Imprescindible ingeniero electrónico: 10 circuitos clásicos de amplificadores informáticos

Inicio Noticias Destacado diario Imprescindible ingeniero electrónico: 10 circuitos clásicos de amplificadores informáticos

2022-03-17 1425

Casi todos los productos electrónicos necesitan usar amplificador operacional, amplificador operacional (denominado amplificador operacional), su nombre completo en inglés es Operation Amplifier, abreviado como OPAM, que es un amplificador de voltaje de alta ganancia con acoplamiento de CC, entrada de modo diferencial y generalmente simple -salida finalizada. Hoy le daremos algunos conocimientos básicos sobre el funcionamiento.

Mirando todos los libros y cursos de tecnología electrónica analógica, al presentar el circuito amplificador operacional, no es más que definir el circuito primero. Por ejemplo, este es un amplificador no inversor, luego se deduce la relación entre su salida y entrada, y luego se obtiene Vo=(1+Rf)Vi, que es un amplificador inversor, y luego se obtiene VO = 0-RF * VI. Finalmente, los estudiantes a menudo tienen la impresión de que ¡basta con recordar la fórmula! ¡Si cambiamos un poco el circuito, no encontrarán el camino hacia el norte! He entrevistado al menos a 100 candidatos para especializarse en electrónica con un título universitario o superior. Como resultado, puedo analizar perfectamente el circuito amplificador operacional que me proporcioné. ¡No hay más de 10 candidatos! Es concebible que se graduaran otras especialidades.

Hoy te enseñaré dos trucos invencibles. Estos dos trucos están claramente escritos en todos los materiales didácticos sobre circuitos amplificadores operacionales, a saber, "cortocircuito virtual" y "ruptura virtual". Sin embargo, si quieres utilizarlos de forma brillante, debes tener una base profunda.

Los conceptos de brevedad e imperfección

Debido a que el factor de amplificación de voltaje del amplificador operacional es muy grande, el factor de amplificación de voltaje de bucle abierto del amplificador operacional de uso general está por encima de 80 dB. Sin embargo, el voltaje de salida del amplificador operacional es limitado y generalmente oscila entre 10 V y 14 V. Por lo tanto, el voltaje de entrada en modo diferencial del amplificador operacional es inferior a 1 mV y los dos terminales de entrada son aproximadamente equipotenciales, lo que equivale a un "cortocircuito". Cuanto mayor sea el factor de amplificación del voltaje de bucle abierto, más cercanos estarán a ser iguales los potenciales de los dos terminales de entrada. "Cortocircuito virtual" significa que cuando el amplificador operacional está en estado lineal, los dos terminales de entrada pueden considerarse equipotenciales. Esta característica se llama cortocircuito virtual o cortocircuito virtual para abreviar. Obviamente, los dos terminales de entrada no pueden realmente cortocircuitarse. Debido a que la resistencia de entrada en modo diferencial del amplificador operacional es muy grande, la resistencia de entrada del amplificador operacional de uso general está por encima de 1mω. Por lo tanto, la corriente que fluye hacia el terminal de entrada del amplificador operacional suele ser inferior a 1uA, que es mucho menor que la corriente del circuito fuera del terminal de entrada. Por lo tanto, los dos terminales de entrada del amplificador operacional generalmente pueden considerarse como circuito abierto, y cuanto mayor sea la resistencia de entrada, más cerca estarán los dos terminales de entrada del circuito abierto. "Interrupción virtual" significa que cuando el amplificador operacional está en estado lineal, los dos terminales de entrada pueden considerarse circuitos abiertos equivalentes. Esta característica se denomina circuito abierto falso o, para abreviar, rotura virtual. Obviamente, los dos terminales de entrada no se pueden desconectar realmente. Al analizar el principio operativo del circuito amplificador operacional, en primer lugar, olvide temporalmente qué es la amplificación codireccional, la amplificación inversa, el sumador, el restador y la entrada diferencial, y olvide temporalmente la fórmula de la relación entrada-salida. Estas cosas sólo te perturbarán y te confundirán más. Por el momento, ignore la corriente de polarización de entrada, la relación de rechazo del modo común, el voltaje de compensación y otros parámetros del circuito. Esto es algo que los diseñadores deberían considerar. Lo que entendemos es el amplificador ideal (de hecho, en mantenimiento y en la mayoría de procesos de diseño, no habrá problema en analizar el amplificador real como un amplificador ideal). Bien, tomemos dos "hachas": "corto virtual" y "roto virtual", y comencemos a "ayudar al buey con mi habilidad".

Como se muestra en la Figura 1, el terminal no inversor de un amplificador operacional está conectado a tierra = 0 V, y el terminal inversor y el terminal no inversor están en cortocircuito, por lo que también es 0 V. La resistencia de entrada del terminal de entrada inversor es muy alta y casi no hay inyección ni salida de corriente. Entonces R1 y R2 son equivalentes a una conexión en serie, y la corriente que fluye a través de cada componente en un circuito en serie es la misma, es decir, la corriente que fluye a través de R1 y R2 es la misma. La corriente i1 que fluye por R1 = (VI-V-)/R1 ... A la corriente I2 que fluye por R2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi se obtiene resolviendo la ecuación algebraica de la escuela secundaria anterior. Ésta es la relación entrada-salida del legendario amplificador inverso.

En la Figura 2, Vi y V- son cortos imaginarios, por lo que Vi = V- a es imaginario. No hay entrada ni salida de corriente en el terminal de entrada inversa, y la corriente a través de R1 y R2 es igual. Sea esta corriente I, que se obtiene por la ley de Ohm: I = Vout/(R1+R2) b ViIgual a la división de voltaje en R2, es decir, Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 se obtiene mediante la fórmula abc. Ésta es la fórmula del legendario amplificador no inversor.

En la Figura 3, se conoce a partir de un cortocircuito imaginario: V- = V+ = 0 ……a se conoce a partir de una ruptura imaginaria y la ley de Kirchhoff, y la suma de las corrientes que pasan por R2 y R1 es igual a la corriente que pasa por R3, por lo que (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B se sustituye en la Fórmula A, y la Fórmula B se convierte en

Mire la Figura 4. Debido a la interrupción virtual, no fluye corriente a través del terminal no inversor del amplificador operacional, por lo que las corrientes que fluyen a través de R1 y R2 son iguales y, de manera similar, las corrientes que fluyen a través de R4 y R3 son iguales. Por lo tanto, (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B se conoce del corto imaginario: v+= v-… C Si R1= R2 y R3=R4, entonces V+= (v1

La Fig. 5 muestra que la corriente a través de R1 es igual a la corriente a través de R2, y de manera similar, la corriente a través de R4 es igual a la corriente a través de R3, por lo que hay (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B Si R1=R2, entonces V+= V2/2. Entonces v-= (vout+v1)/2 ... d se conoce a partir del corto imaginario v+= v-... e entonces Vout=V2-V1. Este es el restador legendario.

En el circuito que se muestra en la Figura 6, el voltaje en el terminal de entrada inversa es igual al del terminal de la misma dirección, y la corriente que pasa por R1 es igual a la que pasa por C1. La corriente I a través de R1 = v1/R1 y la corriente I a través de C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, por lo que el voltaje de salida de Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt es proporcional a la integración del voltaje de entrada con el tiempo. Este es el legendario circuito de integración. Si V1 es un voltaje constante U, la fórmula anterior se transforma en Vout = -U*t/(R1*C1) t es tiempo, y el voltaje de salida de Vout es una línea recta desde 0 hasta el voltaje negativo de la fuente de alimentación.

En la Figura 7, la corriente a través del capacitor C1 y la resistencia R2 es igual, y el voltaje en el mismo terminal y en el terminal inverso del amplificador operacional es igual. Entonces: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt Este es un circuito diferencial. Si V1 es un voltaje CC agregado repentinamente, la salida Vout corresponde a un pulso con la dirección opuesta a V1.

En la Figura 8, Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b se conoce por falla imaginaria. Si no fluye corriente a través de la entrada del amplificador operacional, R1, R2 y R3 pueden considerarse como conexiones en serie, y la corriente a través de cada resistencia es la misma. La corriente I = (VX-VY)/R2... C es: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2... D es conocido por falla imaginaria, y la corriente que fluye por R6 es igual a la que fluye por R7. Si R6=R7, VW = Entonces vout–vu = vu–vo1, entonces vu = (vout+vo1)/2… f se conoce por corto imaginario, Vu = Vw ……g es vout = VO2–vo1 de efg… h es vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 de dh en la fórmula anterior (R1+) Este circuito es el legendario circuito amplificador diferencial.

Analiza un circuito al que todos están más expuestos. Muchos controladores aceptan corriente de 0~20 mA o 4~20 mA de varios instrumentos de prueba. El circuito convierte esta corriente en voltaje y luego la envía al ADC para su conversión en señal digital. La figura 9 es un circuito típico. Como se muestra en la figura, una corriente de 4 ~ 20 mA fluye a través de la resistencia de muestreo de 100 Ω R1, y se generará una diferencia de voltaje de 0.4 ~ 2 V en R1. Se sabe por la suposición de que si no fluye corriente a través de la entrada del amplificador operacional, las corrientes que fluyen a través de R3 y R5 son iguales, y las corrientes que fluyen a través de R2 y R4 son iguales. Por lo tanto: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c La corriente varía de 0 a 20 mA, Entonces v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d se obtiene sustituyendo la fórmula cd en la fórmula B (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e Si R3=R2 y R4 = R5, entonces EA obtiene Vout = -(0.4 ~ 2). La fórmula f Vout = -(0.88 ~ 4.4) V, es decir, una corriente de 4 ~ 20 mA se convierte en un voltaje de -0.88 ~ -4.4 V, que se puede enviar al ADC para su procesamiento.

La corriente se puede convertir en voltaje y el voltaje también se puede convertir en corriente. La figura 10 es un circuito de este tipo. La retroalimentación negativa en la figura no se retroalimenta directamente a través de la resistencia, sino que la unión del emisor del transistor Q1 está conectada en serie. No creas que es un comparador. ¡Mientras sea un circuito amplificador, la ley del cortocircuito virtual y la rotura virtual seguirán vigentes!

Se sabe partiendo de la suposición de que no fluye corriente a través de la entrada del amplificador operacional.,

Entonces (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6… a
De la misma manera (v3–v2)/r5 = v2/R4… b
Conociendo v1 = v2...c por corto virtual.
Si R2=R6 y R4=R5, V3-V4=Vi según la fórmula abc

La fórmula anterior muestra que si el voltaje a través de R7 es igual al voltaje de entrada Vi, la corriente I a través de R7 = VI/R7, y si la carga Rl < < 100 kω, la corriente a través de RL y R7 es básicamente la misma.

Descargo de responsabilidad: este artículo es una reproducción de "Gu Taiwei". Este artículo solo representa las opiniones personales del autor y no las opiniones de Sacco Wei y la industria. Es sólo para reimprimir y compartir para apoyar la protección de los derechos de propiedad intelectual. Indique la fuente original y el autor al reimprimir. Si hay alguna infracción, contáctenos para eliminarla.

Teléfono de la empresa: +86-0755-83044319
Fax/fax:+86-0755-83975897
Correo electrónico: 1615456225@qq.com
Pregunta: 3518641314 Gerente Li
Pregunta: 332496225 Gerente Qiu
Dirección: Sala 809, Bloque C, Edificio de Tecnología Zhantao, Avenida Minzhi No.1079, Nuevo Distrito de Longhua, Shenzhen

Previo

Slkor Micro Semiconductor obtiene una nueva patente de modelo de utilidad para un dispositivo de calentamiento por tiristores.

Slkor ofrece 20 modelos populares gratis: aprovechando el momento para la sustitución de productos domésticos.