ほとんどすべての電子製品は、オペアンプ、オペアンプ (オペアンプと呼ばれます) を使用する必要があります。正式な英語名は Operation Amplifier、OPAM と略され、DC カップリング、差動モード入力、通常はシングルを備えた高利得電圧アンプです。 -終了した出力。 今回は操作に関する基礎知識をご紹介します。

アナログ電子技術のあらゆる書籍や講座に目を通すと、オペアンプ回路を紹介するときは、まず回路を定義することに他なりません。たとえば、これは非反転アンプであり、出力と入力の関係を推定し、反転アンプである Vo=(1+Rf)Vi を取得し、VO = 0-RF * VI を取得します。 最後に、学生は公式を覚えていれば十分だという印象をよく受けます。 回路を少し変更すれば、彼らは北へ向かう道を見つけられなくなるでしょう。 私は大卒以上のエレクトロニクス専攻の受験者少なくとも 100 人と面接してきました。その結果、私が与えたオペアンプ回路を完璧に解析することができました。候補者は10人以下です！ 他の専攻が卒業した可能性も考えられます。

       今日は無敵の技を2つ教えます。この2つのコツ、「バーチャルショート」と「バーチャルブレーク」、オペアンプ回路の教材には必ず明記されています。ただし、それらを見事に使いこなすには、深い基礎が必要です。

図1に示すように、オペアンプの非反転端子は接地=0Vとなっており、反転端子と非反転端子は短絡しているため、同じく0Vとなります。反転入力端子の入力抵抗は非常に高く、電流の注入、流出はほとんどありません。この場合、R1とR2は直列接続と等価となり、直列回路内の各部品に流れる電流は同じ、つまりR1とR2に流れる電流は同じになります。 R1 を流れる電流 i1 = (VI-V-)/R1 ... A R2 を流れる電流 I2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi は、上記の中学生の代数方程式を解くことによって得られます。これが伝説のリバースアンプの入出力関係です。

図 2 では、Vi と V- は虚数短いため、Vi = V- a は虚数です。逆入力端子には電流の入出力はなく、R1 と R2 を流れる電流は等しくなります。この電流を I とします。これはオームの法則によって得られます: I = Vout/(R1+R2) b ViR2 の分圧に等しい、つまり Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 は abc 式で得られます。これが伝説的な非反転アンプの公式です。

図 3 では、虚数短絡から次のことがわかります: V- = V+ = 0 ……a は虚数ブレークとキルヒホッフの法則からわかり、R2 と R1 を流れる電流の合計は R3 を流れる電流に等しいため、(V1– V-)/R1+(V2-V-)/R2 = (V-VOUT)/R3 …… B を式 A に代入すると、式 B は次のようになります。

図 4 をご覧ください。 仮想ブレークにより、オペアンプの非反転端子には電流が流れないため、R1 と R2 を流れる電流は等しく、同様に R4 と R3 を流れる電流も等しくなります。 したがって、(v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2 … A (vout–v-)/R3 = v-/R4 … B は虚数短絡からわかります: v+= v-… C If R1= R2 および R3=R4 の場合、V+= (v1

図 5 は、R1 を流れる電流が R2 を流れる電流と等しく、同様に、R4 を流れる電流が R3 を流れる電流と等しいことを示しています。したがって、(V2 – V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B R1=R2 の場合、V+= V2/2。 次に、v-= (vout+v1)/2 ... d は虚数 short v+= v-... e から分かるため、Vout=V2-V1 になります。これが伝説の減算器です。

図 6 に示す回路では、逆入力端子の電圧は同方向端子の電圧と等しく、R1 を流れる電流は C1 を流れる電流と等しくなります。 R1 を流れる電流 I = v1/R1、C1 を流れる電流 I = c * duc/dt =-c * dvout/dt であるため、出力電圧 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt は次のようになります。入力電圧の時間積分に比例します。これは伝説的な積分回路です。 V1 が定電圧 U の場合、上式は Vout = -U*t/(R1*C1) t は時間と変形され、Vout の出力電圧は 0 から負の電源電圧までの直線になります。

図 7 では、コンデンサ C1 と抵抗 R2 を流れる電流は等しく、オペアンプの同じ端子と逆端子の電圧は等しくなります。 Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt これは差動回路です。 V1 を急激に加えた直流電圧とすると、出力 Vout は V1 とは逆方向のパルスに相当します。

図 8 では、仮想故障により Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b が分かります。オペアンプの入力に電流が流れない場合、R1、R2、R3 は直列接続とみなされ、各抵抗に流れる電流は同じになります。 現在の I = (VX-VY)/R2 ... C は、VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D です。仮想故障によって知られ、R6 を流れる電流は R7 を流れる電流と等しくなります。 R6=R7 の場合、VW = 次に、vout–vu = vu–vo1、つまり vu = (vout+vo1)/2 … f は虚数短絡でわかり、Vu = Vw ……g は vout = VO2–vo1 の efg … h は vout = (Vy -Vx) ) (R1+R2+R3)/上式のdhのR2 (R1+) この回路は伝説的な差動増幅回路です。

誰もがさらされる回路を分析します。 多くのコントローラーは、さまざまな試験機器からの 0 ～ 20mA または 4 ～ 20mA の電流を受け入れます。回路はこの電流を電圧に変換し、それを ADC に送信してデジタル信号に変換します。図 9 はそのような典型的な回路です。 図4に示すように、サンプリング用20Ω抵抗R100には～1mAの電流が流れ、R0.4には2～1Vの電圧差が生じます。 オペアンプの入力に電流が流れない場合、R3 と R5 を流れる電流は等しく、R2 と R4 を流れる電流は等しいことがわかります。 したがって、 (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c 電流は 0 ～ 20 mA で変化します。 すると、v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d は B の式に cd の式を代入して得られます (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e R3=R2 の場合R4=R5 の場合、EA により Vout =-(0.4 ~ 2) が得られます。 式 f Vout = -(0.88 ～ 4.4)V、つまり 4 ～ 20mA の電流は -0.88 ～ -4.4V の電圧に変換され、処理のために ADC に送信できます。

電流は電圧に変換でき、電圧も電流に変換できます。 図 10 はそのような回路です。 図の負帰還は抵抗を介して直接帰還されるのではなく、トランジスタQ1のエミッタ接合が直列に接続されています。比較器だとは思わないでください。 アンプ回路である限り、仮想ショートと仮想ブレークの法則は依然として当てはまります。

オペアンプの入力には電流が流れないという仮定から知られています。、

次に、(VI – v1)/R2 = (v1 – v4)/R6 … a
同様に (v3 – v2)/r5 = v2/R4 … b
仮想ショートにより v1 = v2 ... c がわかります。
R2=R6、R4=R5の場合、abc公式よりV3-V4=Viとなります。

上式は、R7 の両端の電圧が入力電圧 Vi に等しい場合、R7 を流れる電流 I = VI/R7、負荷 R100 < < 7 kΩ の場合、RL と RXNUMX を流れる電流は基本的に同じであることを示しています。

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