Quasi tutti i prodotti elettronici devono utilizzare un amplificatore operazionale, amplificatore operazionale (denominato amplificatore operazionale), il suo nome inglese completo è Operation Amplifier, abbreviato in OPAM, che è un amplificatore di tensione ad alto guadagno con accoppiamento CC, ingresso in modalità differenziale e solitamente singolo -uscita terminata. Oggi ti forniremo alcune conoscenze di base sul funzionamento.

Sfogliando tutti i libri e i corsi di tecnologia elettronica analogica, quando si introduce il circuito dell'amplificatore operazionale, non si tratta altro che definire prima il circuito. Ad esempio, questo è un amplificatore non invertente, quindi deduciamo la relazione tra la sua uscita e il suo ingresso e quindi otteniamo Vo=(1+Rf)Vi, che è un amplificatore invertente, e quindi otteniamo VO = 0-RF * VI. Infine, gli studenti hanno spesso l'impressione che basti ricordare la formula! Se cambiamo un po' il circuito, non troveranno la strada verso nord! Ho intervistato almeno 100 candidati per la specializzazione in elettronica con laurea o superiore. Di conseguenza, posso analizzare perfettamente il circuito dell'amplificatore operazionale da me fornito. Non ci sono più di 10 candidati! È concepibile che si siano laureati altri major.

       Oggi ti insegnerò due trucchi invincibili. Questi due trucchi sono scritti chiaramente in tutti i materiali didattici dei circuiti amplificatori operazionali, vale a dire "corto virtuale" e "interruzione virtuale". Tuttavia, se vuoi usarli brillantemente, devi avere delle basi profonde.

Come mostrato nella Figura 1, il terminale non invertente di un amplificatore operazionale è messo a terra = 0 V, e il terminale invertente e il terminale non invertente sono corti, quindi anche questo è 0 V. La resistenza di ingresso del terminale di ingresso invertente è molto elevata e non vi è quasi alcuna iniezione o deflusso di corrente. Quindi R1 e R2 equivalgono al collegamento in serie e la corrente che scorre attraverso ciascun componente in un circuito in serie è la stessa, cioè la corrente che scorre attraverso R1 e R2 è la stessa. La corrente i1 che scorre in R1 = (VI-V-)/R1 ... A la corrente I2 che scorre in R2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi si ottiene risolvendo l'equazione algebrica della scuola media di cui sopra. Questa è la relazione ingresso-uscita del leggendario amplificatore inverso.

Nella Figura 2, Vi e V- sono immaginari brevi, quindi Vi = V- a è immaginario. Non c'è ingresso e uscita di corrente sul terminale di ingresso inverso e la corrente attraverso R1 e R2 è uguale. Sia questa corrente I, che si ottiene dalla legge di Ohm: I = Vout/(R1+R2) b ViUguale alla divisione della tensione su R2, ovvero Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 si ottiene con la formula abc. Questa è la formula del leggendario amplificatore non invertente.

Nella Figura 3, è noto dalla breve immaginaria: V- = V+ = 0 ……a è noto dalla rottura immaginaria e dalla legge di Kirchhoff, e la somma delle correnti attraverso R2 e R1 è uguale alla corrente attraverso R3, quindi (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B viene sostituito nella Formula A e la Formula B diventa

Si prega di guardare la Figura 4. A causa dell'interruzione virtuale, nessuna corrente scorre attraverso il terminale non invertente dell'amplificatore operazionale, quindi le correnti che fluiscono attraverso R1 e R2 sono uguali e, analogamente, le correnti che fluiscono attraverso R4 e R3 sono uguali. Pertanto (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B è noto dall’immaginario corto: v+= v-… C Se R1= R2 e R3=R4, quindi V+= (v1

La Fig. 5 mostra che la corrente attraverso R1 è uguale alla corrente attraverso R2 e, analogamente, la corrente attraverso R4 è uguale alla corrente attraverso R3, quindi ci sono (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B Se R1=R2, allora V+= V2/2. Allora v-= (vout+v1)/2...d è noto dal corto immaginario v+= v-... e quindi Vout=V2-V1. Questo è il leggendario sottrattore.

Nel circuito mostrato nella Figura 6, la tensione sul terminale di ingresso inverso è uguale a quella sullo stesso terminale di direzione e la corrente attraverso R1 è uguale a quella attraverso C1. La corrente I attraverso R1 = v1/R1 e la corrente I attraverso C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, quindi la tensione di uscita di Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt è proporzionale all'integrazione della tensione di ingresso nel tempo Questo è il leggendario circuito di integrazione. Se V1 è una tensione costante U, la formula precedente viene trasformata in Vout = -U*t/(R1*C1) t è il tempo e la tensione di uscita di Vout è una linea retta da 0 alla tensione di alimentazione negativa.

Nella Figura 7, la corrente attraverso il condensatore C1 e il resistore R2 è uguale e la tensione sullo stesso terminale e sul terminale inverso dell'amplificatore operazionale è uguale. Quindi: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt Questo è un circuito differenziale. Se V1 è una tensione continua aggiunta improvvisamente, l'uscita Vout corrisponde ad un impulso con direzione opposta a V1.

Nella Figura 8, Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b è noto per faglia immaginaria. Se nessuna corrente scorre attraverso l'ingresso dell'amplificatore operazionale, R1, R2 e R3 possono essere considerati come collegamenti in serie e la corrente attraverso ciascun resistore è la stessa. La corrente I = (VX-VY)/R2 ... C è: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D è conosciuto per guasto immaginario, e la corrente che scorre attraverso R6 è uguale a quella che scorre attraverso R7. Se R6=R7, VW = Allora vout–vu = vu–vo1, quindi vu = (vout+vo1)/2 … f è noto per corto immaginario, Vu = Vw ……g è vout = VO2–vo1 di efg … h è vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 di dh nella formula sopra (R1+) Questo circuito è il leggendario circuito dell'amplificatore differenziale.

Analizza un circuito a cui tutti sono maggiormente esposti. Molti controller accettano corrente da 0~20 mA o 4~20 mA da vari strumenti di test. Il circuito converte questa corrente in tensione e quindi la invia all'ADC per la conversione in segnale digitale. La Figura 9 è un circuito tipico. Come mostrato nella figura, la corrente da 4~20 mA scorre attraverso il resistore di campionamento da 100 Ω R1 e su R0.4 verrà generata una differenza di tensione di 2~1 V. È noto dal presupposto che se nessuna corrente scorre attraverso l'ingresso dell'amplificatore operazionale, le correnti che fluiscono attraverso R3 e R5 sono uguali e le correnti che fluiscono attraverso R2 e R4 sono uguali. Pertanto: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c La corrente varia da 0 a 20 mA, Allora v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d si ottiene sostituendo la formula cd nella formula B (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e Se R3=R2 e R4=R5, allora Vout =-(0.4 ~ 2) si ottiene da EA. La formula f Vout = -(0.88~4.4)V, ovvero la corrente 4~20 mA viene convertita in tensione -0.88 ~ -4.4 V, che può essere inviata all'ADC per l'elaborazione.

La corrente può essere convertita in tensione e anche la tensione può essere convertita in corrente. La Figura 10 è un circuito di questo tipo. Il feedback negativo nella figura non viene restituito direttamente attraverso il resistore, ma la giunzione dell'emettitore del transistor Q1 è collegata in serie. Non pensare che sia un paragone. Finché si tratta di un circuito amplificatore, la legge del corto virtuale e dell'interruzione virtuale è ancora in linea!

Dal presupposto è noto che attraverso l'ingresso dell'amplificatore operazionale non scorre corrente.,

Allora (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6 … a
Allo stesso modo (v3–v2)/r5 = v2/R4 … b
Conoscendo v1 = v2...c per corto virtuale.
Se R2=R6 e R4=R5, V3-V4=Vi con la formula abc

La formula precedente mostra che se la tensione su R7 è uguale alla tensione di ingresso Vi, la corrente I attraverso R7 = VI/R7 e se il carico Rl < < 100 kω, la corrente attraverso RL e R7 è sostanzialmente la stessa.

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