpapalakas ng pagkakaiba ng boltahe sa Non inverting input (V +) at Inverting input (V-) nito. Kaya't ang output voltage V out ay
10,000 x (V + - V-)
Sa diagram, ang signal ay inilapat sa Non inverting input at sa Inverting input ay konektado sa output. Kaya V + = V in at V- = Vout. Samakatuwid Vout = 10,000 x (Vin - Vout). Samakatuwid ang boltahe ng output ay halos katumbas ng boltahe ng pag-input.
Tingnan natin ngayon kung paano gumagana ang Feedback. Ang pagdaragdag lamang ng isang risistor sa pagitan ng invert ng input at ang output ay magbabawas nang malaki ang nakuha. Sa pamamagitan ng pagkuha ng isang maliit na bahagi ng output boltahe sa pag-invert ng input ay maaaring mabawasan ang pagpapalaki nang malaki.
Tulad ng mas naunang equation, V out = 10,000 x (V + - V-). Ngunit narito ang isang feedback resistor ay idinagdag. Kaya Narito ang V + ay si Vin at ang V- ay R1.R1 + R2 x V. Samakatuwid ang V out ay 10,000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout). Kaya V out = R1 + R2.R1x Vin
Negatibong Feedback:
Dito ang output ng Op-Amp ay konektado sa Inverting (-) input nito, sa gayon ang output ay ibabalik sa input upang maabot ang isang balanse. Sa gayon ang input signal sa Non Inverting (+) input ay makikita sa output. Ang Op-amp na may negatibong feedback ay magdadala ng output nito sa antas na kinakailangan at samakatuwid ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng pag-invert nito at hindi pag-invert na input ay magiging halos zero.
Positibong feedback:
Narito ang boltahe ng output ay ibinalik pabalik sa Non inverting (+) input. Ang input signal ay pinakain sa Inverting input. Sa positibong disenyo ng feedback, kung ang Inverting input ay konektado sa lupa, pagkatapos ang boltahe ng output mula sa Op-amp ay nakasalalay sa lakas at polarity ng boltahe sa Non inverting input. Kapag ang boltahe ng pag-input ay positibo, pagkatapos ang output ng Op-Amp ay magiging positibo at ang positibong boltahe na ito ay bibigyan ng input na Non inverting na nagreresulta sa isang buong positibong output. Kung ang input boltahe ay negatibo, pagkatapos ang kondisyon ay babaligtarin.
Isang Application ng Operational Amplifiers - Audio Preamplifier
Mga filter at pre-amplifier:
Ang mga power amplifier ay darating pagkatapos ng mga pre-amplifier at bago ang mga speaker. Ang mga modernong manlalaro ng CD at DVD ay hindi nangangailangan ng mga pre-amplifier. Kailangan nila ng kontrol sa dami at mga mapagpipili ng mapagkukunan. Sa pamamagitan ng paggamit ng mga kontrol sa paglipat at pasibo na dami ay maiiwasan natin ang mga pre-amplifier.
Magkaroon kami ng isang maikling tungkol sa Audio amplifier kapangyarihan
Ang power amplifier ay isang sangkap na maaaring maghimok ng malakas na mga speaker sa pamamagitan ng pag-convert ng mababang antas na signal sa malaking signal. Ang trabaho ng mga power amplifier ay gumagawa ng medyo mataas na boltahe at mataas na kasalukuyang. Karaniwan ang saklaw ng nakuha ng boltahe ay nasa pagitan ng 20 hanggang 30. Ang mga power amplifier ay nagkakaroon ng napakababang paglaban sa output.
Mga pagtutukoy ng Audio Power Amplifier
- Maximum na lakas ng output:
Ang output boltahe ay nakapag-iisa ng pagkarga, para sa parehong maliit at malalaking signal. Ang ibinigay na boltahe na inilapat sa pag-load ay nagdudulot ng dalawang beses sa dami ng kasalukuyang. Samakatuwid dalawang beses ang halaga ng lakas ay maihahatid. Ang rating ng kuryente ay ang tuloy-tuloy na average na lakas ng alon ng sine na tulad ng lakas na maaaring sukatin sa pamamagitan ng paggamit ng isang sine alon na ang boltahe ng RMS ay sinusukat sa pangmatagalang batayan.
- Tugon ng dalas:
Ang tugon sa dalas ay dapat na pahabain ang buong audio band na 20 Hz hanggang 20 KHz. Ang pagpapaubaya sa tugon sa dalas ay ± 3db. Ang maginoo na paraan ng pagtukoy ng bandwidth ay isang amplifier ay pababa ng 3db mula sa nominal na 0db.
- Ingay:
Ang mga power amplifier ay dapat na gumawa ng mababang ingay kapag ang mga power amplifier ay gumagamit ng mataas na frequency. Ang parameter ng ingay ay maaaring may timbang o hindi timbang. Ang ingay na walang timbang ay matutukoy sa higit sa 20 KHz-bandwidth. Batay sa pagkasensitibo ng tainga ng bigat na pagtutukoy ng ingay ay isasaalang-alang. Ang pagsukat ng timbang na ingay ay may gawi upang maibsan ang ingay sa mas mataas na mga frequency samakatuwid ang pagtimbang ng ingay na may timbang ay mas mahusay kaysa sa pagsukat ng ingay na hindi timbang.
- Pagbaluktot:
Ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya ay ang karaniwang pagbaluktot na karaniwang tinukoy sa iba't ibang mga frequency. Tutukuyin ito sa isang antas ng kuryente na ibinibigay sa impedance ng pagkarga ng load ng amplifier.
