Presque tous les produits électroniques doivent utiliser un amplificateur opérationnel, un amplificateur opérationnel (appelé amplificateur opérationnel), son nom anglais complet est Operation Amplifier, en abrégé OPAM, qui est un amplificateur de tension à gain élevé avec couplage DC, entrée en mode différentiel et généralement simple. -sortie terminée. Aujourd'hui, nous allons vous donner quelques connaissances de base sur le fonctionnement.

En parcourant tous les livres et cours de technologie électronique analogique, lors de l'introduction du circuit amplificateur opérationnel, il ne s'agit que de définir d'abord le circuit. Par exemple, il s'agit d'un amplificateur non inverseur, déduisant ensuite la relation entre sa sortie et son entrée, puis obtenant Vo = (1 + Rf) Vi, qui est un amplificateur inverseur, puis obtenant VO = 0-RF * VI. Finalement, les étudiants ont souvent l’impression qu’il suffit de retenir la formule ! Si on change un peu le circuit, ils ne trouveront pas le chemin du nord ! J'ai interviewé au moins 100 candidats pour une spécialisation en électronique avec un diplôme universitaire ou supérieur. En conséquence, je peux parfaitement analyser le circuit amplificateur opérationnel que j'ai donné. Il n'y a pas plus de 10 candidats ! Il est concevable que d’autres spécialités aient obtenu leur diplôme.

       Aujourd'hui, je vais vous apprendre deux astuces invincibles. Ces deux astuces sont clairement écrites dans tous les supports pédagogiques des circuits amplificateurs opérationnels, à savoir « virtual short » et « virtual break ». Toutefois, si l’on veut les utiliser avec brio, il faut avoir des bases profondes.

Comme le montre la figure 1, la borne non inverseuse d'un amplificateur opérationnel est mise à la terre = 0 V, et la borne inverseuse et la borne non inverseuse sont courtes, elles sont donc également de 0 V. La résistance d'entrée de la borne d'entrée inverseuse est très élevée et il n'y a presque pas d'injection ou de sortie de courant. Alors R1 et R2 sont équivalents à une connexion en série, et le courant circulant à travers chaque composant dans un circuit en série est le même, c'est-à-dire que le courant circulant à travers R1 et R2 est le même. Le courant i1 circulant dans R1 = (VI-V-)/R1 ... A le courant I2 circulant dans R2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi est obtenu en résolvant l’équation algébrique du collège ci-dessus. C'est la relation entrée-sortie du légendaire amplificateur inverse.

Sur la figure 2, Vi et V- sont courts imaginaires, donc Vi = V- a est imaginaire. Il n'y a pas d'entrée et de sortie de courant à la borne d'entrée inverse, et le courant passant par R1 et R2 est égal. Soit ce courant I, qui est obtenu par la loi d'Ohm : I = Vout/(R1+R2) b ViÉgal à la division de tension sur R2, soit Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 est obtenu par la formule abc. C'est la formule du légendaire amplificateur non inverseur.

Dans la figure 3, il est connu à partir d'un court-circuit imaginaire : V- = V+ = 0 ……a est connu à partir de la coupure imaginaire et de la loi de Kirchhoff, et la somme des courants traversant R2 et R1 est égale au courant traversant R3, donc (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B est substitué dans la formule A et la formule B devient

Veuillez regarder la figure 4. En raison de la coupure virtuelle, aucun courant ne circule à travers la borne non inverseuse de l'amplificateur opérationnel, donc les courants circulant dans R1 et R2 sont égaux, et de même, les courants circulant dans R4 et R3 sont égaux. Par conséquent, (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B est connu du court imaginaire : v+= v-… C Si R1= R2 et R3=R4, alors V+= (v1

La figure 5 montre que le courant traversant R1 est égal au courant traversant R2, et de même, le courant traversant R4 est égal au courant traversant R3, il y a donc (V2 – V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B Si R1=R2, alors V+= V2/2. Alors v-= (vout+v1)/2 ... d est connu à partir du court imaginaire v+= v-... e donc Vout=V2-V1. C'est le soustracteur légendaire.

Dans le circuit illustré à la figure 6, la tension à la borne d'entrée inverse est égale à celle à la borne de même direction, et le courant traversant R1 est égal à celui passant par C1. Le courant I passant par R1 = v1/R1 et le courant I passant par C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, donc la tension de sortie de Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt est proportionnel à l'intégration de la tension d'entrée avec le temps. C'est le circuit d'intégration légendaire. Si V1 est une tension constante U, la formule ci-dessus est transformée en Vout = -U*t/(R1*C1) t est le temps, et la tension de sortie de Vout est une ligne droite allant de 0 à la tension d'alimentation négative.

Sur la figure 7, le courant traversant le condensateur C1 et la résistance R2 est égal, et la tension à la même borne et à la borne inverse de l'amplificateur opérationnel est égale. Alors : Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt Il s'agit d'un circuit différentiel. Si V1 est une tension continue ajoutée brutalement, la sortie Vout correspond à une impulsion de sens opposé à V1.

Sur la figure 8, Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b est connu par défaut imaginaire. Si aucun courant ne circule à travers l'entrée de l'amplificateur opérationnel, R1, R2 et R3 peuvent être considérés comme une connexion en série et le courant traversant chaque résistance est le même. Le courant I = (VX-VY)/R2 ... C est : VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D est connu par défaut imaginaire, et le courant circulant dans R6 est égal à celui circulant dans R7. Si R6=R7, VW = Alors vout–vu = vu–vo1, donc vu = (vout+vo1)/2 … f est connu par court imaginaire, Vu = Vw ……g est vout = VO2–vo1 de efg … h est vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 de dh dans la formule ci-dessus (R1+) Ce circuit est le légendaire circuit amplificateur différentiel.

Analysez un circuit auquel tout le monde est davantage exposé. De nombreux contrôleurs acceptent un courant de 0 à 20 mA ou de 4 à 20 mA provenant de divers instruments de test. Le circuit convertit ce courant en tension puis l'envoie à l'ADC pour conversion en signal numérique. La figure 9 est un circuit typique. Comme le montre la figure, un courant de 4 à 20 mA traverse la résistance d'échantillonnage de 100 Ω R1 et une différence de tension de 0.4 à 2 V sera générée sur R1. On sait en supposant que si aucun courant ne circule à travers l'entrée de l'amplificateur opérationnel, les courants circulant dans R3 et R5 sont égaux et les courants circulant dans R2 et R4 sont égaux. Donc : (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B : Vx = Vy ……c Le courant varie de 0 à 20 mA, Alors v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d est obtenu en remplaçant la formule cd par la formule B (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e Si R3=R2 et R4=R5, alors Vout =-(0.4 ~ 2) est obtenu par EA. La formule f Vout = -(0.88 ~ 4.4) V, c'est-à-dire qu'un courant de 4 ~ 20 mA est converti en tension de -0.88 ~ -4.4 V, qui peut être envoyée à l'ADC pour traitement.

Le courant peut être converti en tension, et la tension peut également être convertie en courant. La figure 10 est un tel circuit. La rétroaction négative sur la figure n'est pas directement renvoyée à travers la résistance, mais la jonction émetteur du transistor Q1 est connectée en série. Ne pensez pas que ce soit un comparateur. Tant qu'il s'agit d'un circuit amplificateur, la loi du court-circuit virtuel et de la coupure virtuelle est toujours en vigueur !

On sait en supposant qu'aucun courant ne circule à travers l'entrée de l'amplificateur opérationnel.,

Alors (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6 … une
De la même manière (v3–v2)/r5 = v2/R4 … b
Connaissant v1 = v2 ... c par short virtuel.
Si R2=R6 et R4=R5, V3-V4=Vi par formule abc

La formule ci-dessus montre que si la tension aux bornes de R7 est égale à la tension d'entrée Vi, le courant I à travers R7 = VI/R7, et si la charge Rl < < 100 kω, le courant à travers RL et R7 est fondamentalement le même.

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