เหตุใดคุณจึงต้องมีแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน? แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคืออะไรและทำงานอย่างไร? โมเดลแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติและใช้งานได้จริง

จนถึงขณะนี้ เราได้พิจารณาแอมพลิฟายเออร์ที่ประกอบจากส่วนประกอบแยกแต่ละส่วน - ทรานซิสเตอร์ ไดโอด ตัวต้านทาน ด้วยการใช้เทคโนโลยีวงจรรวม ส่วนประกอบแยกที่จำเป็นทั้งหมดเหล่านี้สามารถถูกสร้างเป็นไอซีเสาหินตัวเดียวได้ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน (op-amps) ในปัจจุบัน เดิมทีได้รับการออกแบบมาเพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์บางอย่าง (จึงเป็นที่มาของชื่อ) แต่ก็พบการใช้งานอย่างรวดเร็วในวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภท

ออปแอมป์ในอุดมคติคือแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติที่มีอัตราขยายสูงอย่างไม่จำกัด แบนด์วิดธ์ที่กว้างไม่จำกัด และการตอบสนองความถี่ที่แบนราบอย่างสมบูรณ์ อิมพีแดนซ์อินพุตไม่จำกัด อิมพีแดนซ์เอาท์พุตเป็นศูนย์ และไม่มีค่าเบี่ยงเบนเป็นศูนย์ ในทางปฏิบัติ แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1) กำไรที่สูงมาก (มากกว่า 50,000)

2) แบนด์วิธที่กว้างมากและการตอบสนองความถี่แบน

3) ความต้านทานอินพุตสูงมาก;

4) ความต้านทานเอาต์พุตต่ำมาก;

5) การดริฟท์เป็นศูนย์ที่อ่อนแอมาก

ข้าว. 31.1.

ในรูป แสดง 31.1 เครื่องหมายเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน op-amp มีอินพุตสองอินพุต: อินพุตแบบกลับด้าน (-) สัญญาณที่อยู่นอกเฟสพร้อมกับสัญญาณเอาท์พุต และอินพุตที่ไม่กลับด้าน (+) ซึ่งเป็นสัญญาณที่อยู่ในเฟสพร้อมกับสัญญาณเอาท์พุต

การใช้งาน

ขอบเขตการใช้งานของออปแอมป์นั้นกว้างมาก มันสามารถใช้เป็นการกลับด้าน การไม่กลับด้าน การสรุป และ แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล เช่น ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้า ตัวรวม และตัวเปรียบเทียบ ส่วนประกอบภายนอกที่เชื่อมต่อกับออปแอมป์จะกำหนดการใช้งานเฉพาะของมัน แอปพลิเคชันบางส่วนมีการกล่าวถึงด้านล่าง

ในรูป รูปที่ 31.2 แสดงการใช้ op-amp เป็นแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน เนื่องจากออปแอมป์มีอัตราขยายที่สูงมาก (เกือบไม่มีที่สิ้นสุด) สัญญาณที่เอาท์พุตจึงถูกสร้างขึ้นด้วยสัญญาณอินพุตที่เล็กมาก ซึ่งหมายความว่าอินพุตแบบกลับหัวของ op-amp (จุด P) ถือได้ว่าเป็นกราวด์เสมือน (จินตภาพ) นั่นคือจุดที่มีศักยภาพเกือบเป็นศูนย์ เพื่อให้ได้ค่าเกนของออปแอมป์ตามระดับที่ต้องการ จะมีการป้อนคัปปลิ้งเชิงลบที่ลึกมากผ่านตัวต้านทานป้อนกลับ รอค. อัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์กลับด้าน (รูปที่ 31.2) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร

เครื่องหมายลบแสดงว่าสัญญาณอินพุตกลับด้านเมื่อมีการขยายสัญญาณ

ข้าว. 31.2.

ตัวอย่าง

เชื่อ ร 1 = 1 kOhm และ รอค = 2.2 kOhm คำนวณแรงดันเกนและเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน หากใช้แรงดันไฟฟ้า 50 mV กับอินพุต

สารละลาย

ได้รับ

แรงดันไฟขาออก = -2.2 50 มิลลิโวลต์ = -110 มิลลิโวลต์

เครื่องขยายสัญญาณสรุป (รูปที่ 31.3) สร้างแรงดันเอาต์พุตซึ่งค่าจะเป็นสัดส่วนกับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าอินพุต วี 1 และ วี 2 . สำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า วีกำไร 1 ครั้ง ชวี= - รอค / ร 1 และสำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า วี 2 ชวี= - รอค / ร 1 .

ตัวอย่างเช่น ถ้า รโอค = ร 1 = ร 2 ดังนั้นอัตราขยายสำหรับอินพุตทั้งสองคือ -5 kOhm / 5 k0m = -1 อนุญาต วี 1 = 1 โวลต์และ วี 2 = 2 V จากนั้นมีส่วนสนับสนุนแรงดันเอาต์พุตที่เกี่ยวข้อง วี 1 คือ 1 (-1) = -1 V และส่วนร่วมที่เกี่ยวข้อง วี 2 คือ 2 (-1) = -2 V ดังนั้น แรงดันเอาต์พุตทั้งหมดจึงเท่ากับ วีออก = -1 - 2 = -3 V.

ตัวอย่างที่ 1

ไปยังอินพุตของ op-amp สรุปที่แสดงในรูปที่ 1 31.4 ใช้แรงดันไฟฟ้าวี 1 = 20 มิลลิโวลต์ และ วี 2 = -10 มิลลิโวลต์ คำนวณแรงดันเอาต์พุตวีออก .

ข้าว. 31.3.

ข้าว. 31.4.

สารละลาย

แรงดันขาออกสำหรับ วี 1 = -5/1 · 20 = -100 มิลลิโวลต์

แรงดันขาออกสำหรับวี 2 = -5/5 · (-10) = +10mV

ดังนั้นแรงดันไฟขาออกทั้งหมด วีออก = -100 + 10 = -90 มิลลิโวลต์

ในกรณีนี้ op-amp ถูกขับเคลื่อนด้วยการป้อนกลับเชิงลบ 100% (รูปที่ 31.5) และมีอัตราขยายสุทธิเท่ากับ 1 โปรดทราบว่าสัญญาณเอาท์พุตและอินพุตของผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้าอยู่ในเฟส

แรงดันออฟเซ็ต

เมื่อมีสัญญาณอินพุตเป็นศูนย์ สัญญาณเอาท์พุตของออปแอมป์ในอุดมคติจะเป็นศูนย์ ในทางปฏิบัติ กรณีนี้ไม่ได้เกิดขึ้น: มีสัญญาณที่ไม่เป็นศูนย์ (กระแสหรือแรงดันไฟฟ้า) ที่เอาต์พุตของ op-amp แม้ว่าสัญญาณอินพุตจะเป็นศูนย์ก็ตาม เพื่อให้ได้สัญญาณเอาต์พุตเป็นศูนย์โดยมีสัญญาณอินพุตเป็นศูนย์ กระแสไบแอสอินพุตหรือแรงดันไบแอสของขนาดและขั้วดังกล่าวจะถูกนำไปใช้กับอินพุตของออปแอมป์ เพื่อให้สัญญาณเอาท์พุตที่สอดคล้องกับสัญญาณไบแอสอินพุตจะยกเลิกสัญญาณเอาท์พุตที่รบกวนสัญญาณเดิม .

โดยปกติแล้วกระแสไบแอสอินพุตจะถูกตั้งค่าโดยใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม รรูปที่ 2 เชื่อมต่อกับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp ดังแสดงในรูป 31.6.

ข้าว. 31.5.ทวนแรงดันไฟฟ้า ข้าว. 31.6

ความต้านทานที่เหมาะสมที่สุดของตัวต้านทานนี้จะถูกกำหนดโดยสูตร

โดยปกติแล้ว หากเกนมากกว่า 4 ค่าตัวต้านทานก็จะเป็นค่านั้น ร 2 และ ร 1 ถูกเลือกให้เหมือนกัน บทนำตัวต้านทาน ร 2 จะไม่เปลี่ยนเกนของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน แต่ยังคงเท่าเดิม - รอค / ร 1 . ดังที่เราจะเห็นในภายหลัง ไอซีบางตัวมีพินเพื่อตั้งค่าเอาต์พุตของออปแอมป์ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์

แอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน

ในกรณีนี้ สัญญาณอินพุตจะถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp ดังแสดงในรูป 31.7.

มีหัวข้อสำคัญมากมายในหลักสูตรอิเล็กทรอนิกส์ วันนี้เราจะพยายามทำความเข้าใจกับแอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงาน
เริ่มจากจุดเริ่มต้นกันก่อน แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการเป็น "สิ่ง" ที่ช่วยให้คุณดำเนินการได้ทุกวิถีทาง สัญญาณอะนาล็อก- วิธีที่ง่ายที่สุดและพื้นฐานที่สุดคือการขยาย การลดทอน การบวก การลบ และอื่นๆ อีกมากมาย (เช่น การหาอนุพันธ์หรือลอการิทึม) การดำเนินการส่วนใหญ่บนแอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการ (ต่อไปนี้จะเรียกว่าออปแอมป์) ดำเนินการโดยใช้การป้อนกลับเชิงบวกและเชิงลบ
ในบทความนี้เราจะพิจารณา op-amp ที่ "ในอุดมคติ" เนื่องจาก ไปที่ รุ่นเฉพาะไม่สมเหตุสมผล ตามอุดมคติแล้ว หมายความว่าความต้านทานอินพุตจะมีแนวโน้มเป็นอนันต์ (ดังนั้น กระแสอินพุตจะมีแนวโน้มเป็นศูนย์) และในทางกลับกัน ความต้านทานเอาต์พุตจะมีแนวโน้มเป็นศูนย์ (ซึ่งหมายความว่าโหลดไม่ควรส่งผลกระทบต่อแรงดันเอาต์พุต ). นอกจากนี้ ออปแอมป์ในอุดมคติควรขยายสัญญาณทุกความถี่ และที่สำคัญที่สุด การได้รับในกรณีที่ไม่มีผลตอบรับก็ควรมีแนวโน้มที่จะไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน

ไปถึงจุด

การประยุกต์ใช้ออปแอมป์ในชีวิตจริงโดยใช้ตัวอย่างของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านและไม่กลับด้าน

ขั้นตอนต่อไปคือ ไม่กลับด้านเครื่องขยายเสียง
ทุกอย่างก็เรียบง่ายที่นี่ แรงดันไฟฟ้าจะถูกจ่ายโดยตรงกับอินพุตที่ไม่กลับด้าน ข้อมูลป้อนกลับจะถูกส่งไปยังอินพุตแบบกลับด้าน แรงดันไฟฟ้าที่อินพุทอินเวอร์เตอร์จะเป็น:
แต่การใช้กฎข้อแรกเราก็บอกได้

และอีกครั้งที่ความรู้ "ยิ่งใหญ่" ในสาขาคณิตศาสตร์ชั้นสูงช่วยให้เราไปยังสูตรได้:
ฉันจะให้ภาพหน้าจอที่ครอบคลุมแก่คุณซึ่งคุณสามารถตรวจสอบอีกครั้งได้ว่าคุณต้องการ:

สุดท้ายนี้ ฉันจะให้วงจรที่น่าสนใจสองสามวงจรแก่คุณ เพื่อที่คุณจะได้ไม่รู้สึกว่าแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานสามารถขยายได้เฉพาะแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น

ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้า (ตัวขยายบัฟเฟอร์)หลักการทำงานเหมือนกับของทวนสัญญาณทรานซิสเตอร์ ใช้ในวงจรโหลดหนัก นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาการจับคู่อิมพีแดนซ์ได้หากวงจรมีตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ โครงการนี้เรียบง่ายจนถึงขั้นอัจฉริยะ:

เครื่องขยายเสียงสรุปสามารถใช้ได้หากคุณต้องการเพิ่ม (ลบ) สัญญาณหลายรายการ เพื่อความชัดเจน นี่คือแผนภาพ (โปรดคำนึงถึงตำแหน่งของอินพุตอีกครั้ง):


นอกจากนี้ ให้ใส่ใจกับข้อเท็จจริงที่ว่า R1 = R2 = R3 = R4 และ R5 = R6 สูตรการคำนวณในกรณีนี้จะเป็น: (คุ้นเคยใช่ไหม?)
ดังนั้นเราจึงเห็นว่าค่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอินพุตที่ไม่กลับด้าน "ได้รับ" เครื่องหมายบวก ในการกลับหัว - ลบ

บทสรุป

รายชื่อแหล่งที่มา

แท็ก: แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ, ออปแอมป์, อิเล็กทรอนิกส์, สำหรับผู้เริ่มต้น

สวัสดีเพื่อนรัก! ในที่สุดฉันก็เปิดคอมพิวเตอร์ ชงชาและคุกกี้ให้ตัวเอง แล้วก็ออกไป...

สำหรับผู้ที่ยังใหม่กับบล็อกของฉันและไม่ค่อยเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นที่นี่ ฉันรีบเตือนคุณว่าชื่อของฉันคือ Vladimir Vasiliev และในหน้าเหล่านี้ฉันแบ่งปันความรู้อันศักดิ์สิทธิ์จากสาขาอิเล็กทรอนิกส์กับผู้อ่านของฉันและไม่ใช่แค่อิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น . บางทีคุณอาจพบสิ่งที่มีประโยชน์สำหรับตัวคุณเองที่นี่ อย่างน้อยฉันก็หวังเช่นนั้น อย่าลืมกดติดตาม แล้วคุณจะไม่พลาดสิ่งใดๆ

และวันนี้เราจะพูดถึงเรื่องนี้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ใช้งานได้ทุกที่และทุกที่ที่จำเป็นในการขยายสัญญาณในแง่ของกำลัง op-amp ก็ใช้งานได้

การใช้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะในเทคโนโลยีเสียง นักออดิโอไฟล์ทุกคนมุ่งมั่นที่จะเพิ่มคุณภาพเสียงของลำโพงเพลงของเขา และด้วยเหตุนี้จึงพยายามทำให้แอมพลิฟายเออร์มีพลังมากขึ้น นี่คือจุดที่เราพบแอมพลิฟายเออร์สำหรับการปฏิบัติงาน เนื่องจากระบบเสียงจำนวนมากถูกโหลดมาด้วย ด้วยความสามารถของแอมพลิฟายเออร์ในการขยายสัญญาณด้วยกำลังไฟ เราจึงรู้สึกกดดันแก้วหูของเรามากขึ้นเมื่อเราฟังเพลงจากลำโพงเสียงของเรา นี่คือวิธีที่ในชีวิตประจำวันเราประเมินคุณภาพของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานด้วยหู

ในอี ในบทความนี้เราจะไม่ประเมินสิ่งใดด้วยหู แต่เราจะพยายามพิจารณาทุกอย่างอย่างละเอียดและวางทุกอย่างไว้บนชั้นวางเพื่อให้แม้แต่กาน้ำชากาโลหะส่วนใหญ่ก็สามารถเข้าใจได้

แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคืออะไร?

แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเป็นวงจรไมโครที่อาจดูแตกต่างออกไป

ตัวอย่างเช่น รูปภาพนี้แสดงแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่ผลิตโดยรัสเซียสองตัว ด้านซ้ายคือแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ K544UD2AR ในกล่อง DIP พลาสติก และทางด้านขวาคือ op-amp ในกล่องโลหะ

ในตอนแรกก่อนที่จะทำความคุ้นเคยกับ op-amps, microcircuits ในนั้น กล่องโลหะฉันสับสนกับทรานซิสเตอร์อยู่เสมอ ฉันคิดว่าสิ่งเหล่านี้เป็นทรานซิสเตอร์หลายตัวที่ฉลาดมาก :)

การกำหนดกราฟิกแบบธรรมดา (UGO)

สัญลักษณ์ของเครื่องขยายสัญญาณการทำงานมีดังนี้

ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการ (op-amp) จึงมีอินพุตสองตัวและเอาต์พุตหนึ่งตัว นอกจากนี้ยังมีพินสำหรับเชื่อมต่อพลังงาน แต่โดยปกติจะไม่ได้ระบุไว้บนสัญลักษณ์กราฟิก

สำหรับแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวมีกฎสองข้อที่จะช่วยให้คุณเข้าใจหลักการทำงาน:

1. เอาต์พุตของ op-amp มีแนวโน้มที่จะทำให้แน่ใจว่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่อินพุตมีค่าเท่ากับศูนย์
2. อินพุตเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานไม่ใช้กระแสไฟ

อินพุต 1 ถูกกำหนดให้เป็น “+” และเรียกว่าไม่กลับด้าน และอินพุต 2 ถูกกำหนดให้เป็น “-” และกำลังกลับด้าน

อินพุตของออปแอมป์มีอิมพีแดนซ์อินพุตสูง หรือเรียกอีกอย่างว่าอิมพีแดนซ์สูง

ซึ่งหมายความว่าอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นแทบจะไม่มีกระแสไฟฟ้าเลย (จริงๆ แล้วคือนาโนแอมป์บางตัว) แอมพลิฟายเออร์เพียงประเมินแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตและขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ จะสร้างสัญญาณที่เอาต์พุตเพื่อขยายสัญญาณ

กำไรจากแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นมหาศาลมาก สามารถเข้าถึงล้านได้ และนี่เป็นมูลค่าที่สูงมาก! ซึ่งหมายความว่าหากเราใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยกับอินพุตอย่างน้อย 1 mV จากนั้นที่เอาต์พุตเราจะได้รับค่าสูงสุดทันทีซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าเกือบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟของ op-amp เนื่องจากคุณสมบัตินี้ opamps จึงแทบจะไม่เคยถูกใช้เลยหากไม่มีการตอบรับ (OS) จริงๆ แล้ว สัญญาณอินพุตจะมีประโยชน์อะไรหากเราได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เอาต์พุตเสมอ แต่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง

อินพุต op-amp ทำงานในลักษณะที่ว่าหากค่าของอินพุตที่ไม่กลับด้านมากกว่าค่าของอินพุตแบบกลับด้าน เอาต์พุตจะมีค่าบวกสูงสุดที่ +15V หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตแบบกลับด้านกลายเป็นบวกมากขึ้น เราจะสังเกตเห็นค่าลบสูงสุดที่เอาท์พุต ประมาณ -15V

แท้จริงแล้วแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานสามารถสร้างค่าแรงดันไฟฟ้าทั้งขั้วบวกและขั้วลบ มือใหม่อาจสงสัยว่าเป็นไปได้ยังไง? แต่สิ่งนี้เป็นไปได้จริง ๆ และเกิดจากการใช้แหล่งพลังงานที่มีแรงดันแยกซึ่งเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ มาดูรายละเอียดแหล่งจ่ายไฟของ op-amp กันอีกหน่อย

แหล่งจ่ายไฟ OU ที่เหมาะสม

อาจจะไม่เป็นความลับเพื่อให้ op-amp ทำงานได้นั้นจะต้องได้รับการขับเคลื่อนเช่น เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน แต่มี จุดที่น่าสนใจดังที่เราเห็นก่อนหน้านี้เล็กน้อย แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานสามารถส่งออกแรงดันไฟฟ้าทั้งขั้วบวกและขั้วลบ เป็นไปได้ยังไง?

แต่สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้! นี่เป็นเพราะการใช้แหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ แน่นอนว่าคุณสามารถใช้แหล่งจ่ายแบบยูนิโพลาร์ได้เช่นกัน แต่ในกรณีนี้ ความสามารถของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะถูกจำกัด

โดยทั่วไป เมื่อทำงานกับอุปกรณ์จ่ายไฟ หลายอย่างขึ้นอยู่กับสิ่งที่เราใช้เป็นจุดเริ่มต้น เช่น สำหรับ 0 (ศูนย์) ลองคิดดูสิ

ตัวอย่างการใช้แบตเตอรี่

โดยปกติแล้ว การยกตัวอย่างด้วยนิ้วมือจะง่ายที่สุด แต่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันคิดว่าแบตเตอรี่ AA ก็เหมาะสมเช่นกัน :)

สมมติว่าเรามีแบตเตอรี่ AA ธรรมดา มันมีสองขั้วบวกและลบ เมื่อเราเอาขั้วลบเป็นศูนย์ เราจะถือว่ามันเป็นจุดอ้างอิงเป็นศูนย์ จากนั้นขั้วบวกของแบตเตอรี่จะแสดง + 5V (ค่าที่มีเครื่องหมายบวก)

เราสามารถเห็นสิ่งนี้ได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ (ยังไงก็ช่วยได้) เพียงเชื่อมต่อโพรบสีดำที่เป็นลบเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่และโพรบสีแดงเข้ากับเครื่องหมายบวกและ voila ทุกอย่างที่นี่เรียบง่ายและสมเหตุสมผล

ตอนนี้เรามาทำให้งานซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยแล้วใช้แบตเตอรี่ก้อนที่สองที่เท่ากันทุกประการ ลองเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมแล้วดูว่าค่าที่อ่านได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร เครื่องมือวัด(มัลติมิเตอร์หรือโวลต์มิเตอร์) ขึ้นอยู่กับจุดใช้งานที่แตกต่างกันของโพรบ

หากเราใช้ขั้วลบของแบตเตอรี่สุดขั้วเป็นศูนย์และต่อหัววัดเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ มัลติมิเตอร์จะแสดงค่า +10 V ให้เราทราบ

หากใช้ขั้วบวกของแบตเตอรี่เป็นจุดอ้างอิงและหัววัดเชื่อมต่อกับเครื่องหมายลบ ดังนั้นโวลต์มิเตอร์จะแสดงให้เราเห็นว่า -10 V

แต่ถ้าจุดระหว่างแบตเตอรี่สองก้อนถูกใช้เป็นจุดเริ่มต้น ผลก็คือเราจะสามารถได้รับแหล่งพลังงานแบบไบโพลาร์ธรรมดาได้ และคุณสามารถตรวจสอบสิ่งนี้ได้ มัลติมิเตอร์จะยืนยันกับเราว่าเป็นเช่นนั้น เราจะมีทั้งแรงดันขั้วบวก +5V และแรงดันขั้วลบ -5V

วงจรจ่ายไฟแบบไบโพลาร์

ฉันยกตัวอย่างเกี่ยวกับแบตเตอรี่เป็นตัวอย่างเพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้น ตอนนี้เรามาดูตัวอย่างบางส่วนกัน วงจรง่ายๆแหล่งพลังงานแบบแยกส่วนที่สามารถนำไปใช้ในการออกแบบวิทยุสมัครเล่นของคุณได้

วงจรด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าโดยแตะจากจุด "กลาง"

และวงจรแรกของแหล่งจ่ายไฟสำหรับ op-amp อยู่ตรงหน้าคุณ มันค่อนข้างง่าย แต่ฉันจะอธิบายวิธีการทำงานเล็กน้อย

วงจรได้รับพลังงานตามปกติ เครือข่ายภายในบ้านดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่กระแสสลับ 220V มาที่ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง จากนั้นหม้อแปลงจะแปลงกระแสสลับ 220V เป็นกระแสสลับเดียวกัน แต่เป็น 30V นี่คือการเปลี่ยนแปลงแบบที่เราอยากทำ

ใช่ จะมีแรงดันไฟฟ้าสลับ 30V บนขดลวดทุติยภูมิ แต่ให้ใส่ใจกับการแตะจากจุดกึ่งกลางของขดลวดทุติยภูมิ มีการแตกกิ่งบนขดลวดทุติยภูมิ และจำนวนรอบก่อนกิ่งนี้จะเท่ากับจำนวนรอบหลังจากกิ่ง

ด้วยสาขานี้ เราจึงสามารถรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับทั้ง 30 V และ 15 V ที่เอาต์พุตของขดลวดทุติยภูมิ เรานำความรู้นี้ไปใช้

ต่อไป เราต้องยืดตัวแปรให้ตรงและเปลี่ยนให้เป็นค่าคงที่ สะพานไดโอดรับมือกับงานนี้และที่เอาต์พุตเราได้ค่าคงที่ 30V ที่ไม่เสถียรมาก มัลติมิเตอร์จะแสดงแรงดันไฟฟ้านี้หากเราเชื่อมต่อลีดเข้ากับเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ แต่เราต้องจำเกี่ยวกับกิ่งก้านของขดลวดทุติยภูมิ

เราได้บรรลุจุดอ้างอิงที่เป็นศูนย์ระหว่างขั้วศักย์ของขั้วบวกและขั้วลบ เป็นผลให้ที่เอาต์พุตเรามีแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างคงที่ทั้ง +15V และ -15V แน่นอนว่าวงจรนี้สามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการเพิ่มซีเนอร์ไดโอดหรือตัวปรับความเสถียรแบบรวม แต่อย่างไรก็ตามวงจรข้างต้นสามารถรับมือกับงานในการจ่ายไฟให้กับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานได้แล้ว

ในความคิดของฉันวงจรนี้ง่ายกว่าและง่ายกว่าในแง่ที่ว่าไม่จำเป็นต้องมองหาหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการแตะจากตรงกลางหรือสร้างขดลวดทุติยภูมิด้วยตัวเอง แต่ที่นี่คุณจะต้องแยกสะพานไดโอดตัวที่สองออก

สะพานไดโอดเชื่อมต่อกันเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกเกิดขึ้นจากแคโทดของไดโอดของสะพานแรก และศักย์ไฟฟ้าลบมาจากแอโนดของไดโอดของสะพานที่สอง ที่นี่จุดอ้างอิงเป็นศูนย์จะถูกวาดระหว่างสะพานทั้งสอง ฉันจะพูดถึงว่ามีการใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนที่นี่ พวกมันป้องกันบริดจ์ไดโอดตัวหนึ่งจากอิทธิพลจากวินาที

วงจรนี้ยังได้รับการปรับปรุงต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดาย แต่ที่สำคัญที่สุดคือสามารถแก้ปัญหาหลักได้ - สามารถใช้จ่ายไฟให้กับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานได้

ความคิดเห็นของออปแอมป์

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว แอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงานมักจะใช้กับฟีดแบ็ก (OS) เสมอ แต่ข้อเสนอแนะคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร? ลองคิดดูสิ

เราพบกับคำติชมตลอดเวลา: เมื่อเราต้องการเทชาลงในแก้วหรือแม้กระทั่งไปเข้าห้องน้ำเพื่อความจำเป็นเล็กๆ น้อยๆ :) เมื่อมีคนขับรถหรือจักรยาน ความคิดเห็นก็ใช้ได้ที่นี่เช่นกัน แท้จริงแล้ว เพื่อที่จะขับขี่ได้อย่างง่ายดายและเป็นธรรมชาติ เราถูกบังคับให้ตรวจสอบการควบคุมอย่างต่อเนื่องโดยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น สถานการณ์บนท้องถนน สภาพทางเทคนิคของยานพาหนะ และอื่นๆ

จะทำอย่างไรถ้าถนนลื่น? ใช่ เราตอบสนอง ทำการแก้ไข และก้าวไปข้างหน้าอย่างระมัดระวังมากขึ้น

ในแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานทุกอย่างเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน

หากไม่มีการป้อนกลับ เมื่อมีการส่งสัญญาณบางอย่างไปยังอินพุต เราจะได้ค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากันที่เอาต์พุตเสมอ มันจะใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้า (เนื่องจากเกนมีขนาดใหญ่มาก) เราไม่ได้ควบคุมสัญญาณเอาท์พุต แต่ถ้าเราส่งสัญญาณส่วนหนึ่งจากเอาท์พุตกลับไปยังอินพุท มันจะให้อะไร?

เราจะสามารถควบคุมแรงดันไฟเอาท์พุตได้ การควบคุมนี้จะมีประสิทธิภาพมากจนคุณลืมไปเลยว่าได้รับแล้ว opamp จะเชื่อฟังและคาดเดาได้ เพราะพฤติกรรมของมันจะขึ้นอยู่กับคำติชมเท่านั้น ต่อไปฉันจะบอกวิธีควบคุมสัญญาณเอาท์พุตอย่างมีประสิทธิภาพและวิธีควบคุม แต่สำหรับสิ่งนี้เราจำเป็นต้องรู้รายละเอียดบางอย่าง

ผลตอบรับเชิงบวก ผลตอบรับเชิงลบ

ใช่ พวกมันถูกใช้ในแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ ข้อเสนอแนะและกว้างมาก แต่ผลตอบรับอาจเป็นได้ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ เราต้องเข้าใจว่าประเด็นคืออะไร

ข้อเสนอแนะในเชิงบวกนี่คือเมื่อส่วนหนึ่งของสัญญาณเอาท์พุตถูกป้อนกลับไปยังอินพุต และ (ส่วนหนึ่งของเอาต์พุต) จะถูกรวมเข้ากับอินพุต

การตอบรับเชิงบวกใน opamps ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเท่ากับการตอบรับเชิงลบ ยิ่งไปกว่านั้น ผลตอบรับเชิงบวกมักเป็นผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ของบางแผนการ และผู้คนพยายามหลีกเลี่ยงการตอบรับเชิงบวก เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์นี้สามารถเพิ่มความผิดเพี้ยนในวงจรและนำไปสู่ความไม่เสถียรในที่สุด

ในทางกลับกัน การตอบรับเชิงบวกไม่ได้ลดกำไรของ op-amp ซึ่งอาจมีประโยชน์ และความไม่เสถียรยังพบการใช้งานในตัวเปรียบเทียบซึ่งใช้ใน ADC (ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล)

ข้อเสนอแนะเชิงลบนี่คือการเชื่อมต่อเมื่อส่วนหนึ่งของสัญญาณเอาท์พุตถูกป้อนกลับไปที่อินพุต แต่ในขณะเดียวกันก็ถูกลบออกจากอินพุต

แต่ข้อเสนอแนะเชิงลบนั้นถูกสร้างขึ้นสำหรับแอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงาน แม้ว่าจะมีส่วนช่วยในการลดทอนสัญญาณ แต่ก็นำความเสถียรและความสามารถในการควบคุมมาสู่วงจร เป็นผลให้วงจรได้รับอิสระ โดยคุณสมบัติของมันถูกควบคุมอย่างสมบูรณ์โดยการป้อนกลับเชิงลบ

ด้วยการใช้การตอบรับเชิงลบ op-amp จะได้รับคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากอย่างหนึ่ง opamp ตรวจสอบสถานะของอินพุตและพยายามให้แน่ใจว่าศักยภาพของอินพุตนั้นเท่ากัน ออปแอมป์จะปรับแรงดันเอาท์พุตเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าอินพุตผลลัพธ์ (ความแตกต่างระหว่าง In.1 และ In.2) เป็นศูนย์

วงจร op-amp ส่วนใหญ่อย่างท่วมท้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้การตอบรับเชิงลบ! ดังนั้นเพื่อที่จะเข้าใจวิธีการทำงานของการเชื่อมต่อเชิงลบ เราต้องดูวงจรสวิตชิ่งออปแอมป์

วงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการ

วงจรสำหรับเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นมีความหลากหลายมากดังนั้นจึงไม่น่าเป็นไปได้ที่ฉันจะสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแต่ละอันได้ แต่ฉันจะพยายามพิจารณาวงจรหลัก

ตัวเปรียบเทียบออปแอมป์

สูตรสำหรับวงจรเปรียบเทียบจะเป็นดังนี้:

เหล่านั้น. ผลลัพธ์จะเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับตรรกะ

เหล่านั้น. ผลลัพธ์จะเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับศูนย์ตรรกะ

วงจรเปรียบเทียบมีความต้านทานอินพุตสูง (อิมพีแดนซ์) และเอาต์พุตต่ำ

ก่อนอื่นมาพิจารณาวงจรนี้สำหรับการเปิด op-amp ในโหมดเปรียบเทียบ วงจรสวิตชิ่งนี้ไม่มีการตอบรับ วงจรดังกล่าวใช้ในวงจรดิจิทัลเมื่อจำเป็นต้องประเมินสัญญาณอินพุต ค้นหาว่าอันไหนใหญ่กว่าและให้ผลลัพธ์ในรูปแบบดิจิทัล เป็นผลให้เอาต์พุตจะเป็นตรรกะ 1 หรือศูนย์ตรรกะ (เช่น 5V คือ 1 และ 0V เป็นศูนย์)

สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดคือ 5V เราใช้ 3V เพื่ออินพุตหนึ่ง และ 1V กับอินพุต 2 ถัดไป สิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้นในตัวเปรียบเทียบ: แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรง 1 ถูกใช้ตามที่เป็นอยู่ (เพียงเพราะเป็นอินพุตที่ไม่กลับด้าน) และแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตผกผัน 2 จะถูกกลับด้าน ผลลัพธ์ก็คือ ในกรณีที่มี 3B ยังคงเป็น 3B และที่มี 1B ที่นั่นจะมี -1B

เป็นผลให้ 3V-1V = 2V แต่ด้วยอัตราขยายของ op-amp เอาต์พุตจะได้รับแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานเช่น ประมาณ 15V แต่ซีเนอร์ไดโอดจะทำงานและ 5V จะไปที่เอาต์พุตซึ่งสอดคล้องกับตรรกะ

ตอนนี้ลองจินตนาการว่าเราโยน 3V ที่อินพุต 2 และใช้ 1V ที่อินพุต 1 opamp จะเคี้ยวทั้งหมดนี้ ปล่อยให้อินพุตโดยตรงไม่เปลี่ยนแปลง และเปลี่ยนอินพุตผกผัน (กลับด้าน) ไปเป็นค่าตรงข้ามของ 3V และสร้าง -3V

เป็นผลให้ 1V-3V = -2V แต่ตามตรรกะการทำงานลบของแหล่งจ่ายไฟจะไปที่เอาต์พุตนั่นคือ -15V. แต่เรามีซีเนอร์ไดโอดและมันจะไม่พลาดสิ่งนี้และที่เอาต์พุตเราจะมีค่าใกล้กับศูนย์ นี่จะเป็นศูนย์ตรรกะสำหรับวงจรดิจิทัล

Schmitt ทริกเกอร์บน op-amp

ก่อนหน้านี้เล็กน้อยเราพิจารณาวงจรดังกล่าวสำหรับเชื่อมต่อ op-amp เป็นตัวเปรียบเทียบ เครื่องเปรียบเทียบจะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอินพุตสองตัวและสร้างผลลัพธ์ที่เอาต์พุต แต่เพื่อที่จะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเข้ากับศูนย์คุณต้องใช้วงจรที่แสดงด้านบน

ที่นี่สัญญาณจะถูกป้อนไปยังอินพุทแบบกลับด้านและอินพุทโดยตรงจะต่อกราวด์เป็นศูนย์

หากเรามีแรงดันไฟฟ้ามากกว่าศูนย์ที่อินพุต เราก็จะมี -15V ที่เอาต์พุต หากแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าศูนย์ เอาต์พุตจะเป็น +15V

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราต้องการใช้แรงดันไฟฟ้าเท่ากับศูนย์? ไม่มีทางที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเช่นนี้ได้ เนื่องจากไม่มีศูนย์ในอุดมคติและสัญญาณอินพุตแม้จะเป็นเศษส่วนของไมโครโวลต์ก็จะเปลี่ยนไปในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่นอย่างแน่นอน เป็นผลให้เอาต์พุตจะเกิดความสับสนวุ่นวายอย่างสมบูรณ์แรงดันเอาต์พุตจะกระโดดจากสูงสุดไปต่ำสุดหลายครั้งซึ่งในทางปฏิบัติไม่สะดวกโดยสิ้นเชิง

เพื่อกำจัดความสับสนวุ่นวายดังกล่าวจึงมีการแนะนำฮิสเทรีซิสต์ - นี่คือช่องว่างบางอย่างที่สัญญาณเอาท์พุตจะไม่เปลี่ยนแปลง

ช่องว่างนี้ช่วยให้ โครงการนี้ผ่านการตอบรับเชิงบวก

สมมติว่าเราใช้ไฟ 5V กับอินพุต และในช่วงแรกเอาต์พุตจะสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ -15V จากนั้นผลตอบรับเชิงบวกก็เริ่มได้ผล ข้อเสนอแนะจะเกิดขึ้นจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้า -1.36V ปรากฏที่อินพุตโดยตรงของ op-amp

ที่อินพุทผกผัน สัญญาณจะเป็นบวกมากขึ้น ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะทำงานดังนี้ ข้างในสัญญาณ 5V จะกลับด้านและกลายเป็น -5V จากนั้นสัญญาณทั้งสองจะถูกเพิ่มเข้าไปและได้รับค่าลบ ค่าลบเนื่องจากกำไรจะกลายเป็น -15V สัญญาณเอาท์พุตจะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าสัญญาณอินพุตจะลดลงต่ำกว่า -1.36V

ปล่อยให้สัญญาณอินพุตเปลี่ยนและกลายเป็น -2V ข้างใน -2V นี้กลับด้านและกลายเป็น +2V และ -1.36V จะยังคงเหมือนเดิม จากนั้นทั้งหมดนี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันและได้รับค่าบวกซึ่งที่เอาต์พุตจะกลายเป็น +15V ที่อินพุตโดยตรง ค่า -1.36V จะกลายเป็น +1.36V เนื่องจากการป้อนกลับ ตอนนี้เพื่อที่จะเปลี่ยนค่าเอาต์พุตเป็นค่าตรงข้ามคุณต้องใช้สัญญาณมากกว่า 1.36V

ดังนั้นเราจึงมีโซนที่มีความไวเป็นศูนย์โดยมีช่วงตั้งแต่ -1.36V ถึง +1.36V โซนมรณะนี้เรียกว่าฮิสเทรีซิส

รีพีทเตอร์

เจ้าของความคิดเห็นเชิงลบที่ง่ายที่สุดคือตัวทำซ้ำ

รีพีทเตอร์จะส่งออกแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอินพุต ดูเหมือนว่าเหตุใดจึงจำเป็นเพราะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงไปจากนี้ แต่นี่ก็สมเหตุสมผล เพราะให้เราจำคุณสมบัติของ op-amp ไว้: มันมีอิมพีแดนซ์อินพุตสูงและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ ในวงจร รีพีตเตอร์ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ที่ป้องกันเอาต์พุตที่อ่อนแอจากการโอเวอร์โหลด

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงาน ให้ย้อนกลับไปที่จุดที่เราพูดถึงความคิดเห็นเชิงลบ ที่นั่นฉันได้กล่าวไว้ว่าในกรณีของการตอบรับเชิงลบ opamp ก็คือทั้งหมด วิธีที่เป็นไปได้มุ่งมั่นเพื่อศักยภาพที่เท่าเทียมกันในทุกปัจจัยการผลิต เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ระบบจะปรับแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเพื่อให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่อินพุตเป็นศูนย์

สมมติว่าเรามี 1B ที่อินพุต เพื่อให้มีศักย์ไฟฟ้าที่อินพุต อินพุตแบบกลับด้านต้องเป็น 1V ด้วย นั่นเป็นเหตุผลที่เขาเป็นผู้ทำซ้ำ

วงจรแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านนั้นคล้ายกับวงจรรีพีทเตอร์มาก เฉพาะที่นี่เท่านั้นที่ฟีดแบ็กจะแสดงด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและเชื่อมต่อกับกราวด์

เรามาดูกันว่ามันทำงานอย่างไร สมมติว่าอินพุตจ่ายไฟ 5V ตัวต้านทาน R1 = 10 โอห์ม ตัวต้านทาน R2 = 10 โอห์ม เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตเท่ากัน opamp จะถูกบังคับให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าที่อินพุตผกผันเท่ากับแรงดันไฟฟ้าโดยตรง ในกรณีนี้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบ่งครึ่งปรากฎว่าแรงดันเอาต์พุตควรเป็นสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

โดยทั่วไป หากต้องการใช้รูปแบบการสลับนี้ คุณไม่จำเป็นต้องคิดอะไรมาก แค่ใช้สูตรที่พอจะหาค่าสัมประสิทธิ์ K ได้

และตอนนี้เราจะดูการทำงานของวงจรสวิตชิ่งเช่นแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน สำหรับแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านมีสูตรดังต่อไปนี้:

เครื่องขยายสัญญาณแบบกลับด้านช่วยให้คุณสามารถขยายสัญญาณในขณะเดียวกันก็กลับด้าน (เปลี่ยนเครื่องหมาย) ยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถกำหนดกำไรใดๆ ก็ได้ เราสร้างอัตราขยายนี้ผ่านการป้อนกลับเชิงลบ ซึ่งเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ทีนี้มาลองใช้งานกัน สมมติว่าเรามีสัญญาณ 1V ที่อินพุต ตัวต้านทาน R2 = 100 โอห์ม ตัวต้านทาน R1 = 10 โอห์ม สัญญาณจากอินพุตจะผ่าน R1 จากนั้น R2 และไปยังเอาต์พุต สมมติว่าสัญญาณเอาท์พุตกลายเป็น 0V อย่างไม่น่าเชื่อ ลองคำนวณตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

1V/110=X/100 ดังนั้น X = 0.91V

ปรากฎว่าที่จุด A ศักยภาพคือ 0.91V แต่สิ่งนี้ขัดแย้งกับกฎของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน ท้ายที่สุดแล้ว opamp มุ่งมั่นที่จะทำให้ศักยภาพของอินพุตเท่าเทียมกัน ดังนั้นศักยภาพที่จุด A จะเป็นศูนย์และเท่ากับศักยภาพที่จุด B

จะทำให้มี 1V ที่อินพุตและมี 0V ที่จุด A ได้อย่างไร?

ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องลดแรงดันไฟขาออกลง และผลก็คือเราได้รับ

น่าเสียดายที่แอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านมีข้อเสียเปรียบที่ชัดเจนประการหนึ่งนั่นคือความต้านทานอินพุตต่ำซึ่งเท่ากับตัวต้านทาน R1

และวงจรเชื่อมต่อนี้ช่วยให้คุณสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้หลายค่า นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าสามารถเป็นได้ทั้งบวกและลบ ในความเป็นจริง คอมพิวเตอร์แอนะล็อกสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ออปแอมป์ ลองคิดดูกัน

พื้นฐานของตัวบวกคือแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านตัวเดียวกันโดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียว: แทนที่จะมีอินพุตเดียว ตัวบวกสามารถมีอินพุตเหล่านี้ได้มากเท่าที่ต้องการ จำสูตรของแอมพลิฟายเออร์กลับด้านได้ ศักยภาพของจุด X จะเท่ากับศูนย์ ดังนั้นผลรวมของกระแสที่เข้าจากแต่ละอินพุตจะมีลักษณะดังนี้: หากเป้าหมายของเราคือการเพิ่มแรงดันไฟเข้าเพียงอย่างเดียว ตัวต้านทานทั้งหมดในวงจรนี้จะถูกเลือกให้มีค่าเท่ากัน สิ่งนี้ยังนำไปสู่ความจริงที่ว่าอัตราขยายสำหรับแต่ละอินพุตจะเท่ากับ 1 จากนั้นสูตรสำหรับแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านจะอยู่ในรูปแบบ:

ฉันคิดว่ามันไม่ยากที่จะเข้าใจการทำงานของ adder และวงจรสวิตชิ่งอื่น ๆ บน op-amps ก็เพียงพอแล้วที่จะฝึกฝนเล็กน้อยแล้วลองประกอบวงจรเหล่านี้แล้วดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับสัญญาณอินพุตและเอาท์พุต

และฉันอาจจะหยุดที่นี่เพราะเมื่อทำงานกับแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะใช้วงจรสวิตชิ่งที่แตกต่างกันมากมายซึ่งเป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับตัวบวกตัวรวมและตัวขยายลอการิทึมและทั้งหมดนี้สามารถพิจารณาได้เป็นเวลานานมาก .

หากคุณสนใจแผนการสวิตชิ่งอื่น ๆ และต้องการทำความเข้าใจฉันขอแนะนำให้คุณดูผ่าน ๆ ทุกอย่างจะเข้าที่อย่างแน่นอน

และด้วยเหตุนี้ฉันจะสรุปโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบทความกลายเป็นบทความที่มีเนื้อหาค่อนข้างใหญ่และหลังจากเขียนแล้วจะต้องมีการขัดเกลาเล็กน้อยและเข้าที่

เพื่อน ๆ อย่าลืมสมัครรับการอัปเดตบล็อกเพราะยิ่งผู้อ่านสมัครรับการอัปเดตมากขึ้นฉันก็ยิ่งเข้าใจว่าฉันกำลังทำบางสิ่งที่สำคัญและมีประโยชน์และสิ่งนี้ก็กระตุ้นให้ฉันหาบทความและเนื้อหาใหม่ ๆ

ยังไงซะเพื่อน ๆ ฉันมีความคิดเจ๋ง ๆ ขึ้นมาและมันสำคัญมากสำหรับฉันที่จะได้ยินความคิดเห็นของคุณ ฉันกำลังคิดที่จะเผยแพร่สื่อการฝึกอบรมเกี่ยวกับเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน สื่อนี้จะอยู่ในรูปแบบของหนังสือ PDF หรือหลักสูตรวิดีโอปกติ ฉันยังไม่ได้ตัดสินใจ สำหรับฉันดูเหมือนว่าแม้จะมีข้อมูลมากมายบนอินเทอร์เน็ตและในวรรณกรรม แต่ก็ยังขาดข้อมูลที่เป็นภาพและใช้งานได้จริงซึ่งเป็นสิ่งที่ทุกคนสามารถเข้าใจได้

ดังนั้นโปรดเขียนความคิดเห็นว่าคุณต้องการดูข้อมูลใดในเอกสารการฝึกอบรมนี้เพื่อที่ฉันจะได้ไม่เปิดเผยออกไป ข้อมูลที่เป็นประโยชน์และข้อมูลที่เป็นที่ต้องการจริงๆ

นั่นคือทั้งหมดสำหรับฉัน ดังนั้นฉันขอให้คุณโชคดี ประสบความสำเร็จ และอารมณ์ดี แม้ว่าข้างนอกจะเป็นฤดูหนาวก็ตาม!

ไม่มี วลาดิมีร์ วาซิลีฟ

ป.ล. เพื่อนๆ อย่าลืมสมัครรับข้อมูลอัปเดต! เมื่อสมัครรับข้อมูล คุณจะได้รับเอกสารใหม่ส่งตรงถึงอีเมลของคุณ! และอีกอย่าง ทุกคนที่สมัครจะได้รับของขวัญที่มีประโยชน์!

วงจรแอนะล็อกจำนวนมากใช้เครื่องขยายสัญญาณในการดำเนินงาน

แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคืออะไรและทำงานอย่างไร?

บทความบนเว็บไซต์นี้จะกล่าวถึงเรื่องนี้อย่างแน่นอน กำลังเรียน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลเราคุ้นเคยกับการรับรู้องค์ประกอบเชิงตรรกะว่าเป็น "กล่องดำ" "ลุย" ซึ่งประกอบวงจรขึ้น เรารู้คุณสมบัติของพวกเขา แต่ไม่ได้คำนึงถึงเนื้อหาภายในของพวกเขา

ใช่แล้ว เป็นที่ยอมรับกันมานานแล้วว่าวงจรดิจิทัลประกอบด้วย องค์ประกอบตรรกะและไม่ได้มาจากทรานซิสเตอร์และไดโอด ทัศนคตินี้ยังถูกสร้างขึ้นต่อแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานซึ่งเป็นองค์ประกอบของเทคโนโลยีอะนาล็อกเช่นกัน

เมื่อออกแบบวงจรออปแอมป์หรือประกอบโครงสร้างสำเร็จรูป เรามองว่าแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (ออปแอมป์) เป็น "กล่อง" ที่มีคุณสมบัติที่ทราบ และไม่ค่อยคิดถึงสิ่งที่อยู่ภายใน นี่คือเหตุผลว่าทำไมในวงจรที่มี op-amps จึงไม่มีใครวาดวงจรของ op-amps ด้วยตัวเองมาเป็นเวลานาน แต่มีเพียงพวกเขาเท่านั้น การกำหนดกราฟิก(รูปที่ 1)

หากมีการอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการโดยคลิกที่ทฤษฎี คุณจะได้รับเนื้อหาที่ดี หากไม่ใช่สำหรับวิทยานิพนธ์ วิทยานิพนธ์มหาวิทยาลัย (แต่ในกรณีของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ธรรมดา) เรากำลังดำเนินการตามเป้าหมายอื่น เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงานและสิ่งที่เราจะได้จากเป้าหมายดังกล่าว ถ้าใครไม่มีทฤษฎีมากพอก็หันไปหาหนังสือเรียนของมหาวิทยาลัยได้

ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน

นี่เป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก ดังนั้นเราจะมาศึกษากัน และในฐานะ "หนูตะเภา" เราจะใช้ "แบบจำลอง" ที่พบบ่อยที่สุดในวันนี้ - KRN0UD608 (รูปที่ 1) เคส KR140UD608 ดูเหมือนเคส 16 พินของไมโครวงจรดิจิตอลบางชนิดที่แตกครึ่ง (รูปที่ 1)

มันสั้นกว่า K561IE10 เพียงสองเท่า แต่ละด้านมีหมุดสี่อัน กุญแจ (จุด ร่อง ร่อง) อยู่ที่ส่วนท้ายของพินแรก แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานใด ๆ จะมีอินพุตสองตัวและเอาต์พุตหนึ่งตัว อินพุตเป็นแบบหลายขั้ว "กระต่าย" ของเรามีอินพุต DIRECT บนพิน 3 และอินพุตแบบ INVERTED บนพิน 2 (เอาต์พุต - พิน 6)

แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะขยายสัญญาณที่ใช้กับอินพุตตัวใดตัวหนึ่งโดยสัมพันธ์กับอีกตัวหนึ่งหรือปรากฎว่าสัญญาณอินพุตคือความต่างศักย์ระหว่างอินพุต (หรือกระแสระหว่างอินพุต) เพื่อให้เข้าใจว่าในทางปฏิบัติมีลักษณะอย่างไร คุณสามารถประกอบวงจรดังแสดงในรูปที่ 2 ได้

เราใช้แบตเตอรี่ "แบน" สองก้อนขนาด 4.5 V แต่ละก้อนเป็นแบตเตอรี่ โดยเชื่อมต่อแบบอนุกรมแล้วสรุปจากตรงกลาง (แหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์) เราจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ตัวเดียวกันหรือดีกว่าด้วยมัลติมิเตอร์สองตัว (เช่น M-838 หรืออื่น ๆ )

ดังนั้นในวงจรในรูปที่ 2 อินพุตผกผัน (พิน 2) จะเชื่อมต่อกับสายไฟทั่วไป (โดยมีเทอร์มินัลตรงกลางของแหล่งพลังงาน) และอินพุตโดยตรง (พิน 3) จะมาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าจากตัวต้านทานแบบแปรผัน R1. ด้วยการหมุน R1 และการวัดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของ op-amp และบนเครื่องยนต์ R1 คุณจะเข้าใจได้ว่าการตั้งค่า R1 ในตำแหน่งที่เอาต์พุตเป็น 0V เป็นเรื่องยากมาก (เกือบเป็นไปไม่ได้)

หากแรงดันไฟฟ้าของเครื่องยนต์ R1 มากกว่า 0V เล็กน้อย (มากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตผกผันเล็กน้อย) เอาต์พุตจะอยู่ที่ประมาณ +4V และหากแรงดันไฟฟ้านี้น้อยกว่า 0V เล็กน้อย (ค่าลบสัมพันธ์กับจุดร่วมของ แหล่งจ่ายไฟ) จากนั้นเอาต์พุตจะเป็น (-4V) ตอนนี้เรามาเปลี่ยนจุดเชื่อมต่อของสายลบของมัลติมิเตอร์ (รูปที่ 3)

ตอนนี้ปรากฎว่าหากแรงดันไฟฟ้าบนมอเตอร์ของตัวต้านทาน R1 มากกว่า 4.5 V เล็กน้อยเอาต์พุตจะอยู่ที่ประมาณ 8.5V และหากแรงดันไฟฟ้าบนมอเตอร์ R1 น้อยกว่า 4.5V เล็กน้อยเอาต์พุตจะเป็น ประมาณ 0.5V. ดังนั้นเราจึงกลับไปสู่เทคโนโลยีดิจิทัล หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงมากกว่าค่าผกผัน เอาต์พุตจะเป็นตรรกะ และหากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงต่ำกว่าค่าผกผัน เอาต์พุตจะเป็น ศูนย์ลอจิคัล (เช่นนี้จากแอนะล็อกเป็นดิจิทัลขั้นตอนเดียว)

ตอนนี้ เพื่อความบริสุทธิ์ของการทดสอบ คุณสามารถสลับการเชื่อมต่อของอินพุต op-amp และตรวจสอบทุกอย่างอีกครั้ง การพึ่งพาอาศัยกันที่ระบุไว้ข้างต้นจะได้รับการยืนยัน ดังนั้น หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงมากกว่า ก็จะมีมากกว่าที่เอาต์พุตด้วย และถ้าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตแบบผกผันมากกว่า เอาต์พุตก็จะน้อยลง นี่คือความแตกต่างระหว่างอินพุตแบบตรงและแบบผกผัน

นี่คือวิธีการทำงานของเครื่องเปรียบเทียบแบบอะนาล็อกซึ่งใช้สำหรับการเปรียบเทียบ แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันส่งไปยังอินพุตของมัน ในการเชื่อมต่อดังกล่าว (รูปที่ 2, รูปที่ 3) อัตราขยายของ op-amp มีแนวโน้มที่จะไม่สิ้นสุด (ประมาณ 30,000) แต่ในการทำงานในวงจรแอนะล็อก โดยปกติคุณไม่จำเป็นต้องมีตัวเปรียบเทียบ แต่เป็นแอมพลิฟายเออร์ และจำเป็นต้องตั้งค่าเกนของแอมพลิฟายเออร์นี้ "เพื่อลิ้มรส"

เพื่อให้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานหยุดเป็นตัวเปรียบเทียบ จำเป็นต้องป้อนข้อเสนอแนะเชิงลบระหว่างเอาต์พุตและอินพุตผกผัน นี่คือสิ่งที่เราจะทำ ปลดการเชื่อมต่ออินพุตผกผันจากสายทั่วไปของแหล่งจ่ายไฟ และเชื่อมต่อกับเอาต์พุต (รูปที่ 4)

ตอนนี้ไม่มีร่องรอยเหลืออยู่ของการได้รับมหาศาล อัตราขยายในวงจรในรูป 4 เท่ากับ 1 นั่นคือแรงดันเอาต์พุตจะเปลี่ยนในลักษณะเดียวกับแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรง ออปแอมป์จะทำซ้ำเฉพาะสัญญาณอินพุตเท่านั้น และไม่ขยายด้วยแรงดันไฟฟ้า ประเด็นทั้งหมดก็คือ OOS นั้นเต็มร้อยเปอร์เซ็นต์

เพื่อให้สามารถตั้งค่าเกนที่ต้องการได้ คุณจะต้องเปิดออปแอมป์ตามวงจรที่แสดงในรูปที่ 5 (หรือรูปที่ 6) และอัตราขยายจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของชิ้นส่วนซ้ายและขวา (ตามแผนภาพ) ของตัวต้านทานตัวแปร R3 (รูปที่ 5, รูปที่ 6) ที่สัมพันธ์กับตำแหน่งของมอเตอร์ นั่นคืออัตราขยายของ op-amp จะเท่ากัน สำหรับรูปที่ 5:

กู่ =1*(R3np / R3n)
สำหรับรูปที่ 6:
กู่ = -(R3np/R3n)
โดยที่ R3np คือความต้านทานทางด้านขวาของ R3 และ R3n คือความต้านทานทางด้านซ้ายของ R3

อิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงดังแสดงในรูป 6 จะเท่ากับ R3n
อิมพีแดนซ์อินพุตของเครื่องขยายเสียงดังแสดงในรูป 5 ถูกกำหนดโดยอิมพีแดนซ์อินพุตของอินพุตโดยตรงของ op-amp เป็นหลัก และสอง แผนการมาตรฐานการเปิดเครื่องขยายสัญญาณการทำงานใดๆ รูปที่ 7

วงจรเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคงที่โดยสัมพันธ์กับสายไฟทั่วไป แม้ว่าแน่นอนว่าวงจรเหล่านี้จะทำงานกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสลับได้หากไม่มีส่วนประกอบคงที่

หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตกระแสสลับมีส่วนประกอบคงที่ (เช่นถูกถอดออกจากตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ของระยะพรีแอมป์) จะต้องถอดออกโดยการเปิดตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนที่อินพุต (รูปที่ 8)

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวงจรที่แสดงในรูปที่ 7 และ 8 คือความต้องการแหล่งจ่ายไฟแบบไบโพลาร์ ในการจ่ายไฟให้กับ op-amp จากแหล่งเดียวคุณจะต้อง "หลอกลวง" เล็กน้อยสร้างวงจรที่จะมีแรงดันไฟฟ้าคงที่เท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าและเชื่อมต่ออินพุตเข้ากับแรงดันไฟฟ้านี้ราวกับว่า สายไฟทั่วไป หากคุณต้องการขยายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น "การหลอกลวง" ดังกล่าวก็จะได้ผล

รูปที่ 9 แสดงวงจรของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านโดยอิงจาก op-amp ที่ทำงานด้วยกำลังไฟแบบแหล่งเดียว ตัวต้านทาน R3 และ R4 มีความต้านทานเท่ากัน และแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า เราเชื่อมต่อจุดนี้กับอินพุตโดยตรงของ op-amp และตัวเก็บประจุ C2 จะระงับสัญญาณรบกวนต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นในวงจรนี้

หากเราต้องการแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน วงจรจะเป็นดังรูปที่ 10 ในกรณีนี้ ความต้านทานอินพุตจะเกือบเท่ากับความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัว R3 และ R4
ตัวเก็บประจุ C2 ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุแยก มันผ่านกระแสสลับและ OOS ขึ้นอยู่กับความต้านทาน R1 และ R2 เกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสสลับ การตั้งค่าเกนที่ต้องการจากไฟฟ้ากระแสสลับ

สำหรับกระแสตรง ดูเหมือนว่า R1 จะหายไป และอินพุตผกผันเชื่อมต่อกับเอาต์พุตผ่าน R2 ดังนั้นความลึกของการป้อนกลับกระแสตรงจึงเกือบเท่ากับ 100% ดังนั้น อัตราขยายกระแสตรงของวงจรดังกล่าวจึงเท่ากัน ถึง 1. ควรสังเกตว่าในวงจรในรูป . ในรูปที่ 9 และ 10 อัตราขยายไม่เพียงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของ R1 และ R2 เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุคัปปลิ้งด้วย (C1 สำหรับรูปที่ 9, C2 สำหรับรูปที่ 10) เนื่องจาก C2 (รูปที่ 10)

มีรีแอกแทนซ์ที่บวกกับความต้านทาน R1 ดังนั้นเกนจะขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณอินพุต เพิ่มขึ้นตามที่เพิ่มขึ้น และลดลงตามลดลง เครื่องเปรียบเทียบยังสามารถมีแหล่งจ่ายไฟเดียวได้ (รูปที่ 11)

สำหรับการทดลอง นอกเหนือจากแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ KR140UD608 แล้ว คุณสามารถใช้ op-amps อื่นได้ รูปที่ 12 แสดง pinouts ของ op-amps ยอดนิยมอื่น ๆ ในฐานะแหล่งพลังงาน คุณสามารถใช้ "แบตเตอรี่" สองก้อนที่มีแรงดันไฟฟ้า 4.5 V เช่น 312S 3R12. ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้มีตั้งแต่ 100 กิโลโอห์มถึง 1 เมกะโอห์ม

เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ(O-Amp) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แอนะล็อกสมัยใหม่ ขอบคุณ ลักษณะที่ดีเยี่ยมและความเรียบง่ายในการคำนวณ op-amps นั้นใช้งานง่ายมาก แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเรียกอีกอย่างว่าดิฟเฟอเรนเชียลแอมพลิฟายเออร์เนื่องจากสามารถขยายความต่างศักย์ไฟฟ้าข้ามอินพุตได้

แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานผลิตขึ้นเป็นวงจรไมโครสำเร็จรูป บางครั้งทีละชิ้น และบางครั้งก็หลายชิ้นในแพ็คเกจเดียว มีแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานหลายประเภทซึ่งมีพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่แตกต่างกันซึ่งท้ายที่สุดจะส่งผลต่อความเป็นไปได้ในการใช้งานในวงจรเฉพาะ

ตามทฤษฎีแล้ว แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานมีพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด ในทางปฏิบัติ พารามิเตอร์มีแนวโน้มที่จะเหมาะสม แต่ก็ยังไปไม่ถึง การใช้แนวคิดของออปแอมป์ "ในอุดมคติ" ช่วยให้การคำนวณง่ายขึ้น

พารามิเตอร์ในอุดมคติเหล่านี้คือ:

• กำไรมหาศาลพร้อมลูปป้อนกลับแบบเปิด
• แถบความถี่ที่ส่งกว้างไม่สิ้นสุด
• อิมพีแดนซ์อินพุตขนาดใหญ่อนันต์;
• ความต้านทานเท่ากับศูนย์
• แรงดันเอาต์พุตเป็นศูนย์เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตเท่ากัน

อย่างที่คุณเห็น ไม่สามารถรับประกันพารามิเตอร์ดังกล่าวได้อย่างสมบูรณ์ แต่ในแต่ละปี ออปแอมป์ก็เข้าใกล้อุดมคติมากขึ้นเรื่อยๆ

มีวงจรขยายการทำงานพื้นฐานหลายวงจร:

• พลิกกลับ
• ไม่กลับด้าน
• การลบ
• ส่วนที่เพิ่มเข้าไป
• ความแตกต่าง
• บูรณาการ
• ทวนแรงดันไฟฟ้า
• เครื่องเปรียบเทียบแบบอะนาล็อก

นี่คือวงจรพื้นฐานที่ออปแอมป์ทำงาน การทำงานของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นไม่เพียงมีลักษณะเฉพาะโดยการขยาย (หรือการลดทอน) ของสัญญาณอินพุตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนเฟสด้วย กำไรจะแสดงด้วยตัวอักษร k กราฟด้านล่างแสดงผลของออปแอมป์ในวงจรนี้:

สีน้ำเงินคือกราฟสัญญาณอินพุต และสีแดงคือกราฟสัญญาณเอาต์พุต โดยอัตราขยายของระบบคือ 2 (k=2) เท่าที่เห็น แอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตจะสูงเป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุต และยังสามารถเห็นได้ว่าสัญญาณกลับด้านอีกด้วย

วงจรของแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวค่อนข้างง่ายและแสดงในรูปต่อไปนี้:

วงจรนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าเหตุใดออปแอมป์จึงได้รับความนิยมมาก ในการคำนวณค่าขององค์ประกอบ เราเพียงแค่ต้องใช้สูตรต่อไปนี้:

อย่างที่คุณเห็นตัวต้านทาน R3 ไม่ส่งผลกระทบต่ออัตราขยายของวงจรและสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้มันโดยเชื่อมต่ออินพุตบวกของเครื่องขยายเสียงเข้ากับขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟ ในกรณีนี้จะใช้ตัวต้านทาน R3 เป็นตัวป้องกัน

ในวงจรของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน สถานการณ์จะคล้ายกันมากกับสถานการณ์ของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสัญญาณไม่กลับด้าน นั่นคือ เฟสจะยังคงอยู่ กราฟด้านล่างแสดงสิ่งที่เกิดขึ้นกับสัญญาณที่ขยาย:

เช่นเดียวกับในวงจรก่อนหน้านี้ อัตราขยายจะเท่ากับ k=2 และสัญญาณไซน์ซอยด์จะถูกนำไปใช้กับอินพุต อย่างที่คุณเห็นมีเพียงแอมพลิจูดของสัญญาณเท่านั้นที่เปลี่ยนไป

ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพวงจรของการใช้ออปแอมป์เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน:

วงจรแอมพลิฟายเออร์นี้เรียบง่ายมากเช่นกัน มีตัวต้านทานสองตัว สัญญาณอินพุตจะถูกนำไปใช้กับอินพุตเชิงบวกของออปแอมป์ ในการคำนวณกำไรคุณต้องใช้สูตร:

จากสูตรเป็นที่ชัดเจนว่าอัตราขยายต้องไม่น้อยกว่าความสามัคคีนั่นคือ วงจรดังกล่าวไม่อนุญาตให้ระงับสัญญาณ

แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการในวงจรลบ (แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล)

วงจรออปแอมป์อีกประเภทหนึ่งคือดิฟเฟอเรนเชียลแอมพลิฟายเออร์ซึ่งสร้างความแตกต่างสองอย่าง สัญญาณอินพุตซึ่งสามารถเสริมกำลังได้ในภายหลัง กราฟด้านล่างแสดงวิธีการทำงานของระบบ

วงจรต่อไปนี้อนุญาตให้คุณใช้งานการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน:

โครงการนี้ซับซ้อนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโครงการก่อนหน้า ในการคำนวณแรงดันไฟขาออก ให้ใช้สูตร:

ส่วนแรกของสมการคือกำไร (หรือการลดทอน) และส่วนที่สองคือความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าทั้งสอง

ฟังก์ชันประเภทนี้ตรงกันข้ามกับฟังก์ชันการลบโดยสิ้นเชิง คุณสมบัติที่น่าสนใจคือสามารถประมวลผลสัญญาณได้มากกว่าสองสัญญาณที่นี่ เครื่องผสมเสียงทั้งหมดใช้หลักการนี้

ดังที่คุณเห็นในแผนภาพ สามารถสรุปสัญญาณต่างๆ ได้ แผนภาพนี้เรียบง่ายและใช้งานง่าย ในการคำนวณเราใช้สูตร: