כמעט כל המוצרים האלקטרוניים צריכים להשתמש במגבר תפעולי, מגבר תפעולי (המכונה מגבר תפעולי), שמו האנגלי המלא הוא Operation Amplifier, בקיצור OPAM, שהוא מגבר מתח גבוה עם צימוד DC, כניסת מצב דיפרנציאלי ובדרך כלל יחיד. פלט הסתיים. היום, אנו נותנים לך קצת ידע בסיסי על תפעול.

בהסתכלות על כל הספרים והקורסים של טכנולוגיה אלקטרונית אנלוגית, כאשר מציגים את מעגל המגבר התפעולי, זה לא יותר מאשר להגדיר את המעגל תחילה. לדוגמה, זהו מגבר שאינו מתהפך, לאחר מכן מסיק את הקשר בין הפלט לקלט שלו, ואז מקבל Vo=(1+Rf)Vi, שהוא מגבר הפוך, ואז מקבל VO = 0-RF * VI. לבסוף, תלמידים מקבלים לעתים קרובות את הרושם שמספיק לזכור את הנוסחה! אם נשנה מעט את המעגל, הם לא ימצאו את דרכם צפונה! ראיינתי לפחות 100 מועמדים למגמת אלקטרוניקה עם תואר אקדמי ומעלה. כתוצאה מכך, אני יכול לנתח את מעגל המגבר התפעולי שניתן על ידי בצורה מושלמת. אין יותר מ-10 מועמדים! מתקבל על הדעת שסיימו מגמות אחרות.

       היום, אני אלמד אותך שני טריקים בלתי מנוצחים. שני הטריקים הללו כתובים בבירור בכל חומרי הלימוד של מעגלי מגברים תפעוליים, כלומר "קצר וירטואלי" ו"הפסקה וירטואלית". עם זאת, אם אתה רוצה להשתמש בהם בצורה מבריקה, אתה חייב להיות בסיס עמוק.

כפי שמוצג באיור 1, המסוף הלא מתהפך של מגבר תפעולי מוארק =0V, והמסוף המתהפך והמסוף הלא מתהפך קצרים, כך שהוא גם 0V. התנגדות הכניסה של מסוף הכניסה ההפוכה גבוהה מאוד, וכמעט שאין הזרקת זרם או יציאה. אז R1 ו-R2 שווים לחיבור סדרתי, והזרם הזורם דרך כל רכיב במעגל סדרתי זהה, כלומר, הזרם הזורם דרך R1 ו-R2 זהה. הזרם i1 הזורם דרך R1 = (VI-V-)/R1 ... A הזרם I2 הזורם דרך R2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi מתקבל על ידי פתרון המשוואה האלגברית בחטיבת הביניים לעיל. זהו יחס הקלט-פלט של המגבר ההפוך האגדי.

באיור 2, Vi ו-V- הם קצרים דמיוניים, ולכן Vi = V- a הוא דמיוני. אין כניסה ופלט זרם במסוף הכניסה ההפוכה, והזרם דרך R1 ו-R2 שווה. תן לזרם הזה להיות I, המתקבל על ידי חוק אוהם: I = Vout/(R1+R2) b Viשווה לחלוקת המתח על R2, כלומר Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 מתקבל על ידי נוסחת abc. זוהי הנוסחה של המגבר האגדי שאינו מתהפך.

באיור 3, זה ידוע מקצר דמיוני: V- = V+ = 0 ……a ידוע מהפסקה דמיונית וחוק קירכהוף, וסכום הזרמים דרך R2 ו-R1 שווה לזרם דרך R3, כך (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B מוחלף בנוסחה A, ונוסחה B הופכת

נא להסתכל על איור 4. בגלל ההפסקה הווירטואלית, שום זרם לא זורם דרך המסוף הלא מתהפך של המגבר התפעולי, כך שהזרמים הזורמים דרך R1 ו-R2 שווים, ובאופן דומה, הזרמים הזורמים דרך R4 ו-R3 שווים. לכן, (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B ידוע מהקיצור הדמיוני: v+= v-… C אם R1= R2 ו-R3=R4, ואז V+= (v1

איור 5 מראה שהזרם דרך R1 שווה לזרם דרך R2, ובדומה, הזרם דרך R4 שווה לזרם דרך R3, כך שיש (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B אם R1=R2, אז V+= V2/2. ואז v-= (vout+v1)/2 ... d ידוע מהקצר הדמיוני v+= v-... e כך Vout=V2-V1. זה המחסיר האגדי.

במעגל המוצג באיור 6, המתח במסוף הכניסה ההפוכה שווה לזה שבמסוף באותו כיוון, והזרם דרך R1 שווה לזה דרך C1. הזרם I עד R1 = v1/R1 והזרם I עד C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, כך שמתח המוצא של Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt הוא פרופורציונלי לאינטגרציה של מתח הכניסה עם הזמן. זהו מעגל האינטגרציה האגדי. אם V1 הוא מתח קבוע U, הנוסחה לעיל הופכת ל-Vout = -U*t/(R1*C1) t הוא זמן, ומתח המוצא של Vout הוא קו ישר מ-0 למתח אספקת חשמל שלילי.

באיור 7, הזרם דרך הקבל C1 והנגד R2 שווה, והמתח באותו מסוף ובמסוף ההפוך של המגבר התפעולי שווה. לאחר מכן: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt זהו מעגל דיפרנציאלי. אם V1 הוא מתח DC שנוסף בפתאומיות, הפלט Vout מתאים לפולס בכיוון ההפוך ל-V1.

באיור 8, Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b ידוע באשמת דמיון. אם לא זורם זרם דרך הכניסה של המגבר התפעולי, ניתן לראות R1, R2 ו-R3 כחיבור סדרתי, והזרם דרך כל נגד זהה. הנוכחי I = (VX-VY)/R2 ... C הוא: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D הוא ידוע על ידי תקלה דמיונית, והזרם הזורם דרך R6 שווה לזה הזורם דרך R7. אם R6=R7, VW = ואז vout–vu = vu–vo1, אז vu = (vout+vo1)/2 … f ידוע בקצרה דמיונית, Vu = Vw ……g הוא vout = VO2–vo1 של efg … h הוא vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 של dh בנוסחה שלמעלה (R1+) מעגל זה הוא מעגל המגבר הדיפרנציאלי האגדי.

נתח מעגל שכולם נחשפים אליו יותר. בקרים רבים מקבלים זרם של 0~20mA או 4~20mA ממכשירי בדיקה שונים. המעגל ממיר את הזרם הזה למתח ואז שולח אותו ל-ADC להמרה לאות דיגיטלי. איור 9 הוא מעגל כזה טיפוסי. כפי שמוצג באיור 4~20mA זרם זורם דרך נגד הדגימה 100Ω R1, ויווצר הפרש מתח של 0.4~2V על R1. ידוע מההנחה שאם לא זורם זרם דרך הכניסה של המגבר התפעולי, הזרמים הזורמים דרך R3 ו-R5 שווים, והזרמים הזורמים דרך R2 ו-R4 שווים. לכן: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c הזרם משתנה בין 0 ל-20 mA, אז v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d מתקבל על ידי החלפת נוסחת cd בנוסחת B (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e אם R3=R2 ו-R4=R5, ואז Vout =-(0.4 ~ 2) מתקבל על ידי EA. הנוסחה f Vout = -(0.88~4.4)V, כלומר, זרם 4~20mA מומר למתח -0.88 ~ -4.4V, אותו ניתן לשלוח ל-ADC לעיבוד.

זרם ניתן להמרה למתח, ומתח ניתן גם להמיר לזרם. איור 10 הוא מעגל כזה. המשוב השלילי באיור אינו מוזן ישירות דרך הנגד, אך צומת הפולט של הטרנזיסטור Q1 מחובר בסדרה. אל תחשוב שזה משווה. כל עוד מדובר במעגל מגבר, החוק של הפסקה וירטואלית קצרה וירטואלית עדיין בקנה אחד!

ידוע מההנחה ששום זרם לא זורם דרך הכניסה של המגבר התפעולי.,

ואז (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6 … a
באותו אופן (v3–v2)/r5 = v2/R4 … ב
לדעת v1 = v2 ... c על ידי קצר וירטואלי.
אם R2=R6 ו-R4=R5, V3-V4=Vi לפי נוסחת abc

הנוסחה לעיל מראה שאם המתח על פני R7 שווה למתח הכניסה Vi, הזרם I עד R7 = VI/R7, ואם העומס Rl < < 100 kω, הזרם דרך RL ו-R7 זהה בעצם.

כתב ויתור: מאמר זה משוכפל מתוך "Gu Taiwei". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר, ואינו מייצג את דעותיהם של סאקו ווי והתעשייה. זה מיועד רק להדפסה מחדש ולשיתוף כדי לתמוך בהגנה על זכויות קניין רוחני. נא לציין את המקור והמחבר המקורי בעת ההדפיסה המחודשת. אם יש הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.

טל' חברה: +86-0755-83044319
פקס/פקס:+86-0755-83975897
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי
QQ: 332496225 מנהל Qiu
כתובת: חדר 809, בלוק C, בניין Zhantao Technology, מס' 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, שנזן