Fast alle elektronischen Produkte müssen einen Operationsverstärker verwenden, einen Operationsverstärker (als Operationsverstärker bezeichnet). Der vollständige englische Name lautet Operation Amplifier, abgekürzt als OPAM. Dabei handelt es sich um einen Spannungsverstärker mit hoher Verstärkung, Gleichstromkopplung, Differenzmoduseingang und normalerweise Single -endete Ausgabe. Heute vermitteln wir Ihnen einige Grundkenntnisse zur Bedienung.

Beim Durchsehen aller Bücher und Kurse zur analogen elektronischen Technologie ist es bei der Einführung der Operationsverstärkerschaltung nichts anderes, als zuerst die Schaltung zu definieren. Dies ist beispielsweise ein nichtinvertierender Verstärker, dann wird die Beziehung zwischen seinem Ausgang und Eingang abgeleitet und dann wird Vo=(1+Rf)Vi erhalten, was ein invertierender Verstärker ist, und dann wird VO = 0-RF * VI erhalten. Schließlich haben Studierende oft den Eindruck, dass es ausreicht, sich die Formel zu merken! Wenn wir die Strecke ein wenig ändern, finden sie den Weg nach Norden nicht mehr! Ich habe mindestens 100 Kandidaten für den Studiengang Elektronik mit Hochschulabschluss oder höher interviewt. Dadurch kann ich die von mir vorgegebene Operationsverstärkerschaltung perfekt analysieren. Es gibt nicht mehr als 10 Kandidaten! Es ist denkbar, dass auch andere Studiengänge ihren Abschluss gemacht haben.

       Heute werde ich Ihnen zwei unbesiegbare Tricks beibringen. Diese beiden Tricks sind in allen Lehrmaterialien für Operationsverstärkerschaltungen klar geschrieben, nämlich „virtueller Kurzschluss“ und „virtueller Bruch“. Wenn Sie sie jedoch brillant nutzen möchten, müssen Sie über ein fundiertes Fundament verfügen.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, ist der nicht invertierende Anschluss eines Operationsverstärkers geerdet = 0 V, und der invertierende Anschluss und der nicht invertierende Anschluss sind kurzgeschlossen, sodass er ebenfalls 0 V beträgt. Der Eingangswiderstand des invertierenden Eingangsanschlusses ist sehr hoch und es erfolgt nahezu keine Stromeinspeisung oder -ableitung. Dann entsprechen R1 und R2 einer Reihenschaltung, und der durch jede Komponente in einer Reihenschaltung fließende Strom ist gleich, d. h. der durch R1 und R2 fließende Strom ist gleich. Der durch R1 fließende Strom i1 = (VI-V-)/R1 ... A der durch R2 fließende Strom I2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi wird durch Lösen der obigen algebraischen Gleichung für die Mittelstufe erhalten. Dies ist das Eingangs-Ausgangs-Verhältnis des legendären Umkehrverstärkers.

In Abbildung 2 sind Vi und V- imaginär kurz, also ist Vi = V- a imaginär. Am umgekehrten Eingangsanschluss gibt es keinen Stromeingang und -ausgang und der Strom durch R1 und R2 ist gleich. Dieser Strom sei I, der durch das Ohmsche Gesetz erhalten wird: I = Vout/(R1+R2) b ViEntspricht der Spannungsteilung an R2, dh Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 wird durch die abc-Formel erhalten. Dies ist die Formel des legendären nichtinvertierenden Verstärkers.

In Abbildung 3 ist es aus dem imaginären Kurzschluss bekannt: V- = V+ = 0 ……a ist aus dem imaginären Bruch und dem Kirchhoffschen Gesetz bekannt, und die Summe der Ströme durch R2 und R1 ist gleich dem Strom durch R3, also (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B wird in Formel A eingesetzt und Formel B wird

Bitte schauen Sie sich Abbildung 4 an. Aufgrund der virtuellen Unterbrechung fließt kein Strom durch den nichtinvertierenden Anschluss des Operationsverstärkers, sodass die durch R1 und R2 fließenden Ströme gleich sind und in ähnlicher Weise auch die durch R4 und R3 fließenden Ströme gleich sind. Daher ist (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B aus der imaginären Kurzform bekannt: v+= v-… C Wenn R1= R2 und R3=R4, dann V+= (v1

Abb. 5 zeigt, dass der Strom durch R1 gleich dem Strom durch R2 ist, und in ähnlicher Weise ist der Strom durch R4 gleich dem Strom durch R3, also gibt es (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B Wenn R1=R2, dann V+= V2/2. Dann ist v-= (vout+v1)/2 ... d aus dem imaginären Kurzschluss v+= v-... e bekannt, also Vout=V2-V1. Das ist der legendäre Subtrahierer.

In der in Abbildung 6 gezeigten Schaltung ist die Spannung am umgekehrten Eingangsanschluss gleich der am gleichgerichteten Anschluss und der Strom durch R1 ist gleich dem durch C1. Der Strom I durch R1 = v1/R1 und der Strom I durch C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, also beträgt die Ausgangsspannung von Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt proportional zur Integration der Eingangsspannung über die Zeit. Dies ist die legendäre Integrationsschaltung. Wenn V1 eine konstante Spannung U ist, wird die obige Formel in Vout = -U*t/(R1*C1) umgewandelt. t ist die Zeit, und die Ausgangsspannung von Vout ist eine gerade Linie von 0 bis zur negativen Versorgungsspannung.

In Abbildung 7 ist der Strom durch den Kondensator C1 und den Widerstand R2 gleich und die Spannung am gleichen Anschluss und am umgekehrten Anschluss des Operationsverstärkers ist gleich. Dann gilt: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt Dies ist eine Differenzschaltung. Wenn V1 eine plötzlich hinzugefügte Gleichspannung ist, entspricht der Ausgang Vout einem Impuls mit der entgegengesetzten Richtung zu V1.

In Abbildung 8 ist Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b durch imaginären Fehler bekannt. Fließt kein Strom durch den Eingang des Operationsverstärkers, können R1, R2 und R3 als Reihenschaltung betrachtet werden und der Strom durch jeden Widerstand ist gleich. Der Strom I = (VX-VY)/R2 ... C ist: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D ist bekannt durch imaginären Fehler, und der durch R6 fließende Strom ist gleich dem durch R7 fließenden Strom. Wenn R6=R7, VW = Dann ist vout–vu = vu–vo1, also ist vu = (vout+vo1)/2 … f ist durch imaginäre Kurzform bekannt, Vu = Vw ……g ist vout = VO2–vo1 von efg … h ist vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 von dh in der obigen Formel (R1+) Diese Schaltung ist die legendäre Differenzverstärkerschaltung.

Analysieren Sie einen Schaltkreis, dem jeder mehr ausgesetzt ist. Viele Controller akzeptieren 0–20 mA oder 4–20 mA Strom von verschiedenen Prüfgeräten. Die Schaltung wandelt diesen Strom in Spannung um und sendet ihn dann zur Umwandlung in ein digitales Signal an den ADC. Abbildung 9 zeigt eine solche typische Schaltung. Wie in Abbildung 4 dargestellt, fließt ein Strom von ~20 mA durch den 100-Ω-Abtastwiderstand R1, und an R0.4 wird eine Spannungsdifferenz von 2 ~ 1 V erzeugt. Aus der Annahme ist bekannt, dass, wenn kein Strom durch den Eingang des Operationsverstärkers fließt, die durch R3 und R5 fließenden Ströme gleich sind und die durch R2 und R4 fließenden Ströme gleich sind. Daher: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c Der Strom variiert von 0 bis 20 mA, Dann erhält man v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d durch Einsetzen der cd-Formel in die B-Formel (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e Wenn R3=R2 und R4=R5, dann wird Vout =-(0.4 ~ 2) von EA erhalten. Die Formel f Vout = -(0.88 ~ 4.4) V, d. h. 4 ~ 20 mA Strom wird in -0.88 ~ -4.4 V Spannung umgewandelt, die zur Verarbeitung an den ADC gesendet werden kann.

Strom kann in Spannung umgewandelt werden, und Spannung kann auch in Strom umgewandelt werden. Abbildung 10 zeigt eine solche Schaltung. Die Gegenkopplung in der Abbildung wird nicht direkt über den Widerstand rückgekoppelt, sondern der Emitterübergang des Transistors Q1 ist in Reihe geschaltet. Glaube nicht, dass es sich um einen Vergleich handelt. Solange es sich um eine Verstärkerschaltung handelt, gilt weiterhin das Gesetz von virtuellem Kurzschluss und virtueller Unterbrechung!

Aus der Annahme ist bekannt, dass durch den Eingang des Operationsverstärkers kein Strom fließt.,

Dann ist (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6 … a
Auf die gleiche Weise gilt (v3–v2)/r5 = v2/R4 … b
v1 = v2 ... c durch virtuellen Kurzschluss kennen.
Wenn R2=R6 und R4=R5, V3-V4=Vi nach der abc-Formel

Die obige Formel zeigt, dass, wenn die Spannung an R7 gleich der Eingangsspannung Vi ist, der Strom I durch R7 = VI/R7 ist und wenn die Last Rl < < 100 kω ist, der Strom durch RL und R7 grundsätzlich gleich ist.

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