Introduction Introducción
este Video explica las reglas de trabajo que son adecuadas para los tipos de amplificadores operativos.
Catálogo
ⅰ Introducción
1.1 Amplificador Operacional Símbolo
1.2 Terminología
ⅱ Ejemplos de Análisis
2.1 Ejemplo 1
2.2 Ejemplo 2
2.3 Ejemplo 3
ⅲ Tipos Básicos de Amp Op
ⅳ Confusión entre los Amplificadores y Comparadores
1.,table level
↓
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grounding or stable level
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grounding or stable level
1.,2 terminología
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grounding or stable level
↓
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grounding or stable level
1. Importancia de la entrada en fase y la entrada de inversión.
1) Cuando el voltaje inverso es constante, la forma de onda de salida es la misma que la No inversión.
2) Cuando el voltaje sin vértice es constante, la forma de onda de salida es opuesta al extremo de inversión.
- Lectura Recomendada: No-Inversión y la Inversión de los Amplificadores Básicos de Análisis
2. El aumento de Op Amp es infinito (∞).
3., La tensión en la entrada invertida del amplificador operativo es siempre igual a la tensión en la entrada no invertida.
∵ Vin = Vp – Vn , Vsal = A × Vin（R: factor de aumento）
y ∵ A = ∞，Vin = Vsal / A
∴ Vin => 0, Vp = Vn
4. La impedancia de entrada del amplificador op es infinita, lo que significa que su corriente de entrada es cero.,
Figura 1. Circuito de amplificación (Vin=1v, Vout=-10v )
cuando el amplificador op está conectado a tierra en fase in, El voltaje en el extremo de la fase de inversión será de 0V, y el voltaje en el lado izquierdo de la resistencia de 100k será de 1V y 0V en el lado derecho, con una diferencia de potencial, habrá una corriente que fluye a través de la resistencia de 100k. Sin embargo, dado que la impedancia de entrada del amplificador op es infinita, casi no fluye corriente., Por lo tanto, la corriente fluirá a través de la resistencia de 1000K, luego el voltaje en la resistencia de 1000K es de 10V, porque la salida potencial es menor que la tierra, por lo que la salida es de-10V.
Figura 2. Circuito de amplificación (Vin=5v, Vout=-7V )
cuando el amplificador op en fase está conectado al voltaje 3V, el voltaje de inversión también es 3V. la resistencia 2K es 3V en el lado izquierdo y 5V en el lado derecho. Debido a la diferencia de potencial, hay corriente que fluye a través de la resistencia 2K., Sin embargo, dado que la impedancia de entrada del amplificador op es infinita, casi no hay flujo de corriente en él. Luego de que la corriente fluya a través del resistor de 10K, y el voltaje en el resistor de 10K es de 10V, y el voltaje en Vsal a la tierra es de Vsal ⇒ Un ⇒ B ⇒ GND, llegar Vsal = (-10V) + 3V = -7V.
ⅱ Ejemplos de Análisis
2.1 Ejemplo 1
Figura 3., Circuito amplificador
debido a que el voltaje de fase de inversión es siempre igual al voltaje en fase, Vout también es 0.1 V, porque el amplificador op es infinito en impedancia de entrada y la impedancia de salida es casi cero.
2.2 Ejemplo 2
Figura 4. Circuito amplificador (Vp=0.1 V, Vo=10 V )
de acuerdo con el principio básico de que el voltaje del terminal de fase de inversión es siempre igual al terminal de inversión. Cuando el voltaje de la fase de inversión es 0.,1V, y el voltaje parcial en la resistencia 1K es 0.1 V, la división de voltaje en la resistencia 100K será 10V, por lo que el voltaje de salida de Vo es la suma de los voltajes parciales de las resistencias 100k y 1K, es decir, 10.1 V.
2.3 Ejemplo 3
figura 5. Circuito amplificador (fuente de alimentación de CC: entrada = 24V, Salida = 0~15V)
fuente de alimentación de CC, su voltaje de entrada es de 24v. después de filtrado por C1 y regulado por R1 y D2 (reguladores de voltaje), su voltaje está regulado a 2.5 V., Al mismo tiempo, un varistor ajustable 10K está conectado en paralelo en ambos extremos del regulador de voltaje, y el rango ajustable es: 0V ~ 2.5 V. como se muestra en la figura, el terminal en fase del amplificador op está conectado al grifo del varistor deslizante. Por lo tanto, el rango de variación de voltaje del terminal no inversor también es 0V ~ 2.5 V, y el extremo de la fase de inversión del amplificador op está conectado a R2 y R3, y el rango de variación de voltaje de R3 es 0V ~ 2.5 V, luego el rango de variación de voltaje en R2 es 0V ~ 12.5 V, el voltaje de salida es la suma de los voltajes en R2 y R3, es decir, 0V~15v.,
ⅲ Tipos Básicos de Amp Op
1. Universal om amp
está diseñado para uso general. Las principales características de este tipo de dispositivo son bajo precio, amplia gama de productos y así sucesivamente para uso general. Ejemplos de µA741 (solo op amp), LM358 (dual op amp), LM324 (cuatro amplificadores) y LF356 con FET como la etapa de entrada caen en esta categoría. Son los amplificadores operativos integrados más utilizados.
2., Alta resistencia om amp
las características de este tipo integrado son que la impedancia de entrada de modo diferencial es muy alta, y la corriente de sesgo de entrada es muy pequeña, generalmente varios picoamperios a varias decenas de picoamperios. La medida principal para lograr estos indicadores es utilizar la alta impedancia de entrada del FET, y utilizar el FET para formar la entrada diferencial del amplificador op., Usando el FET como entrada, la impedancia de entrada es alta, y la corriente de polarización de entrada es baja, también tiene las ventajas de alta velocidad, ancho de banda amplio y bajo nivel de ruido, pero el voltaje de compensación de entrada es grande. Algunos dispositivos integrados comunes son LF355, LF347 y CA3130, CA3140 con mayor impedancia de entrada.
3., Drift OP amp de baja temperatura
en los instrumentos de control automático, como los instrumentos de precisión y la detección de señal débil, es necesario que el voltaje de compensación del amplificador operativo sea pequeño y no cambie con la temperatura, por lo que los amplificadores op de deriva de baja temperatura están diseñados para este propósito. En la actualidad, los amplificadores operativos de deriva a baja temperatura comúnmente utilizados con alta precisión incluyen OP07, OP27, AD508 y el dispositivo de baja deriva estabilizado por chopper ICL7650 compuesto de MOSFET.
4., Amplificador om de alta velocidad
en convertidores rápidos A/D y D/A y amplificadores de video, la tasa de conversión (también llamada slew rate SR) del amplificador operativo integrado debe ser alta, y el ancho de banda de ganancia de unidad BWG debe ser lo suficientemente grande. Las principales características de la misma son alta SR y amplia respuesta de frecuencia. Las aplicaciones comunes incluyen LM318, µA715, etc., con SR = 50~70V / us, BWG> 20MHz.
5., Bajo consumo de energía om amp
dado que la mayor ventaja de la integración electrónica hace que los circuitos complejos sean pequeños y livianos, y la expansión del alcance de los instrumentos portátiles, es necesario usar un amplificador operativo con bajo voltaje de fuente de alimentación y bajo consumo de energía. De uso general de este tipo son TL-022C, TL-060C, etc., y su voltaje de funcionamiento es ±2v~±18V, y el consumo de corriente es 50~250µa. En la actualidad, algunos productos han alcanzado el nivel de consumo de energía de µW. Por ejemplo, la fuente de alimentación del ICL7600 es 1.,5V, y el consumo de energía es 10mW, además, puede ser alimentado por una sola batería.
6. Amplificador om de alto voltaje y alta corriente
el voltaje de salida de un amplificador op está limitado principalmente por la fuente de alimentación. En un amplificador operativo convencional, el valor máximo de la tensión de salida es generalmente solo unas pocas decenas de voltios, y la corriente de salida es solo unas pocas decenas de miliamperios. Para aumentar el voltaje de salida o la corriente de salida, se debe agregar un circuito auxiliar al exterior del amplificador de operación., Los amplificadores operacionales integrados de alto voltaje y alta corriente pueden hacerlo sin ningún circuito adicional. Por ejemplo, el D41 tiene una tensión de alimentación de ±150V, y el µA791 tiene una corriente de salida de 1A.
7. Control programable om amp
en el proceso de uso de la instrumentación, el problema de rango está involucrado. Para obtener el voltaje fijo de salida, se debe cambiar el factor de amplificación del amplificador op., Por ejemplo, si el amplificador operativo tiene una ampliación de 10 veces y la señal de entrada es de 1 mv, el voltaje de salida es de 10mV, cuando el voltaje de entrada es de 0.1 mv, la salida es de solo 1mv. Para obtener 10mv, el factor de aumento debe cambiarse a 100. El control programable OP amp se genera para resolver este problema. Por ejemplo, PGA103A, controlando el nivel de pines para cambiar la ampliación.
ⅳ Confusión entre los Amplificadores y Comparadores
1) El concepto básico es el mismo entre el comparador y el op amp.,
diferencia interna: el amplificador operacional es una salida complementaria, que puede emitir una señal analógica no distorsionada. En general, se puede utilizar en bucle cerrado, bucle abierto o una pequeña cantidad de retroalimentación positiva. También se puede utilizar como comparador, generalmente una salida OC (colector abierto), que es conveniente para múltiples conexiones paralelas. La señal del interruptor de salida requiere una resistencia pull-up, y la mayoría de ellos se utilizan para bucle abierto. En algunas ocasiones, se requiere una histéresis introduciendo una cierta retroalimentación positiva.,
la salida del amplificador tiene un bucle a la entrada, es decir, hay retroalimentación, es un bucle cerrado, puede ser una resistencia o un condensador. Dependiendo de la entrada, se juzga si se trata de retroalimentación positiva o retroalimentación negativa. Conectar el extremo en fase es retroalimentación positiva y el terminal inverso es retroalimentación negativa. Además, al introducir retroalimentación positiva, el sistema puede oscilar, y si se agrega correctamente, se generará histéresis (diferencia de retorno). Por lo tanto, los amplificadores suelen introducir retroalimentación negativa para obtener un aumento fijo.,
el concepto del bucle: señal-detección-comparación estándar-controla un parámetro de la señal de entrada al estándar. Este es un sistema de bucle cerrado y es un sistema de retroalimentación negativa (los parámetros de entrada son estables).
2) el amplificador se utiliza para amplificar señales pequeñas, y el énfasis está en la amplificación proporcional. Por el contrario, el comparador se utiliza para comparar la diferencia de voltaje de entrada entre las entradas positivas y negativas, siempre que la diferencia cumpla con ciertos requisitos, el estado de salida cambia inmediatamente., Sus parámetros importantes también son principalmente sobre las características de giro o podemos entender que el comparador es una forma de circuito de Transición caracterizada por un circuito analógico y con entrada y salida de señal digital.
3) el comparador es un tipo de amplificador operativo sin retroalimentación (retroalimentación positiva o retroalimentación negativa)., Cuando la entrada positiva es mayor que la entrada negativa, la salida es infinita; cuando la entrada positiva es menor que la entrada negativa, la salida es infinitesimal, es decir, la salida del amplificador operativo se calcula de acuerdo con la retroalimentación. En resumen, no hay diferencia fundamental entre los dos.
4) los comparadores generalmente se hacen utilizando un amplificador operativo. Cuando el amplificador op incorpora un bucle de retroalimentación negativa, todo el circuito en sí puede verse como un circuito de amplificación con una cierta ganancia., La siguiente figura muestra un clásico del amplificador operacional: Ganancia=Rf/Rin
Figura 6. Bucle de retroalimentación negativa (G=Rf/Rin)
el amplificador operativo también se puede usar como comparador, simplemente reemplazando la retroalimentación negativa con la retroalimentación positiva. Cuando el circuito agrega retroalimentación positiva, la tensión de salida se saturará, pero no excederá ni podrá exceder la tensión de alimentación., La siguiente figura muestra la comparación clásica circuito:
Figura 7. Circuito comparador
la resistencia en la figura proporciona un voltaje de referencia para el polo positivo, y el voltaje de salida se invierte cuando el voltaje negativo excede el voltaje positivo, como se muestra en la siguiente figura.
Figura 8., Circuito amplificador simple
en resumen, si el circuito conectado al amplificador op es retroalimentación negativa o retroalimentación positiva, se puede usar como amplificador o comparador dependiendo de diferentes casos, respectivamente.,
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