Prawie wszystkie produkty elektroniczne muszą wykorzystywać wzmacniacz operacyjny, wzmacniacz operacyjny (określany jako wzmacniacz operacyjny), jego pełna angielska nazwa to Operation Amplifier, w skrócie OPAM, który jest wzmacniaczem napięciowym o wysokim wzmocnieniu ze sprzężeniem DC, wejściem w trybie różnicowym i zwykle pojedynczym -zakończone wyjście. Dziś przekażemy Wam podstawową wiedzę na temat obsługi.

Przeglądając wszystkie książki i kursy dotyczące analogowej technologii elektronicznej, wprowadzając obwód wzmacniacza operacyjnego, ograniczamy się jedynie do zdefiniowania najpierw obwodu. Na przykład jest to wzmacniacz nieodwracający, a następnie wyprowadzamy zależność między jego mocą wyjściową i wejściem, a następnie otrzymujemy Vo=(1+Rf)Vi, który jest wzmacniaczem odwracającym, a następnie otrzymujemy VO = 0-RF * VI. Wreszcie uczniowie często odnoszą wrażenie, że wystarczy zapamiętać formułę! Jeśli zmienimy trochę obwód, nie znajdą drogi na północ! Przeprowadziłem rozmowy kwalifikacyjne z co najmniej 100 kandydatami na kierunek elektronika, posiadającymi wykształcenie wyższe lub wyższe. Dzięki temu mogę doskonale przeanalizować podany przeze mnie obwód wzmacniacza operacyjnego. Nie ma więcej niż 10 kandydatów! Niewykluczone, że ukończą je inne kierunki.

       Dzisiaj nauczę Cię dwóch niezwyciężonych sztuczek. Te dwie sztuczki są wyraźnie zapisane we wszystkich materiałach dydaktycznych dotyczących obwodów wzmacniaczy operacyjnych, a mianowicie „wirtualne zwarcie” i „wirtualna przerwa”. Jeśli jednak chcesz je znakomicie wykorzystać, musisz mieć głębokie podstawy.

Jak pokazano na rysunku 1, zacisk nieodwracający wzmacniacza operacyjnego jest uziemiony = 0 V, a zacisk odwracający i zacisk nieodwracający są krótkie, więc również wynosi 0 V. Rezystancja wejściowa odwracającego zacisku wejściowego jest bardzo wysoka i prawie nie ma wtrysku ani odpływu prądu. Wtedy R1 i R2 są równoważne połączeniu szeregowemu, a prąd przepływający przez każdy element obwodu szeregowego jest taki sam, to znaczy prąd przepływający przez R1 i R2 jest taki sam. Prąd i1 przepływający przez R1 = (VI-V-)/R1 ... A prąd I2 przepływający przez R2 = (V-VOUT)/R2 ... BV-= V+= 0 ... Ci1 = I2 .. . D Vout = (-R2/R1)*Vi otrzymuje się rozwiązując powyższe równanie algebraiczne gimnazjum. To jest relacja wejście-wyjście legendarnego wzmacniacza zwrotnego.

Na rysunku 2 Vi i V- są urojone, więc Vi = V- a jest urojone. Na zacisku wejścia zwrotnego nie ma prądu wejściowego i wyjściowego, a prąd płynący przez R1 i R2 jest równy. Niech ten prąd będzie wynosił I, co wynika z prawa Ohma: I = Vout/(R1+R2) b ViRówne podziałowi napięcia na R2, tj. Vi = I*R2 ……c Vout=Vi*(R1+R2)/R2 oblicza się ze wzoru abc. Taka jest formuła legendarnego wzmacniacza nieodwracającego.

Na rysunku 3 wiadomo to z urojonego zwarcia: V- = V+ = 0 ……a jest znane z urojonej przerwy i prawa Kirchhoffa, a suma prądów płynących przez R2 i R1 jest równa prądowi płynącemu przez R3, więc (V1– V-)/R1+(V2–V-)/R2 = (V–VOUT)/R3 …… B zostaje podstawione do Formuły A, a Formuła B staje się

Proszę spojrzeć na rysunek 4. Z powodu wirtualnej przerwy przez nieodwracający zacisk wzmacniacza operacyjnego nie przepływa żaden prąd, więc prądy płynące przez R1 i R2 są równe i podobnie prądy płynące przez R4 i R3 są równe. Dlatego (v1–v+)/R1 = (v+-v2)/R2… A (vout–v-)/R3 = v-/R4… B jest znane z wyimaginowanego skrótu: v+= v-… C Jeśli R1= R2 i R3=R4, następnie V+= (v1

Rys. 5 pokazuje, że prąd płynący przez R1 jest równy prądowi płynącemu przez R2 i podobnie prąd płynący przez R4 jest równy prądowi płynącemu przez R3, więc istnieje (V2–V+)/R1 = V+/R2 … A (V1 –V-)/R4 = (V-VOUT)/R3 … B Jeśli R1=R2, to V+= V2/2. Wtedy v-= (vout+v1)/2 ... d jest znane z wyimaginowanego skrótu v+= v-... e więc Vout=V2-V1. To jest legendarny odejmowanie.

W obwodzie pokazanym na rysunku 6 napięcie na odwrotnym zacisku wejściowym jest równe napięciu na zacisku w tym samym kierunku, a prąd płynący przez R1 jest równy prądowi płynącemu przez C1. Prąd I do R1 = v1/R1 i prąd I do C1 = c * duc/dt =-c * dvout/dt, zatem napięcie wyjściowe Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt wynosi proporcjonalny do całkowania napięcia wejściowego z czasem. To legendarny układ całkujący. Jeżeli V1 jest napięciem stałym U, powyższy wzór przekształca się do Vout = -U*t/(R1*C1) t to czas, a napięcie wyjściowe Vout jest linią prostą od 0 do ujemnego napięcia zasilania.

Na rysunku 7 prąd płynący przez kondensator C1 i rezystor R2 jest równy, a napięcie na tym samym zacisku i na odwrotnym zacisku wzmacniacza operacyjnego jest równe. Wtedy: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt Jest to obwód różnicowy. Jeśli V1 jest nagle dodanym napięciem stałym, wyjście Vout odpowiada impulsowi o kierunku przeciwnym do V1.

Na rysunku 8 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b jest znane na podstawie urojonego błędu. Jeżeli przez wejście wzmacniacza operacyjnego nie przepływa żaden prąd, rezystory R1, R2 i R3 można uznać za połączenie szeregowe, a prąd płynący przez każdy rezystor jest taki sam. Prąd I = (VX-VY)/R2 ... C wynosi: VO1-VO2 = I * (R1+R2+R3) = (VX-VY) (R1+R2+R3)/R2 ... D wynosi znany przez urojoną usterkę, a prąd płynący przez R6 jest równy prądowi płynącemu przez R7. Jeżeli R6=R7, VW= Wtedy vout–vu = vu–vo1, więc vu = (vout+vo1)/2… f jest znane przez wyimaginowany skrót, Vu = Vw ……g to vout = VO2–vo1 z efg… h to vout = (Vy -Vx ) (R1+R2+R3)/R2 dh w powyższym wzorze (R1+) Obwód ten jest legendarnym obwodem wzmacniacza różnicowego.

Przeanalizuj obwód, na który wszyscy są bardziej narażeni. Wiele sterowników akceptuje prąd 0~20mA lub 4~20mA z różnych przyrządów testujących. Obwód przekształca ten prąd w napięcie, a następnie wysyła go do ADC w celu konwersji na sygnał cyfrowy. Rysunek 9 przedstawia taki typowy obwód. Jak pokazano na rysunku 4 ~ 20 mA, prąd przepływa przez rezystor próbkujący 100 Ω R1, a na R0.4 zostanie wygenerowana różnica napięcia 2 ~ 1 V. Z założenia wiadomo, że jeśli przez wejście wzmacniacza operacyjnego nie przepływa żaden prąd, to prądy płynące przez R3 i R5 są równe, a prądy płynące przez R2 i R4 są równe. Dlatego: (V2-VY)/R3 = VY/R5 … A (V1-VX)/R2 = (VX-VOUT)/R4 … B: Vx = Vy ……c Prąd zmienia się od 0 do 20 mA, Następnie v1 = v2+(0.4 ~ 2) ... d otrzymuje się przez podstawienie wzoru cd do wzoru B (v2+(0.4 ~ 2)-vy)/R2 = (vy-vout)/R4 ... e Jeśli R3=R2 i R4=R5, wówczas Vout =-(0.4 ~ 2) otrzymuje się za pomocą EA. Wzór f Vout = -(0.88~4.4)V, czyli prąd 4~20mA jest konwertowany na napięcie -0.88~-4.4V, które można przesłać do ADC w celu przetworzenia.

Prąd można zamienić na napięcie, a napięcie można również zamienić na prąd. Rysunek 10 przedstawia taki obwód. Ujemne sprzężenie zwrotne na rysunku nie jest bezpośrednio przekazywane z powrotem przez rezystor, ale złącze emitera tranzystora Q1 jest połączone szeregowo. Nie myśl, że to porównanie. Dopóki jest to obwód wzmacniacza, prawo wirtualnego zwarcia i wirtualnej przerwy nadal obowiązuje!

Z założenia wiadomo, że przez wejście wzmacniacza operacyjnego nie płynie prąd.,

Następnie (VI–v1)/R2 = (v1–v4)/R6… a
W ten sam sposób (v3–v2)/r5 = v2/R4… b
Znajomość v1 = v2 ... c za pomocą wirtualnego skrótu.
Jeśli R2=R6 i R4=R5, V3-V4=Vi według wzoru abc

Z powyższego wzoru wynika, że ​​jeśli napięcie na R7 jest równe napięciu wejściowemu Vi, prąd I do R7 = VI/R7 i jeśli obciążenie Rl < < 100 kω, to prąd przez RL i R7 jest w zasadzie taki sam.

Zastrzeżenie: Ten artykuł jest reprodukcją z „Gu Taiwei”. Ten artykuł przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Wei ani branży. Służy wyłącznie do ponownego drukowania i udostępniania w celu wspierania ochrony praw własności intelektualnej. Przy przedruku proszę podać oryginalne źródło i autora. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć.

Tel firmy: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li
QQ: 332496225 Menedżer Qiu
Adres: pokój 809, blok C, budynek Zhantao Technology, nr 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, Shenzhen