تقریباً تمام محصولات الکترونیکی نیاز به استفاده از تقویت کننده عملیاتی، تقویت کننده عملیاتی (به عنوان تقویت کننده عملیاتی) دارند، نام کامل انگلیسی آن Operation Amplifier است که به اختصار OPAM نامیده می شود، که یک تقویت کننده ولتاژ بالا با جفت DC، ورودی حالت دیفرانسیل و معمولاً تک است. خروجی پایان یافته امروز، ما برخی از دانش های اولیه در مورد عملیات را به شما می دهیم.

با نگاهی به تمامی کتب و دروس فناوری الکترونیک آنالوگ، هنگام معرفی مدار تقویت کننده عملیاتی، چیزی جز تعریف مدار اول نیست. به عنوان مثال، این یک تقویت کننده غیر معکوس است، سپس رابطه بین خروجی و ورودی آن را استنتاج می کند و سپس Vo=(1+Rf)Vi را دریافت می کند که یک تقویت کننده معکوس است و سپس VO = 0-RF * VI را دریافت می کند. در نهایت، دانش‌آموزان اغلب این تصور را دارند که کافی است فرمول را به خاطر بسپارند! اگر کمی مدار را عوض کنیم راه شمال را پیدا نمی کنند! من با حداقل 100 داوطلب رشته الکترونیک با مدرک دانشگاهی یا بالاتر مصاحبه کرده ام. در نتیجه می توانم مدار تقویت کننده عملیاتی ارائه شده توسط من را کاملاً تجزیه و تحلیل کنم. 10 نامزد بیشتر نیست! می توان تصور کرد که رشته های دیگر فارغ التحصیل شده اند.

       امروز دو ترفند شکست ناپذیر را به شما آموزش می دهم. این دو ترفند در تمامی مطالب آموزشی مدارهای تقویت کننده عملیاتی یعنی «کوتاه مجازی» و «وقفه مجازی» به وضوح نوشته شده است. با این حال، اگر می خواهید از آنها به خوبی استفاده کنید، باید پایه عمیقی داشته باشید.

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ترمینال غیر معکوس یک تقویت کننده عملیاتی = 0 ولت به زمین است، و ترمینال معکوس و ترمینال غیر معکوس کوتاه هستند، بنابراین 0 ولت نیز هستند. مقاومت ورودی ترمینال ورودی معکوس بسیار بالا است و تقریباً هیچ جریانی تزریق یا خروجی وجود ندارد. سپس R1 و R2 معادل اتصال سری هستند و جریانی که از هر جزء در یک مدار سری می گذرد یکسان است، یعنی جریانی که از R1 و R2 می گذرد یکسان است. جریان i1 که از R1 عبور می کند = (VI-V-)/R1 ... A جریان I2 که از R2 عبور می کند = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. D Vout = (-R2/R1)*Vi با حل معادله جبری دوره راهنمایی فوق به دست می آید. این رابطه ورودی-خروجی تقویت کننده معکوس افسانه ای است.

در شکل 2، Vi و V- کوتاه خیالی هستند، بنابراین Vi = V- a خیالی است. هیچ ورودی و خروجی جریانی در ترمینال ورودی معکوس وجود ندارد و جریان عبوری از R1 و R2 برابر است. بگذارید این جریان I باشد که با قانون اهم به دست می آید: I = Vout/(R1+R2) b Viبرابر با تقسیم ولتاژ در R2، یعنی Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 با فرمول abc به دست می آید. این فرمول تقویت کننده افسانه ای غیر معکوس است.

در شکل 3، از کوتاه فرضی مشخص می شود: V- = V+ = 0 ……a از شکست خیالی و قانون کیرشهوف شناخته می شود، و مجموع جریان های R2 و R1 برابر با جریان R3 است، بنابراین (V1- V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B به فرمول A جایگزین می شود و فرمول B تبدیل می شود

لطفا به شکل 4 نگاه کنید. به دلیل قطع مجازی، هیچ جریانی از ترمینال غیر معکوس تقویت کننده عملیاتی عبور نمی کند، بنابراین جریان های عبوری از R1 و R2 برابر هستند و به طور مشابه، جریان های عبوری از R4 و R3 برابر هستند. بنابراین، (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2… A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B از کوتاه خیالی شناخته می‌شود: v+= v-… C اگر R1= R2 و R3=R4، سپس V+= (v1

شکل 5 نشان می دهد که جریان عبوری از R1 برابر جریان R2 است، و به طور مشابه، جریان عبوری از R4 برابر با جریان R3 است، بنابراین (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1) وجود دارد. –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B اگر R1=R2، آنگاه V+= V2/2. سپس v-= (vout+v1)/2 ... d از کوتاه فرضی v+= v-... e پس Vout=V2-V1 شناخته می شود. این تفریق افسانه ای است.

در مدار نشان داده شده در شکل 6، ولتاژ در ترمینال ورودی معکوس برابر با ولتاژ در ترمینال همان جهت است و جریان عبوری از R1 برابر با ولتاژ C1 است. جریان I از طریق R1 = v1/R1 و جریان I از طریق C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt، بنابراین ولتاژ خروجی Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt برابر است با متناسب با ادغام ولتاژ ورودی با زمان این مدار یکپارچه سازی افسانه ای است. اگر V1 یک ولتاژ ثابت U باشد، فرمول فوق به Vout = -U*t/(R1*C1) تبدیل می شود t زمان است و ولتاژ خروجی Vout یک خط مستقیم از 0 تا ولتاژ منبع تغذیه منفی است.

در شکل 7، جریان عبوری از خازن C1 و مقاومت R2 برابر است و ولتاژ در همان ترمینال و ترمینال معکوس تقویت کننده عملیاتی برابر است. سپس: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt این یک مدار دیفرانسیل است. اگر V1 یک ولتاژ DC است که به طور ناگهانی اضافه شده است، Vout خروجی مربوط به یک پالس با جهت مخالف V1 است.

در شکل 8، Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b با خطای خیالی شناخته شده است. اگر جریانی از ورودی تقویت کننده عملیاتی عبور نکند، R1، R2 و R3 را می توان به عنوان اتصال سری در نظر گرفت و جریان عبوری از هر مقاومت یکسان است. جریان I = (VX-VY)/R2 ... C است: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D است با خطای خیالی شناخته می شود و جریانی که از R6 می گذرد برابر با جریانی است که از طریق R7 می گذرد. اگر R6=R7، VW = سپس vout–vu = vu–vo1، بنابراین vu = (vout+vo1)/2 … f با کوتاه موهومی شناخته می شود، Vu = Vw ……g vout = VO2–vo1 از efg است … h vout = (Vy -Vx است. ) (R1+R2+R3)/R2 از dh در فرمول فوق (R1+) این مدار، مدار تقویت کننده دیفرانسیل افسانه ای است.

مداری را تحلیل کنید که همه بیشتر در معرض آن هستند. بسیاری از کنترلرها جریان 0~20mA یا 4~20mA را از ابزارهای مختلف تست می پذیرند. مدار این جریان را به ولتاژ تبدیل می کند و سپس آن را برای تبدیل به سیگنال دیجیتال به ADC می فرستد. شکل 9 یک مدار معمولی است. همانطور که در شکل 4 ~ 20 میلی آمپر نشان داده شده است، جریان از طریق مقاومت 100Ω نمونه برداری R1 می گذرد و اختلاف ولتاژ 0.4~2 ولت در R1 ایجاد می شود. از این فرض مشخص می شود که اگر جریانی از ورودی تقویت کننده عملیاتی عبور نکند، جریان هایی که از R3 و R5 عبور می کنند برابر هستند و جریان هایی که از R2 و R4 عبور می کنند برابر هستند. بنابراین: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy……c جریان از 0 تا 20 میلی آمپر متغیر است، سپس v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d با جایگزینی فرمول cd به فرمول B به دست می آید (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e اگر R3=R2 و R4=R5، سپس Vout =-(0.4 ~ 2) توسط EA به دست می آید. فرمول f Vout = -(0.88~4.4)V، یعنی جریان 4~20mA به ولتاژ -0.88-~4.4V تبدیل می شود که می تواند برای پردازش به ADC ارسال شود.

جریان را می توان به ولتاژ تبدیل کرد و ولتاژ را نیز می توان به جریان تبدیل کرد. شکل 10 چنین مداری است. بازخورد منفی در شکل مستقیماً از طریق مقاومت بازخورد داده نمی شود، اما محل اتصال امیتر ترانزیستور Q1 به صورت سری وصل شده است. فکر نکنید مقایسه کننده است. تا زمانی که مدار تقویت کننده است، قانون کوتاهی مجازی و قطعی مجازی همچنان پابرجاست!

از این فرض مشخص است که هیچ جریانی از ورودی تقویت کننده عملیاتی عبور نمی کند.،

سپس (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6 … a
به همین ترتیب (v3–v2)/r5 = v2/R4 … ب
دانستن v1 = v2 ... c با کوتاه مجازی.
اگر R2=R6 و R4=R5، V3-V4=Vi با فرمول abc

فرمول بالا نشان می دهد که اگر ولتاژ دو طرف R7 برابر با ولتاژ ورودی Vi باشد، جریان I از R7 = VI/R7 و اگر بار Rl < 100 kω باشد، جریان عبوری از RL و R7 اساساً یکسان است.

سلب مسئولیت: این مقاله از "Gu Taiwei" تکثیر شده است. این مقاله فقط دیدگاه های شخصی نویسنده را نشان می دهد و دیدگاه های ساکو وی و صنعت را نشان نمی دهد. این فقط برای تجدید چاپ و به اشتراک گذاری برای حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی است. لطفاً هنگام چاپ مجدد منبع و نویسنده اصلی را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم.

تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی
QQ: 332496225 مدیر کیو
آدرس: اتاق 809، بلوک C، ساختمان فناوری Zhantao، خیابان Minzhi شماره 1079، منطقه جدید Longhua، شنژن