Op amp lý tưởng là bộ khuếch đại không đảo. Hoạt động khuếch đại
Bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) thường được gọi là bộ khuếch đại DC tích hợp với đầu vào vi sai và đầu ra kéo đẩy, được thiết kế để hoạt động với các mạch phản hồi. Tên của bộ khuếch đại là do lĩnh vực ứng dụng ban đầu của nó - thực hiện các hoạt động khác nhau trên tín hiệu tương tự (cộng, trừ, tích phân, v.v.). Hiện nay, op-amps đóng vai trò là đơn vị đa chức năng trong việc triển khai nhiều loại thiết bị điện tử cho nhiều mục đích khác nhau. Chúng được sử dụng để khuếch đại, hạn chế, nhân, lọc tần số, tạo, ổn định, v.v. tín hiệu trong các thiết bị liên tục và xung.
Cần lưu ý rằng các op-amp nguyên khối hiện đại hơi khác nhau về kích thước và giá cả so với các phần tử riêng lẻ, chẳng hạn như bóng bán dẫn. Do đó, việc triển khai các thiết bị khác nhau trên op-amp thường đơn giản hơn nhiều so với trên các phần tử rời rạc hoặc trên IC khuếch đại.
Một op-amp lý tưởng có mức tăng điện áp vô cùng lớn ( K và op-amp=∞), trở kháng đầu vào vô cùng lớn, trở kháng đầu ra vô cùng nhỏ, CMRR vô cùng lớn và dải tần hoạt động vô cùng rộng. Đương nhiên, trong thực tế, không có đặc tính nào trong số này có thể được hiện thực hóa đầy đủ, nhưng chúng có thể được tiếp cận ở mức độ đủ cho nhiều lĩnh vực.
Hình 6.1 cho thấy hai phiên bản của ký hiệu op-amp - được đơn giản hóa (a) và có các đầu cuối bổ sung để kết nối các mạch nguồn và mạch hiệu chỉnh tần số (b).
Hình 6.1. Ký hiệu hệ điều hành
Dựa trên các yêu cầu về đặc tính của một op-amp lý tưởng, có thể tổng hợp cấu trúc bên trong của nó, được trình bày trên Hình 6.2.
Hình 6.2. Sơ đồ khối của op-amp
Một mạch điện đơn giản của một op-amp đơn giản, thực hiện sơ đồ khối của Hình 6.2, được thể hiện trong Hình 6.3.
Hình 6.3. Mạch op-amp đơn giản
Mạch này chứa bộ điều khiển từ xa đầu vào (VT 1 và VT 2) với bộ phản chiếu dòng điện (VT 3 và VT 4), các giai đoạn trung gian với OK (VT 5) và với OE (VT 6) và bộ tăng cường dòng điện đầu ra trên bóng bán dẫn VT 7 và VT 8 . Op-amp có thể chứa các mạch điều chỉnh tần số (Ccor), mạch cấp nguồn và ổn định nhiệt (VD 1, VD 2, v.v.), IST, v.v. Nguồn điện lưỡng cực cho phép giao tiếp điện giữa các giai đoạn của op-amp và điện thế bằng 0 ở đầu vào và đầu ra của nó khi không có tín hiệu. Để có được trở kháng đầu vào cao, điều khiển từ xa đầu vào có thể được thực hiện trên DC. Cần lưu ý rằng có rất nhiều giải pháp mạch op-amp, nhưng các nguyên tắc cơ bản cấu tạo của chúng được minh họa khá đầy đủ trong Hình 6.3.
6.2. Các thông số và đặc điểm chính của op-amp
Thông số chính của op-amp là mức tăng điện áp không có phản hồi K u op-amp, còn được gọi là tổng điện áp tăng. Ở vùng âm trầm và âm trung đôi khi nó được chỉ định K u Op-amp 0 và có thể lên tới vài chục, hàng trăm nghìn.
Các tham số quan trọng của op-amp là các tham số về độ chính xác của nó, được xác định bởi giai đoạn vi sai đầu vào. Vì các tham số độ chính xác của điều khiển từ xa đã được thảo luận trong tiểu mục 5.5 nên ở đây chúng tôi giới hạn việc liệt kê chúng:
◆ điện áp bù bằng không bạn cm;
◆ độ nhạy nhiệt độ của điện áp bù bằng 0 dU cm/dT;
◆ dòng điện thiên vị Δ tôi nhập;
◆ dòng điện đầu vào trung bình Tôi nhập thứ tư.
Các mạch đầu vào và đầu ra của op-amp được biểu thị bằng đầu vào Đầu vào R và cuối tuần R ra khỏi op ampđiện trở được cung cấp cho op-amps không có mạch OOS. Đối với mạch đầu ra, các thông số như dòng điện đầu ra tối đa cũng được đưa ra Tôi xuất OU và khả năng chịu tải tối thiểu R N tối thiểu và đôi khi là khả năng tải tối đa. Mạch đầu vào của op amp có thể bao gồm điện dung giữa đầu vào và bus chung. Các mạch tương đương đơn giản của mạch đầu vào và đầu ra của op-amp được trình bày trong Hình 6.4.
Hình 6.4. Mô hình vĩ mô tuyến tính đơn giản của op-amp
Trong số các thông số của op-amp, đáng chú ý là CMRR và hệ số suy giảm ảnh hưởng của sự mất ổn định của nguồn điện KOVNP=20lg·(Δ E/Δ bạn vào). Cả hai tham số này trong op-amps hiện đại đều có giá trị trong khoảng (60...120) dB.
Các thông số năng lượng của op-amp bao gồm điện áp của nguồn điện ±E, mức tiêu thụ hiện tại (không hoạt động) tôi P và điện năng tiêu thụ. Thường xuyên, tôi P lên tới phần mười - hàng chục miliampe và mức tiêu thụ điện năng được xác định duy nhất tôi P, đơn vị - hàng chục miliwatt.
Các thông số tối đa cho phép của op-amp bao gồm:
◆ điện áp tín hiệu đầu ra tối đa có thể (không bị biến dạng) bạn ra ngoài max (thường nhỏ hơn E một chút);
◆ công suất tiêu tán tối đa cho phép;
◆ phạm vi nhiệt độ hoạt động;
◆ điện áp cung cấp tối đa;
◆ điện áp chênh lệch đầu vào tối đa, v.v.
Các tham số tần số bao gồm tần số cắt tuyệt đối hoặc tần số đạt được sự thống nhất f T (F 1), tức là tần số tại đó K u op-amp=1. Đôi khi khái niệm về tốc độ quay và thời gian ổn định của điện áp đầu ra được sử dụng, được xác định bởi phản ứng của op-amp với tác động của sự tăng điện áp ở đầu vào của nó. Đối với một số op-amp, các tham số bổ sung cũng được cung cấp để phản ánh lĩnh vực ứng dụng cụ thể của chúng.
Đặc tính biên độ (truyền) của op-amp được trình bày trên Hình 6.5 dưới dạng hai phụ thuộc bạn ra ngoài=f(bạn vào) cho đầu vào đảo ngược và không đảo ngược.
Khi ở cả hai đầu vào của op-amp bạn vào= 0 thì điện áp lỗi sẽ xuất hiện ở đầu ra bạn ơi, được xác định bởi các thông số độ chính xác của op-amp (trong Hình 6.5 bạn ơi không được hiển thị do kích thước nhỏ của nó).
Hình 6.5. A ƠI
Các đặc tính tần số của op-amp được biểu thị bằng đáp ứng tần số của nó, được thực hiện theo thang logarit, K u op-amp=φ(log f). Đáp ứng tần số này được gọi là logarit (LAFC), dạng điển hình của nó được hiển thị trong Hình 6.6 (đối với op amp K140UD10).
Hình 6.6. LFC và LFCH OU K140UD10
Sự phụ thuộc tần số K u op-amp có thể được biểu diễn dưới dạng:
Đây τ V. hằng số thời gian của op-amp, tại M trong=3 dB xác định tần số ghép (ngắt) của op-amp (xem Hình 6.6);
ω V.= 1/τ V.= 2π f trong.
Thay thế trong biểu thức cho K u op-amp τ V. bằng 1/ω V., chúng ta nhận được mục LACHH:
Về âm trầm và âm trung K u Op-amp=20lg K u Op-amp 0, tức là LFC là đường thẳng song song với trục tần số. Với một số phép tính gần đúng, chúng ta có thể giả định rằng ở vùng HF mức giảm K u Op-amp xảy ra ở tốc độ 20 dB mỗi thập kỷ (6 dB mỗi quãng tám). Sau đó với ω>>ω V. bạn có thể đơn giản hóa biểu thức cho LAC:
K u op-amp= 20lg K u Op-amp 0 – 20log(ω/ω V.).
Do đó, LFC trong vùng HF được biểu thị bằng một đường thẳng có độ dốc so với trục tần số là 20 dB/dec. Giao điểm của các đường thẳng đang xét biểu diễn LFC tương ứng với tần số liên hợp ω V. (f trong). Sự khác biệt giữa LFC thực và lý tưởng ở tần số f trong là khoảng 3 dB (xem Hình 6.6), tuy nhiên, để thuận tiện cho việc phân tích, điều này được chấp nhận và các biểu đồ như vậy thường được gọi là Sơ đồ Bode .
Cần lưu ý rằng tốc độ phân rã LFC là 20 dB/dec là điển hình đối với các op-amp đã hiệu chỉnh có hiệu chỉnh bên ngoài hoặc bên trong, các nguyên tắc cơ bản của chúng sẽ được thảo luận dưới đây.
Hình 6.6 cũng cho thấy đáp ứng pha logarit (LPFC), là sự phụ thuộc của độ dịch pha j của tín hiệu đầu ra so với tín hiệu đầu vào vào tần số. LFFC thực tế khác với giá trị được trình bày không quá 6°. Lưu ý rằng đối với op-amp thực j=45° ở tần số f trong, và ở tần số f T- 90°. Do đó, độ lệch pha nội tại của tín hiệu làm việc trong op-amp đã hiệu chỉnh ở vùng HF có thể đạt tới 90°.
Các thông số và đặc điểm của op-amp được thảo luận ở trên mô tả nó trong trường hợp không có mạch OOS. Tuy nhiên, như đã lưu ý, op-amps hầu như luôn được sử dụng với các mạch OOS, điều này ảnh hưởng đáng kể đến tất cả các chỉ số của nó.
6.3. Bộ khuếch đại đảo ngược
Op-amps thường được sử dụng nhiều nhất trong các bộ khuếch đại đảo ngược và không đảo. Sơ đồ mạch đơn giản của bộ khuếch đại đảo ngược op-amp được hiển thị trong Hình 6.7.
Hình 6.7. Bộ khuếch đại đảo ngược Op amp
Điện trở R 1 biểu thị điện trở trong của nguồn tín hiệu Ví dụ, bằng R os, OU được bao phủ bởi ∥OOSN.
Với một op-amp lý tưởng, chênh lệch điện áp ở các đầu vào đầu vào có xu hướng bằng 0 và do đầu vào không đảo được kết nối với bus chung thông qua điện trở R2 nên điện thế tại điểm Một cũng phải là null (“số 0 ảo”, “mặt đất rõ ràng”). Kết quả là, chúng ta có thể viết: tôi g=tôi ôi, I E. Ví dụ/R 1 =–bạn ra ngoài/R os. Từ đây chúng tôi nhận được:
KU inv = bạn ra ngoài/Ví dụ = –R os/R 1 ,
những thứ kia. với op-amp lý tưởng KU invđược xác định bởi tỷ lệ giá trị của các điện trở bên ngoài và không phụ thuộc vào chính op-amp.
Đối với một op-amp thực sự, cần phải tính đến dòng điện đầu vào của nó tôi nhập, I E. tôi g=tôi ôi+tôi nhập hoặc ( Ví dụ–bạn vào)/R 1 =(bạn vào–bạn ra ngoài)/R os+bạn vào/đầu vào của bạn, Ở đâu bạn vào- điện áp tín hiệu ở đầu vào đảo ngược của op-amp, tức là tại điểm Một. Sau đó, đối với một op-amp thực sự, chúng tôi nhận được:
Dễ dàng chỉ ra rằng khi độ sâu OOS lớn hơn 10, tức là K u op-amp/KU inv=F>10, lỗi tính toán KU invđối với trường hợp của một op-amp lý tưởng, nó không vượt quá 10%, khá đủ cho hầu hết các trường hợp thực tế.
Giá trị điện trở trong thiết bị op-amp không được vượt quá vài megohm, nếu không, bộ khuếch đại có thể hoạt động không ổn định do dòng điện rò rỉ, dòng điện đầu vào op-amp, v.v. Nếu theo kết quả tính toán, giá trị R os vượt quá giá trị tối đa được khuyến nghị thì nên sử dụng chuỗi OOS hình chữ T, với giá trị điện trở vừa phải, cho phép nó thực hiện chức năng của một điện trở cao tương đương R os(Hình 6.7b) . Trong trường hợp này, bạn có thể viết:
Trong thực tế người ta thường cho rằng R hệ điều hành 1 =R hệ điều hành 2 >>R hệ điều hành 3 và giá trị R 1 thường được đưa ra, vì vậy R hệ điều hành 3 được xác định khá đơn giản.
Trở kháng đầu vào bộ khuếch đại đảo ngược Op-amp đầu vào R có giá trị tương đối nhỏ được xác định bởi OOS song song:
đầu vào R = R 1 +(R os/K u op-amp + 1)∥Đầu vào R≈ R 1 ,
những thứ kia. nói chung K u op-ampđiện trở đầu vào được xác định bởi giá trị R 1 .
Đảo ngược trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại Ra ngoài cuộc gọi trong một op-amp thực, nó khác 0 và được định nghĩa là R ra op amp, và độ sâu bảo vệ môi trường F. Với F>10, ta có thể viết:
Ra ngoài cuộc gọi = R ra op amp/F = R ra op amp/KU inv/K u op-amp.
Sử dụng LFC của op-amp, bạn có thể biểu thị dải tần của bộ khuếch đại đảo ngược (xem Hình 6.6) và
f OC = f T/KU inv.
Trong giới hạn bạn có thể nhận được KU inv=1, tức là có được một người theo dõi đảo ngược. Trong trường hợp này, chúng ta thu được trở kháng đầu ra tối thiểu của bộ khuếch đại op-amp:
R ra = R ra op amp/K u op-amp.
Trong bộ khuếch đại sử dụng op-amp thực ở đầu ra của bộ khuếch đại ở bạn vàoĐiện áp lỗi = 0 sẽ luôn xuất hiện bạn ơi, tạo ra bạn cm và ∆ tôi nhập. Để làm giảm bạn ơi cố gắng cân bằng các điện trở tương đương được kết nối với đầu vào của op-amp, tức là. lấy R 2 =R 1 ∥R os(Xem Hình 6.7a). Nếu điều kiện này được đáp ứng cho KU inv>10 có thể viết:
bạn ơi ≈ U cm KU inv + Δ Tôi ở R os.
Giảm bớt bạn ơi có thể thực hiện được bằng cách áp dụng độ lệch bổ sung cho đầu vào không đảo (sử dụng bộ chia bổ sung) và giảm giá trị của các điện trở được sử dụng.
Dựa trên UPT đảo ngược được xem xét, có thể tạo ra bộ khuếch đại AC bằng cách kết nối các tụ điện tách biệt với đầu vào và đầu ra, xếp hạng của chúng được xác định dựa trên hệ số méo tần số nhất định Mn(xem tiểu mục 2.5).
6.4. Bộ khuếch đại không đảo
Sơ đồ mạch đơn giản của bộ khuếch đại op-amp không đảo được thể hiện trong Hình 6.8.
Hình 6.8. Bộ khuếch đại op-amp không đảo
Có thể dễ dàng chỉ ra rằng trong bộ khuếch đại không đảo, op-amp được bao phủ bởi POSN. Bởi vì bạn vào Và bạn àđược cung cấp cho các đầu vào khác nhau, thì đối với một op-amp lý tưởng, chúng ta có thể viết:
bạn vào = bạn ra R 1 /(R 1 + R os),
từ đó mức tăng điện áp của bộ khuếch đại không đảo:
K U không có = 1 + R os/R 1 ,
K U không có = 1 + |KU inv|.
Đối với bộ khuếch đại không đảo dựa trên op-amp thực, các biểu thức thu được có giá trị ở độ sâu phản hồi F>10.
Trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại không đảo Đầu vào R không có dữ liệu lớn và được xác định bởi OOS nhất quán sâu và giá trị cao Đầu vào R:
Đầu vào R không có dữ liệu = Đầu vào R· F = Đầu vào R· KU OU/K U không có.
Trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại op-amp không đảo được xác định như đối với bộ khuếch đại đảo ngược, bởi vì trong cả hai trường hợp, hệ thống bảo vệ điện áp được áp dụng:
R out không inv = R ra khỏi op amp/F = R ra khỏi op amp/K U không có/KU OU.
Việc mở rộng dải tần hoạt động trong bộ khuếch đại không đảo được thực hiện theo cách tương tự như trong bộ khuếch đại đảo ngược, tức là
f OC = f T/K U không có.
Để giảm sai số dòng điện trong bộ khuếch đại không đảo, tương tự như bộ khuếch đại đảo, phải đáp ứng điều kiện sau:
R G = R 1 ∥R os.
Bộ khuếch đại không đảo thường được sử dụng cho các mạch lớn R G(điều này có thể xảy ra do kích thước lớn Đầu vào R không có dữ liệu), do đó, việc đáp ứng điều kiện này không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được do những hạn chế về giá trị của các giá trị điện trở.
Sự hiện diện của tín hiệu chế độ chung ở đầu vào đảo ngược (được truyền qua mạch: đầu vào op-amp không đảo ⇒ đầu ra op-amp ⇒ R os⇒ đảo ngược đầu vào của op-amp) dẫn đến tăng bạn ơi, đó là một nhược điểm của bộ khuếch đại được đề cập.
Bằng cách tăng cường độ sâu bảo vệ môi trường, có thể đạt được K U không có=1, tức là thu được một bộ lặp không đảo, mạch của nó được thể hiện trong Hình 6.9.
Hình 6.9. Người theo dõi op-amp không đảo ngược
Ở đây, đạt được 100% POSN, do đó bộ lặp này có trở kháng đầu vào và đầu ra tối thiểu cao nhất và được sử dụng, giống như bất kỳ bộ lặp nào, làm giai đoạn khớp. Đối với người theo dõi không đảo ngược, bạn có thể viết:
bạn ơi ≈ bạn cm + Tôi ở sr R g ≈ Tôi ở sr R g,
những thứ kia. Điện áp lỗi có thể đạt giá trị khá lớn.
Dựa trên UPT không đảo được xem xét, cũng có thể tạo ra bộ khuếch đại AC bằng cách kết nối các tụ điện tách biệt với đầu vào và đầu ra, xếp hạng của chúng được xác định dựa trên hệ số méo tần số nhất định Mn(xem tiểu mục 2.5).
Ngoài các bộ khuếch đại đảo ngược và không đảo dựa trên op-amp, còn có nhiều tùy chọn op-amp khác nhau, một số tùy chọn trong số đó sẽ được thảo luận bên dưới.
6.5. Các loại bộ điều khiển trên op amp
bộ khuếch đại vi sai (vi sai) , sơ đồ được thể hiện trong hình 6.10.
Hình 6.10. Bộ khuếch đại chênh lệch Op-amp
Bộ khuếch đại chênh lệch op-amp có thể được coi là sự kết hợp của các tùy chọn bộ khuếch đại đảo ngược và không đảo. Vì bạn ra ngoài bộ khuếch đại sai phân có thể được viết:
bạn ra ngoài = K U mời bạn vào 1 +K U noninv U in 2 R 3 /(R 2 + R 3).
Thường xuyên, R 1 =R 2 và R 3 =R os, kể từ đây, R 3 /R 2 =R os/R 1 =tôi. Khai triển giá trị của hệ số khuếch đại, ta có:
bạn ra ngoài = tôi(bạn vào 2 – bạn vào 1),
Đối với trường hợp đặc biệt khi R 2 =R 3 chúng tôi nhận được:
bạn ra ngoài = bạn vào 2 – bạn vào 1 .
Biểu thức cuối cùng giải thích rõ ràng nguồn gốc tên và mục đích của bộ khuếch đại được đề cập.
Trong bộ khuếch đại khác biệt dựa trên op-amp, có cùng cực điện áp đầu vào, tín hiệu chế độ chung sẽ xảy ra, làm tăng lỗi bộ khuếch đại. Do đó, trong bộ khuếch đại vi sai, nên sử dụng op-amp có CMRR lớn. Những nhược điểm của bộ khuếch đại chênh lệch được xem xét bao gồm các giá trị khác nhau của điện trở đầu vào và khó điều chỉnh mức tăng. Những khó khăn này được loại bỏ trong các thiết bị sử dụng nhiều op-amps, chẳng hạn như trong bộ khuếch đại sai phân có hai bộ lặp (Hình 6.11).
Hình 6.11. Bộ khuếch đại chênh lệch lặp lại
Mạch này đối xứng và được đặc trưng bởi cùng điện trở đầu vào và điện áp sai số thấp, nhưng chỉ hoạt động đối với tải đối xứng.
Dựa trên op-amp, nó có thể được thực hiện bộ khuếch đại logarit , sơ đồ của nó được thể hiện trong hình 6.12.
Hình 6.12 Bộ khuếch đại op-amp logarit
Điểm nối P-n của diode VD được phân cực thuận. Giả sử op-amp là lý tưởng, chúng ta có thể đánh đồng dòng điện TÔI 1 và TÔI 2. Sử dụng biểu thức cho đặc tính dòng điện-điện áp của tiếp giáp p-n ( TÔI=TÔI 0 ), dễ dàng viết:
bạn vào/R= TÔI 0 ·,
từ đâu sau khi biến đổi chúng ta nhận được:
bạn ra ngoài = φ T ln( bạn vào/TÔI 0 R) = φ T(ln bạn vào–ln TÔI 0 R),
từ đó suy ra rằng điện áp đầu ra tỷ lệ với logarit của đầu vào và thuật ngữ ln TÔI 0 Rđại diện cho lỗi logarit. Cần lưu ý rằng biểu thức này sử dụng điện áp được chuẩn hóa thành một volt.
Khi thay diode VD và điện trở R, ta được bộ khuếch đại antilog .
Đảo ngược và không đảo ngược chất bổ sung trên op-amps, còn được gọi là bộ khuếch đại tổng hợp hoặc bộ cộng tương tự. Hình 6.13 cho thấy sơ đồ của một bộ cộng đảo ngược với ba đầu vào. Thiết bị này là một loại bộ khuếch đại đảo ngược, nhiều đặc tính của nó cũng được thể hiện trong bộ cộng đảo ngược.
Hình 6.13. Bộ cộng đảo ngược Op-amp
bạn vào 1 /R 1 + bạn vào 2 /R 2 + bạn vào 3 /R 3 = –bạn ra ngoài/R os,
Từ biểu thức kết quả, ta suy ra rằng điện áp đầu ra của thiết bị là tổng của điện áp đầu vào nhân với mức tăng KU inv. Tại R os=R 1 =R 2 =R 3 KU inv=1 và bạn ra ngoài=bạn vào 1 +bạn vào 2 +bạn vào 3 .
Khi điều kiện được đáp ứng R 4 =R os∥R 1 ∥R 2 ∥R 3, sai số hiện tại nhỏ và có thể được tính bằng công thức bạn ơi=bạn cm(K U ôi+1), ở đâu K U ôi=R os/(R 1 ∥R 2 ∥R 3) - hệ số khuếch đại tín hiệu lỗi, có giá trị lớn hơn KU inv.
Bộ cộng không đảo được triển khai theo cách tương tự như bộ cộng đảo ngược, nhưng nó phải sử dụng đầu vào không đảo của op-amp bằng cách tương tự với bộ khuếch đại không đảo.
Khi thay điện trở Roc bằng tụ C (Hình 6.14) ta thu được thiết bị gọi là bộ tích hợp analog hoặc chỉ là một nhà tích hợp.
Hình 6.14. Bộ tích hợp analog trên op-amp
Với một op-amp lý tưởng, dòng điện có thể được cân bằng TÔI 1 và TÔI 2, từ đó suy ra:
Độ chính xác tích hợp càng cao thì càng lớn K u op-amp.
Ngoài các đơn vị điều khiển được xem xét, op amp được sử dụng trong một số thiết bị liên tục, sẽ được thảo luận dưới đây.
6.6. Hiệu chỉnh đáp ứng tần số
Bằng cách hiệu chỉnh các đặc tính tần số, chúng tôi muốn nói đến việc thay đổi LFC và LPFC để có được các đặc tính cần thiết từ các thiết bị op-amp và trên hết là đảm bảo hoạt động ổn định. Op-amp thường được sử dụng với các mạch OOS, tuy nhiên, trong một số điều kiện nhất định, do có thêm sự dịch pha trong các thành phần tần số của tín hiệu, OOS có thể biến thành POS và bộ khuếch đại sẽ mất ổn định. Vì OOS rất sâu ( βK U>>1), điều đặc biệt quan trọng là đảm bảo sự lệch pha giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra để đảm bảo không có sự kích thích.
Trước đây, trong Hình 6.6, đáp ứng LFC và LPFC cho op-amp đã hiệu chỉnh đã được hiển thị, có hình dạng tương đương với đáp ứng LFC và LPFC của một tầng khuếch đại đơn, từ đó có thể thấy rằng độ lệch pha cực đại φ<90° при K u op-amp>1 và tốc độ suy giảm khuếch đại ở vùng HF là 20 dB/dec. Bộ khuếch đại như vậy ổn định ở bất kỳ độ sâu phản hồi nào.
Nếu op-amp bao gồm một số tầng (ví dụ: ba tầng), mỗi tầng có tốc độ phân rã 20 dB/dec và không chứa các mạch hiệu chỉnh, thì LFC và LPFC của nó có hình dạng phức tạp hơn (Hình 6.15) và chứa vùng dao động không ổn định.
Hình 6.15. LFC và LPFC của op-amp không được hiệu chỉnh
Để đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị op-amp, các mạch hiệu chỉnh bên trong và bên ngoài được sử dụng, nhờ đó chúng đạt được sự dịch pha tổng với vòng phản hồi mở dưới 135° ở tần số hoạt động tối đa. Trong trường hợp này, nó tự động chỉ ra rằng sự suy giảm K u op-amp là khoảng 20dB/tháng 12.
Thuận tiện khi sử dụng làm tiêu chí cho sự ổn định của các thiết bị op-amp Tiêu chuẩn Bode , được xây dựng như sau: “Bộ khuếch đại có mạch phản hồi sẽ ổn định nếu đường thẳng của mức tăng tính bằng decibel của nó vượt qua LFC trong phần có mức giảm 20 dB/dec.” Vì vậy, chúng ta có thể kết luận rằng các mạch hiệu chỉnh tần số trong op-amp phải cung cấp tốc độ phân rã KU inv(K U không có) ở tần số HF khoảng 20 dB/dec.
Mạch hiệu chỉnh tần số có thể được tích hợp vào tinh thể bán dẫn hoặc được tạo ra bởi các phần tử bên ngoài. Mạch điều chỉnh tần số đơn giản nhất được thực hiện bằng cách kết nối tụ điện C có giá trị đủ lớn với đầu ra của op-amp. Điều cần thiết là hằng số thời gian lõi τ=R ra C cor lớn hơn 1/2π f trong. Trong trường hợp này, tín hiệu tần số cao ở đầu ra của op-amp sẽ bị lệch lõi C và dải tần hoạt động sẽ bị thu hẹp, hầu hết đều khá đáng kể, đây là một nhược điểm đáng kể của kiểu hiệu chỉnh này. LFC thu được trong trường hợp này được thể hiện trong Hình 6.16.
Hình 6.16. Hiệu chỉnh tần số bằng tụ điện bên ngoài
Suy thoái K u op-ampở đây nó sẽ không vượt quá 20 dB/dec và bản thân op-amp sẽ ổn định khi đưa OOS vào, vì φ sẽ không bao giờ vượt quá 135°.
Các mạch điều chỉnh tích hợp (hiệu chỉnh độ trễ) và loại vi sai (hiệu chỉnh nâng cao) tiên tiến hơn. Nói chung, việc hiệu chỉnh kiểu tích phân biểu hiện tương tự như hoạt động của điện dung hiệu chỉnh (tải). Mạch RC hiệu chỉnh được kết nối giữa các tầng op-amp (Hình 6.17).
Hình 6.17. Tích hợp hiệu chỉnh tần số loại
Điện trở R 1 là điện trở đầu vào của giai đoạn op-amp và bản thân mạch hiệu chỉnh chứa lõi R và lõi C. Hằng số thời gian của mạch này phải lớn hơn hằng số thời gian của bất kỳ giai đoạn op-amp nào. Vì mạch hiệu chỉnh là mạch RC liên kết đơn đơn giản nhất nên độ dốc LFC của nó là 20 dB/dec, đảm bảo hoạt động ổn định của bộ khuếch đại. Và trong trường hợp này, mạch hiệu chỉnh thu hẹp dải tần hoạt động của bộ khuếch đại, nhưng dải tần rộng vẫn không mang lại hiệu quả gì nếu bộ khuếch đại không ổn định.
Hoạt động ổn định của op-amp với dải tần tương đối rộng được đảm bảo bằng hiệu chỉnh loại vi sai. Bản chất của phương pháp sửa LFC và LPFC này là tín hiệu RF truyền bên trong op-amp, bỏ qua một phần của tầng (hoặc phần tử) cung cấp tối đa K u Op-amp 0, chúng không được khuếch đại hoặc trễ pha. Kết quả là tín hiệu RF sẽ được khuếch đại ít hơn nhưng độ lệch pha nhỏ của chúng sẽ không dẫn đến mất độ ổn định của bộ khuếch đại. Để thực hiện hiệu chỉnh loại vi sai, một tụ điện hiệu chỉnh được kết nối với các cực đặc biệt của op-amp (Hình 6.18).
Hình 6.18. Hiệu chỉnh tần số loại vi sai
Ngoài các mạch điều chỉnh được xem xét, các mạch khác cũng được biết đến (xem ví dụ). Khi chọn sơ đồ hiệu chỉnh và giá trị của các phần tử của chúng, bạn nên tham khảo tài liệu tham khảo (ví dụ:).
Bộ khuếch đại không đảo có lẽ là một trong ba mạch điện tử tương tự cơ bản nhất, cùng với các mạch khuếch đại đảo ngược và mạch theo dõi điện áp. Nó thậm chí còn đơn giản hơn bộ khuếch đại đảo ngược vì mạch không cần nguồn lưỡng cực để hoạt động.
Hãy chú ý đến đơn vị có trong công thức. Điều này cho chúng ta biết rằng bộ khuếch đại không đảo luôn có mức tăng lớn hơn 1, điều đó có nghĩa là bạn không thể làm suy giảm tín hiệu bằng mạch như vậy.
Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của bộ khuếch đại không đảo, chúng ta hãy xem mạch điện và suy nghĩ xem điện áp ở đầu ra của nó sẽ là bao nhiêu.
Điều đầu tiên chúng ta cần nghĩ đến là điện áp hiện diện ở cả hai đầu vào của op amp. Chúng ta hãy nhớ lại quy tắc đầu tiên mô tả hoạt động của bộ khuếch đại hoạt động:
Quy tắc số 1 - bộ khuếch đại hoạt động ảnh hưởng đến đầu ra của nó trên đầu vào thông qua OOS (phản hồi âm), do đó điện áp ở cả hai đầu vào, cả đảo (-) và không đảo (+), đều được cân bằng.
Nghĩa là, điện áp ở đầu vào đảo ngược là 3V. Trong bước tiếp theo, chúng ta hãy xem xét mức kháng cự 10k. Chúng ta biết điện áp trên nó và điện trở của nó, có nghĩa là chúng ta có thể tính toán cường độ dòng điện chạy qua nó:
Tôi = U/R = 3V/10k = 300uA.
Dòng điện này, theo quy tắc 2, không thể lấy từ đầu vào đảo ngược (-), mà nó xuất phát từ đầu ra bộ khuếch đại.
Quy tắc số 2 - đầu vào bộ khuếch đại không tiêu thụ dòng điện
Dòng điện 300 μA cũng chạy qua một điện trở có điện trở 20 k. Chúng ta có thể dễ dàng tính toán điện áp trên nó bằng định luật Ohm:
U = IR = 300uA * 20k = 6V
Hóa ra điện áp này là điện áp đầu ra của bộ khuếch đại? Không, điều đó không đúng. Hãy nhớ lại rằng một điện trở 20k có điện áp 3V tại một trong các cực của nó. Lưu ý cách định hướng điện áp trên cả hai điện trở.
Dòng điện chạy ngược chiều mũi tên, tượng trưng cho điểm có điện áp cao hơn. Do đó, với 6V được tính toán, bạn cần thêm 3V khác vào đầu vào. Trong trường hợp này, kết quả cuối cùng sẽ là 9V.
Điều đáng chú ý là các điện trở R1 và R2 tạo thành một điện trở đơn giản. Hãy nhớ rằng tổng điện áp trên các điện trở riêng lẻ của bộ chia phải bằng điện áp cung cấp cho bộ chia - điện áp không thể biến mất không dấu vết và xuất hiện đột ngột.
Cuối cùng, chúng ta phải kiểm tra kết quả thu được với quy tắc cuối cùng:
Quy tắc số 3 - điện áp ở đầu vào và đầu ra phải nằm trong phạm vi giữa điện áp cung cấp dương và âm của op-amp.
Nghĩa là, cần phải kiểm tra xem điện áp mà chúng ta tính toán có thực sự đạt được hay không. Thông thường, những người mới bắt đầu nghĩ rằng bộ khuếch đại hoạt động giống như một chiếc “Perpetuum Mobile” và tạo ra điện áp từ hư vô. Nhưng chúng ta phải nhớ rằng bộ khuếch đại cũng cần có nguồn điện để hoạt động.
Bộ khuếch đại cổ điển hoạt động ở điện áp -15V và +15V. Trong tình huống như vậy, 9V mà chúng tôi tính toán là điện áp thực, vì 9V nằm trong phạm vi điện áp cung cấp. Tuy nhiên, các bộ khuếch đại hiện đại thường hoạt động ở điện áp thấp tới 5V hoặc thấp hơn. Trong tình huống như vậy, không có khả năng bộ khuếch đại sẽ xuất ra 9V.
Vì vậy, khi thiết kế mạch điện, phải luôn nhớ rằng các tính toán lý thuyết phải luôn được kiểm tra dựa trên thực tế và khả năng vật lý của các linh kiện.
Bộ khuếch đại không đảo là một mạch op-amp cơ bản. Nó trông đơn giản đến mức đau đớn:
Trong mạch này, tín hiệu được đưa vào đầu vào không đảo của op-amp.
Vì vậy, để hiểu cách thức hoạt động của mạch này, hãy nhớ quy tắc quan trọng nhất được sử dụng để phân tích mạch op-amp: điện áp đầu ra của op-amp có xu hướng đảm bảo rằng chênh lệch điện áp giữa các đầu vào của nó bằng 0.
Nguyên lý hoạt động
Vì vậy, hãy biểu thị đầu vào đảo ngược bằng chữ A:
Theo nguyên tắc chính của op-amp, chúng ta thấy rằng điện áp ở đầu vào đảo ngược bằng điện áp đầu vào: U A = U vào. bạnđược loại bỏ khỏi , được hình thành bởi các điện trở R1 và R2. Kể từ đây:
U A = U ra R1/(R1+R2)
Bởi vì U A = U trong, chúng tôi hiểu điều đó U vào = U ra R1/(R1+R2).
Độ lợi điện áp được tính như KU = U ra / U đầu vào.
Chúng tôi thay thế các giá trị thu được trước đó vào đây và nhận được điều đó KU = 1+R2/R1.
Kiểm tra công việc trong Proteus
Điều này cũng có thể được kiểm tra dễ dàng bằng chương trình Proteus. Sơ đồ sẽ trông như thế này:
Hãy tính mức tăng K U. K U = 1+R2/R1=1+90k/10k=10.Điều này có nghĩa là bộ khuếch đại của chúng ta phải tăng tín hiệu đầu vào đúng 10 lần. Hãy kiểm tra xem điều này có đúng không. Chúng tôi áp dụng một hình sin có tần số 1 kHz cho đầu vào không đảo và xem những gì chúng tôi có ở đầu ra. Để làm được điều này, chúng ta cần một máy hiện sóng ảo:
Tín hiệu đầu vào là dạng sóng màu vàng và tín hiệu đầu ra là dạng sóng màu hồng:
Như bạn có thể thấy, tín hiệu đầu vào đã được khuếch đại chính xác 10 lần. Pha của tín hiệu đầu ra vẫn giữ nguyên. Vì vậy, bộ khuếch đại như vậy được gọi là KHÔNG đảo ngược.
Nhưng, như họ nói, có một "NHƯNG". Trên thực tế, op-amp thực sự có những sai sót về thiết kế. Vì Proteus cố gắng mô phỏng các thành phần gần giống với thành phần thật nên chúng ta hãy xem xét đáp ứng tần số biên độ (AFC), cũng như đáp ứng tần số pha (PFC) của op-amp LM358 của chúng tôi.
Đáp ứng tần số và đáp ứng pha của bộ khuếch đại không đảo trên LM358
Trong thực tế, để loại bỏ đáp ứng tần số, chúng ta cần áp dụng tần số từ 0 Hertz đến một giá trị cuối cùng nào đó cho đầu vào của bộ khuếch đại và tại đầu ra lúc này hãy theo dõi sự thay đổi biên độ của tín hiệu. Trong Proteus, tất cả điều này được thực hiện bằng chức năng Đáp ứng tần số:
Trên trục Y chúng ta có mức tăng và trên trục X chúng ta có tần số. Như bạn có thể nhận thấy, mức tăng hầu như không thay đổi ở tần số 10 kHz, sau đó bắt đầu giảm nhanh chóng khi tần số ngày càng tăng. Ở tần số 1 MegaHertz, mức tăng bằng đơn vị. Tham số này trong op-amp được gọi là tần số đạt được sự thống nhất và được ký hiệu là f 1. Tức là về bản chất, bộ khuếch đại không khuếch đại tín hiệu ở tần số này. Những gì được đưa ra ở đầu vào là những gì xuất hiện.
Khi thiết kế bộ khuếch đại, một thông số quan trọng là tần số cắt f gr. Để tính toán nó, chúng ta cần biết mức tăng ở tần số K gr:
K gr = K Uo / √2 hoặc = K Uo x 0,707, trong đó K Uo là mức tăng ở tần số 0 Hertz (dòng điện một chiều).
Nếu nhìn vào đáp ứng tần số, chúng ta sẽ thấy rằng ở tần số 0 (ở dòng điện một chiều), mức tăng của chúng ta là 10. Chúng ta tính toán K gr.
K gr = 10 x 0,707 = 7,07
Bây giờ chúng ta vẽ một đường ngang ở mức 7,07 và nhìn vào điểm giao nhau với biểu đồ. Tôi nhận được khoảng 104 kHz. Xây dựng bộ khuếch đại có tần số cắt lớn hơn f gr không có ý nghĩa gì, vì trong trường hợp này tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại sẽ bị suy giảm rất nhiều.
Cũng rất dễ dàng để xác định tần số cắt nếu bạn vẽ biểu đồ ở định dạng . Tần số cắt sẽ ở mức K Ươ -3dB. Đó là, trong trường hợp của chúng tôi, ở mức 17dB. Như bạn có thể thấy, trong trường hợp này, chúng tôi cũng có tần số cắt là 104 kHz.
Được rồi, có vẻ như chúng ta đã sắp xếp được tần số cắt. Bây giờ một tham số như đáp ứng pha rất quan trọng đối với chúng tôi. Trong trường hợp của chúng tôi, dường như chúng tôi đã có được bộ khuếch đại KHÔNG đảo ngược. Nghĩa là độ lệch pha giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra phải bằng 0. Nhưng bộ khuếch đại sẽ hoạt động như thế nào ở tần số cao (HF)?
Chúng tôi lấy cùng dải tần từ 0 đến 100 MHz và xem xét đáp ứng pha:
Như bạn có thể thấy, bộ khuếch đại không đảo lên đến 1 kHz thực sự hoạt động như bình thường. Nghĩa là tín hiệu đầu vào và đầu ra chuyển động cùng pha. Nhưng sau tần số 1 kHz, chúng ta thấy pha của tín hiệu đầu ra bắt đầu bị trễ. Ở tần số 100 kHz, nó đã chậm hơn khoảng 40 độ.
Để rõ ràng, đáp ứng tần số và đáp ứng pha có thể được đặt trên một biểu đồ:
Ngoài ra, trong các mạch có bộ khuếch đại không đảo, điện trở bù R K thường được đưa vào.
Nó được xác định bởi công thức:
và phục vụ để đảm bảo sự bình đẳng về điện trở giữa từng đầu vào và mặt đất. Chúng ta sẽ xem xét điều này chi tiết hơn trong bài viết tiếp theo.
Với đầu vào từ Jeer
Có nhiều chủ đề quan trọng trong một khóa học điện tử. Hôm nay chúng ta sẽ cố gắng tìm hiểu các bộ khuếch đại hoạt động.
Bắt đầu lại. Bộ khuếch đại hoạt động là một “thứ” cho phép bạn hoạt động với tín hiệu tương tự theo mọi cách có thể. Đơn giản và cơ bản nhất là khuếch đại, suy giảm, cộng, trừ và nhiều thứ khác (ví dụ: vi phân hoặc logarit). Phần lớn các hoạt động trên bộ khuếch đại hoạt động (sau đây gọi là op-amps) được thực hiện bằng cách sử dụng phản hồi tích cực và tiêu cực.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét một op-amp “lý tưởng” nhất định, bởi vì Sẽ không có ý nghĩa gì khi chuyển sang một mô hình cụ thể. Theo lý tưởng, điều đó có nghĩa là điện trở đầu vào sẽ có xu hướng vô cùng (do đó, dòng điện đầu vào sẽ có xu hướng bằng 0) và ngược lại, điện trở đầu ra sẽ có xu hướng bằng 0 (điều này có nghĩa là tải sẽ không ảnh hưởng đến điện áp đầu ra ). Ngoài ra, bất kỳ op-amp lý tưởng nào cũng phải khuếch đại tín hiệu ở bất kỳ tần số nào. Chà, và quan trọng nhất, mức tăng khi không có phản hồi cũng sẽ có xu hướng vô cùng.
Vào vấn đề
Bộ khuếch đại hoạt động thường được ký hiệu trong sơ đồ bằng một hình tam giác đều. Bên trái là đầu vào, được đánh dấu "-" và "+", bên phải là đầu ra. Điện áp có thể được cấp vào bất kỳ đầu vào nào, một trong số đó làm thay đổi cực tính của điện áp (đó là lý do tại sao nó được gọi là đảo ngược), đầu vào kia thì không (thật hợp lý khi cho rằng nó được gọi là không đảo). Nguồn điện op-amp thường là lưỡng cực. Thông thường, điện áp nguồn dương và âm có cùng giá trị (nhưng khác dấu!).Trong trường hợp đơn giản nhất, bạn có thể kết nối trực tiếp nguồn điện áp với đầu vào op-amp. Và khi đó điện áp đầu ra sẽ được tính theo công thức:
, trong đó là điện áp ở đầu vào không đảo, là điện áp ở đầu vào đảo, là điện áp đầu ra và là độ lợi của vòng hở.
Chúng ta hãy xem op-amp lý tưởng theo quan điểm của Proteus.
Tôi đề nghị bạn “chơi” với anh ấy. Điện áp 1V được đặt vào đầu vào không đảo. Để đảo ngược 3V. Chúng tôi sử dụng một op-amp "lý tưởng". Vì vậy, chúng tôi nhận được: . Nhưng ở đây chúng ta có một giới hạn, bởi vì chúng tôi sẽ không thể khuếch đại tín hiệu trên điện áp cung cấp của chúng tôi. Như vậy, chúng ta vẫn sẽ nhận được -15V ở đầu ra. Kết quả:
Hãy thay đổi mức tăng (vì vậy bạn tin tôi). Đặt tham số Tăng điện áp bằng hai. Vấn đề tương tự được giải quyết rõ ràng.
Ứng dụng thực tế của op-amps sử dụng ví dụ về bộ khuếch đại đảo ngược và không đảo
Có hai trong số này chủ yếu quy tắc:TÔI. Đầu ra op amp có xu hướng làm cho điện áp chênh lệch (chênh lệch giữa điện áp ở đầu vào đảo ngược và không đảo) bằng 0.
II. Đầu vào op amp không tiêu thụ bất kỳ dòng điện nào.
Quy tắc đầu tiên được thực hiện thông qua phản hồi. Những thứ kia. điện áp được truyền từ đầu ra sang đầu vào sao cho hiệu điện thế bằng không.
Có thể nói đây là những “kinh thánh” trong chủ đề OU.
Và bây giờ, cụ thể hơn. Bộ khuếch đại đảo ngược trông giống hệt như thế này (chú ý đến vị trí của đầu vào):
Dựa trên “quy luật” đầu tiên, chúng ta có được tỷ lệ:
và sau khi “thực hiện một chút phép thuật” với công thức, chúng ta rút ra giá trị thu được của op-amp đảo ngược:
Ảnh chụp màn hình ở trên không cần bất kỳ bình luận nào. Chỉ cần cắm mọi thứ vào và tự kiểm tra.
Giai đoạn tiếp theo - không nghịch đảo bộ khuếch đại.
Mọi thứ ở đây cũng đơn giản. Điện áp được cấp trực tiếp vào đầu vào không đảo. Phản hồi được cung cấp cho đầu vào đảo ngược. Điện áp ở đầu vào đảo ngược sẽ là:
, nhưng áp dụng quy tắc đầu tiên, chúng ta có thể nói rằng
Và một lần nữa, kiến \u200b\u200bthức “hoành tráng” trong lĩnh vực toán học cao hơn cho phép chúng ta chuyển sang công thức:
Tôi sẽ cung cấp cho bạn ảnh chụp màn hình toàn diện mà bạn có thể kiểm tra kỹ nếu muốn: 
Cuối cùng, tôi sẽ cung cấp cho bạn một số mạch thú vị để bạn không có ấn tượng rằng bộ khuếch đại hoạt động chỉ có thể khuếch đại điện áp.
Bộ theo dõi điện áp (bộ khuếch đại đệm). Nguyên lý hoạt động giống như bộ lặp bóng bán dẫn. Được sử dụng trong các mạch tải nặng. Ngoài ra, nó có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề phối hợp trở kháng nếu mạch chứa các bộ chia điện áp không mong muốn. Đề án này đơn giản đến mức thiên tài: 
Bộ khuếch đại tổng hợp Nó có thể được sử dụng nếu bạn cần cộng (trừ) một số tín hiệu. Để rõ ràng, đây là sơ đồ (một lần nữa, hãy chú ý đến vị trí của đầu vào): 
Ngoài ra, hãy chú ý đến thực tế là R1 = R2 = R3 = R4 và R5 = R6. Công thức tính trong trường hợp này sẽ là: (quen thuộc phải không?)
Vì vậy, chúng ta thấy rằng các giá trị điện áp được cung cấp cho đầu vào không đảo sẽ “thu được” dấu cộng. Trên đảo ngược - trừ.
Phần kết luận
Mạch khuếch đại hoạt động vô cùng đa dạng. Trong những trường hợp phức tạp hơn, bạn có thể tìm thấy các mạch lọc hoạt động, ADC và thiết bị lấy mẫu lưu trữ, bộ khuếch đại công suất, bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp và nhiều mạch khác.Danh sách các nguồn
Một danh sách ngắn các nguồn sẽ giúp bạn nhanh chóng làm quen với cả op-amps và thiết bị điện tử nói chung:Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. "Nghệ thuật thiết kế mạch"
B. Baker. “Những điều nhà phát triển kỹ thuật số cần biết về thiết bị điện tử tương tự”
Bài giảng về điện tử (tốt nhất là của riêng bạn)
CẬP NHẬT: Cảm ơn đĩa bayđể được mời
Cuộc hành trình vạn dặm bắt đầu từ bước đi đầu tiên.
(Tục ngữ Trung Quốc)
Trời đã tối, chẳng có gì để làm... Và thế là bỗng dưng tôi muốn hàn cái gì đó. Đại loại là... Điện tử!... Hàn - hàn quá. Có một máy tính và Internet được kết nối. Chúng tôi chọn một kế hoạch. Và đột nhiên hóa ra các sơ đồ dành cho chủ đề dự định là một chiếc xe ngựa và một chiếc xe đẩy nhỏ. Và mọi người đều khác nhau. Không có kinh nghiệm, không đủ kiến thức. Chọn cái nào? Một số trong số chúng có chứa một số loại hình chữ nhật và hình tam giác. Bộ khuếch đại và thậm chí cả bộ khuếch đại hoạt động... Cách thức hoạt động của chúng vẫn chưa rõ ràng. Thật đáng sợ!.. Lỡ nó cháy thì sao? Chúng tôi chọn những gì đơn giản hơn, sử dụng các bóng bán dẫn quen thuộc! Đã chọn, hàn, bật... GIÚP ĐỠ!!! Không hoạt động!!! Tại sao?
Đúng vậy, bởi vì “Sự đơn giản còn tệ hơn cả trộm cắp”! Nó giống như một chiếc máy tính: chiếc nhanh nhất và phức tạp nhất là chiếc máy chơi game! Và đối với công việc văn phòng, ngay cả việc đơn giản nhất cũng đủ. Điều này cũng tương tự với bóng bán dẫn. Hàn một mạch trên chúng là không đủ. Bạn vẫn cần có khả năng cấu hình nó. Có quá nhiều cạm bẫy và cạm bẫy. Và điều này thường đòi hỏi kinh nghiệm không ở mức đầu vào. Vậy tại sao lại bỏ một hoạt động thú vị? Không có gì! Đừng sợ những “hình tam giác-hình chữ nhật” này. Hóa ra, trong nhiều trường hợp, làm việc với chúng dễ dàng hơn nhiều so với các bóng bán dẫn riêng lẻ. NẾU BẠN BIẾT - LÀM THẾ NÀO!
Đây là những gì chúng ta sẽ giải quyết bây giờ: hiểu cách hoạt động của bộ khuếch đại hoạt động (op-amp hoặc trong tiếng Anh là OpAmp). Đồng thời, chúng ta sẽ xem xét công việc của anh ấy theo nghĩa đen là “trên ngón tay”, thực tế mà không sử dụng bất kỳ công thức nào, có lẽ ngoại trừ định luật Ohm: “Dòng điện chạy qua một phần của mạch điện ( TÔI) tỷ lệ thuận với điện áp trên nó ( bạn) và tỷ lệ nghịch với điện trở của nó ( R)»:
Tôi=U/R. (1)
Để bắt đầu, về nguyên tắc, việc sắp xếp chính xác op-amp bên trong không quá quan trọng. Chúng ta hãy chấp nhận như một giả định rằng đó là một “hộp đen” với một loại vật liệu lấp đầy nào đó. Ở giai đoạn này, chúng tôi sẽ không xem xét các thông số op-amp như “điện áp phân cực”, “điện áp dịch chuyển”, “độ lệch nhiệt độ”, “đặc tính nhiễu”, “tỷ lệ triệt tiêu chế độ chung”, “tỷ lệ triệt tiêu gợn sóng điện áp cung cấp”, “ băng thông” ", v.v. Tất cả những thông số này sẽ rất quan trọng ở giai đoạn nghiên cứu tiếp theo, khi các nguyên tắc cơ bản trong công việc của nó “ổn định” trong đầu bạn vì “trên giấy thì mượt mà, nhưng họ lại quên mất khe núi”...
Hiện tại, chúng ta chỉ giả định rằng các tham số của op-amp gần đạt mức lý tưởng và chỉ xem xét tín hiệu nào sẽ ở đầu ra nếu một số tín hiệu được áp vào đầu vào của nó.
Vì vậy, bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) là bộ khuếch đại vi sai DC có hai đầu vào (đảo ngược và không đảo) và một đầu ra. Ngoài chúng, op-amp còn có các cực nguồn: dương và âm. Năm kết luận này được tìm thấy trong hầu hết bất kỳ op-amp nào và về cơ bản là cần thiết cho hoạt động của nó.
Op-amp có mức tăng rất lớn, ít nhất là 50000...100000, nhưng trên thực tế, nó còn nhiều hơn thế. Do đó, trong phép tính gần đúng đầu tiên, chúng ta thậm chí có thể giả sử rằng nó bằng vô cùng.
Thuật ngữ “vi phân” (“khác biệt” được dịch từ tiếng Anh là “sự khác biệt”, “sự khác biệt”, “sự khác biệt”) có nghĩa là tiềm năng đầu ra của op-amp chỉ bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt tiềm năng giữa các đầu vào của nó, bất kể từ họ tuyệt đốiý nghĩa và các cực.
Thuật ngữ "dòng điện không đổi" có nghĩa là op amp khuếch đại tín hiệu đầu vào bắt đầu từ 0 Hz. Dải tần số trên (dải tần số) của tín hiệu được khuếch đại bởi op-amp phụ thuộc vào nhiều lý do, chẳng hạn như đặc tính tần số của các bóng bán dẫn chứa nó, mức tăng của mạch được xây dựng bằng op-amp, v.v. Nhưng câu hỏi này vượt ra ngoài phạm vi làm quen ban đầu với công việc của anh ấy và sẽ không được xem xét ở đây.
Đầu vào op-amp có điện trở đầu vào rất cao, bằng hàng chục/hàng trăm MegaOhms hoặc thậm chí GigaOhms (và chỉ có ở K140UD1 đáng nhớ và thậm chí ở K140UD5 cũng chỉ là 30...50 kOhm). Điện trở đầu vào cao như vậy có nghĩa là chúng hầu như không ảnh hưởng đến tín hiệu đầu vào.
Do đó, với mức độ gần đúng cao với lý tưởng lý thuyết, chúng ta có thể giả định rằng hiện hành không chảy vào đầu vào của op-amp . Cái này - Đầu tiên một quy tắc quan trọng được áp dụng khi phân tích hoạt động của op-amp. Xin hãy nhớ kỹ những gì nó liên quan chỉ một chính op amp, nhưng không kế hoạch với công dụng của nó!
Các thuật ngữ “đảo ngược” và “không đảo ngược” có nghĩa là gì? Liên quan đến việc xác định nghịch đảo là gì và nói chung, đảo ngược tín hiệu là loại “động vật” nào?
Dịch từ tiếng Latin, một trong những nghĩa của từ “inversio” là “quay vòng”, “doanh thu”. Nói cách khác, đảo ngược là một hình ảnh phản chiếu ( phản chiếu) tín hiệu so với trục X nằm ngang(trục thời gian). Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy một số trong nhiều tùy chọn khả thi để đảo ngược tín hiệu, trong đó màu đỏ biểu thị tín hiệu trực tiếp (đầu vào) và màu xanh lam biểu thị tín hiệu đảo ngược (đầu ra).
Cơm. 1 Khái niệm đảo ngược tín hiệu
Cần đặc biệt lưu ý rằng đối với đường số 0 (như trong Hình 1, A, B), tín hiệu đảo ngược không ràng buộc! Tín hiệu có thể nghịch đảo và không đối xứng. Ví dụ: cả hai chỉ nằm trong vùng có giá trị dương (Hình 1, B), đặc trưng cho tín hiệu số hoặc với nguồn điện đơn cực (điều này sẽ được thảo luận sau) hoặc cả hai đều ở một phần ở cực dương và một phần ở các vùng âm (Hình 1, B, D). Các lựa chọn khác cũng có thể. Điều kiện chính là sự tương hỗ của họ tính đặc trưng liên quan đến một số mức được chọn tùy ý (ví dụ: điểm giữa nhân tạo, cũng sẽ được thảo luận thêm). Nói cách khác, sự phân cực Tín hiệu cũng không phải là yếu tố quyết định.
Op-amps được mô tả trên sơ đồ mạch theo nhiều cách khác nhau. Ở nước ngoài, op-amps từng được mô tả và thậm chí bây giờ chúng thường được mô tả dưới dạng tam giác cân (Hình 2, A). Đầu vào đảo ngược được biểu thị bằng ký hiệu dấu trừ và đầu vào không đảo ngược được biểu thị bằng ký hiệu dấu cộng bên trong một hình tam giác. Những ký hiệu này hoàn toàn không có nghĩa là điện thế ở các đầu vào tương ứng sẽ dương hơn hoặc âm hơn ở đầu vào kia. Chúng chỉ đơn giản cho biết điện thế đầu ra phản ứng như thế nào với điện thế áp dụng cho đầu vào. Do đó, chúng dễ bị nhầm lẫn với các chân nguồn, có thể trở thành một “cào cào” bất ngờ, đặc biệt đối với những người mới bắt đầu.
Cơm. 2 Tùy chọn cho hình ảnh đồ họa có điều kiện (CGO)
Mổ nội soi
Trong hệ thống hình ảnh đồ họa thông thường trong nước (UGO) trước khi GOST 2.759-82 (ST SEV 3336-81 có hiệu lực), op-amps cũng được mô tả dưới dạng hình tam giác, chỉ có đầu vào đảo ngược - có đảo ngược biểu tượng - một hình tròn ở giao điểm của đầu ra với hình tam giác (Hình 2, B), và bây giờ - ở dạng hình chữ nhật (Hình 2, C).
Tuy nhiên, khi chỉ định op-amps trong sơ đồ, đầu vào đảo ngược và không đảo ngược có thể được hoán đổi cho nhau, nếu thuận tiện hơn, tuy nhiên, theo truyền thống, đầu vào đảo ngược được mô tả ở trên cùng và đầu vào không đảo ngược ở phía dưới. Các chân nguồn, theo quy luật, luôn được đặt theo một chiều (dương ở trên, âm ở dưới).
Op amp hầu như luôn được sử dụng trong các mạch phản hồi âm (NFB).
Phản hồi là hiệu ứng của việc cung cấp một phần điện áp đầu ra của bộ khuếch đại cho đầu vào của nó, trong đó nó được tính tổng theo đại số (có tính đến dấu) với điện áp đầu vào. Nguyên tắc tổng hợp tín hiệu sẽ được thảo luận dưới đây. Tùy thuộc vào đầu vào nào của op-amp, đảo ngược hay không đảo, phản hồi được cung cấp, sẽ có sự khác biệt giữa phản hồi âm (NFB), khi một phần tín hiệu đầu ra được cung cấp cho đầu vào đảo ngược (Hình 3, A) ) hoặc phản hồi dương (POF), khi một phần Tín hiệu đầu ra được cung cấp tương ứng cho đầu vào không đảo (Hình 3, B).
Cơm. 3 Nguyên lý tạo phản hồi (FE)
Trong trường hợp đầu tiên, vì tín hiệu đầu ra nghịch đảo với tín hiệu đầu vào nên nó sẽ bị trừ khỏi tín hiệu đầu vào. Kết quả là, mức tăng tổng thể của giai đoạn này bị giảm. Trong trường hợp thứ hai, nó được tính tổng bằng đầu vào, mức tăng tổng thể của tầng sẽ tăng lên.
Thoạt nhìn, có vẻ như POS có tác dụng tích cực, còn OOS là một ý tưởng hoàn toàn vô dụng: tại sao lại giảm lợi nhuận? Đây chính xác là những gì các nhà thẩm định bằng sáng chế của Hoa Kỳ nghĩ khi, vào năm 1928, Harold S. Black đã thử cấp bằng sáng chế cho OOS. Tuy nhiên, bằng cách hy sinh khả năng khuếch đại, chúng tôi cải thiện đáng kể các thông số quan trọng khác của mạch, chẳng hạn như độ tuyến tính, dải tần, v.v. OOS càng sâu thì đặc tính của toàn bộ mạch càng ít phụ thuộc vào đặc tính của op-amp.
Nhưng PIC (có tính đến mức tăng rất lớn của op-amp) có tác động ngược lại đến các đặc tính của mạch và điều khó chịu nhất là nó gây ra hiện tượng tự kích thích. Tất nhiên, nó cũng được sử dụng có chủ ý, chẳng hạn như trong máy phát điện, bộ so sánh có độ trễ (sẽ nói thêm về điều này sau), v.v., nhưng nhìn chung, ảnh hưởng của nó đến hoạt động của mạch khuếch đại với op-amps là khá tiêu cực và đòi hỏi một phân tích rất cẩn thận và hợp lý ứng dụng của nó.
Vì op-amp có hai đầu vào nên có thể thực hiện các loại kích hoạt cơ bản sau bằng OOS (Hình 4):
Cơm. 4 mạch cơ bản để kết nối op-amps
MỘT) đảo ngược (Hình 4, A) - tín hiệu được cung cấp cho đầu vào đảo ngược và đầu vào không đảo được kết nối trực tiếp với điện thế tham chiếu (không được sử dụng);
b) không nghịch đảo (Hình 4, B) - tín hiệu được cung cấp cho đầu vào không đảo và đầu vào đảo ngược được kết nối trực tiếp với điện thế tham chiếu (không được sử dụng);
V) sự khác biệt (Hình 4, B) - tín hiệu được cung cấp cho cả hai đầu vào, đảo ngược và không đảo ngược.
Để phân tích hoạt động của các mạch này, người ta phải tính đến thứ hai quan trọng nhất luật lệ, hoạt động của op-amp phụ thuộc vào: Đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động có xu hướng đảm bảo rằng chênh lệch điện áp giữa các đầu vào của nó bằng không..
Tuy nhiên, bất kỳ công thức nào cũng phải cần và đủ, để giới hạn toàn bộ tập hợp con các trường hợp tuân theo nó. Công thức trên, với tất cả “tính cổ điển” của nó, không cung cấp bất kỳ thông tin nào về đầu vào nào mà đầu ra “tìm cách gây ảnh hưởng”. Dựa vào đó, hóa ra op-amp dường như cân bằng điện áp ở đầu vào của nó, cung cấp điện áp cho chúng từ một nơi nào đó “từ bên trong”.
Nếu bạn xem xét cẩn thận các sơ đồ trong Hình. 4, bạn có thể thấy rằng OOS (thông qua Rooos) trong mọi trường hợp đều được khởi động từ đầu ra chỉ mộtđối với đầu vào đảo ngược, điều này cho chúng ta lý do để định dạng lại quy tắc này như sau: Điện áp tại đầu ra của op-amp, được bao phủ bởi OOS, có xu hướng đảm bảo rằng điện thế ở đầu vào đảo ngược bằng điện thế ở đầu vào không đảo.
Dựa trên định nghĩa này, “chính” khi bất kỳ op-amp nào có OOS được bật là đầu vào không đảo và “phụ” là đầu vào đảo ngược.
Khi mô tả hoạt động của op-amp, điện thế ở đầu vào đảo ngược của nó thường được gọi là “điểm 0 ảo” hoặc “điểm giữa ảo”. Bản dịch của từ “virtus” trong tiếng Latinh có nghĩa là “tưởng tượng”, “tưởng tượng”. Đối tượng ảo hoạt động gần giống với hành vi của các đối tượng tương tự của thực tế vật chất, tức là đối với tín hiệu đầu vào (do tác động của vòng phản hồi), đầu vào đảo ngược có thể được coi là kết nối trực tiếp với cùng điện thế mà đầu vào không đảo ngược. đã kết nối. Tuy nhiên, “số 0 ảo” chỉ là trường hợp đặc biệt chỉ xảy ra với nguồn cung cấp op-amp lưỡng cực. Khi sử dụng nguồn điện đơn cực (sẽ được thảo luận dưới đây) và trong nhiều mạch chuyển mạch khác, sẽ không có số 0 ở đầu vào không đảo hoặc không đảo. Do đó, hãy đồng ý rằng chúng tôi sẽ không sử dụng thuật ngữ này vì nó cản trở sự hiểu biết ban đầu về nguyên lý hoạt động của op-amp.
Từ quan điểm này, chúng tôi sẽ phân tích các sơ đồ được hiển thị trong Hình. 4. Đồng thời, để đơn giản hóa việc phân tích, chúng ta sẽ giả sử rằng các điện áp cung cấp vẫn là lưỡng cực, bằng nhau về giá trị (giả sử ± 15 V), với một điểm giữa (bus chung hoặc “mặt đất”), tương đối mà chúng ta sẽ đếm điện áp đầu vào và đầu ra. Ngoài ra, việc phân tích sẽ được thực hiện bằng dòng điện một chiều, bởi vì tín hiệu xoay chiều thay đổi tại mỗi thời điểm cũng có thể được biểu diễn dưới dạng mẫu của các giá trị dòng điện một chiều. Trong mọi trường hợp, phản hồi qua Rooc được bắt đầu từ đầu ra của op-amp đến đầu vào đảo ngược của nó. Sự khác biệt duy nhất là đầu vào nào được cung cấp điện áp đầu vào.
MỘT) đảo ngược bật (Hình 5).
Cơm. 5 Nguyên lý hoạt động của op-amp trong kết nối đảo ngược
Điện thế ở đầu vào không đảo bằng 0, bởi vì nó được kết nối với điểm giữa ("mặt đất"). Tín hiệu đầu vào bằng +1 V so với điểm giữa (từ GB) được đưa vào cực bên trái của điện trở đầu vào Rin. Giả sử rằng điện trở của Rooc và Rin bằng nhau và bằng 1 kOhm (tổng điện trở của chúng là 2 kOhm).
Theo Quy tắc 2, đầu vào đảo ngược phải có cùng điện thế với đầu vào không đảo, tức là 0 V. Do đó, điện áp +1 V được đặt vào Rin. Theo định luật Ohm, dòng điện sẽ chạy qua nó TÔIđầu vào= 1V / 1000 Ohm = 0,001 A (1 mA). Hướng dòng chảy của dòng điện này được thể hiện bằng mũi tên.
Vì Rooc và Rin được bao gồm trong bộ chia và theo Quy tắc 1, đầu vào của op-amp không tiêu thụ dòng điện, nên để điện áp bằng 0 V tại điểm giữa của bộ chia này, điện áp phải được đặt vào chốt bên phải của Rooc dấu trừ 1 V và dòng điện chạy qua nó TÔIôi cũng phải bằng 1 mA. Nói cách khác, một điện áp 2 V được đặt giữa cực trái Rin và cực phải Rooc, và dòng điện chạy qua bộ chia này là 1 mA (2 V / (1 kOhm + 1 kOhm) = 1 mA), tức là. TÔI đầu vào = TÔI ôi .
Nếu điện áp có cực âm được đặt vào đầu vào thì đầu ra của op-amp sẽ là điện áp có cực dương. Mọi thứ đều giống nhau, chỉ có những mũi tên chỉ dòng điện chạy qua Rooc và Rin sẽ hướng theo hướng ngược lại.
Do đó, nếu xếp hạng Rooc và Rin bằng nhau, thì điện áp ở đầu ra của op-amp sẽ bằng điện áp ở đầu vào của nó về độ lớn nhưng nghịch đảo về cực tính. Và chúng tôi đã có đảo ngược bộ lặp . Mạch này thường được sử dụng nếu cần đảo ngược tín hiệu thu được bằng cách sử dụng các mạch về cơ bản là bộ biến tần. Ví dụ, bộ khuếch đại logarit.
Bây giờ, hãy giữ giá trị Rin bằng 1 kOhm, tăng điện trở Rooc lên 2 kOhm với cùng tín hiệu đầu vào +1 V. Tổng điện trở của bộ chia Rooc + Rin đã tăng lên 3 kOhm. Để điện thế 0 V duy trì ở điểm giữa của nó (bằng điện thế của đầu vào không đảo), cùng một dòng điện (1 mA) phải chạy qua Rooc cũng như qua Rin. Do đó, điện áp rơi trên Rooc (điện áp ở đầu ra của op-amp) phải là 2 V. Ở đầu ra của op-amp, điện áp là âm 2 V.
Hãy tăng xếp hạng Rooc lên 10 kOhm. Bây giờ điện áp ở đầu ra của op-amp trong cùng các điều kiện khác sẽ là 10 V. Chà! Cuối cùng chúng tôi đã có đảo ngược bộ khuếch đại
! Điện áp đầu ra của nó lớn hơn điện áp đầu vào (hay nói cách khác là độ lợi Ku) gấp bao nhiêu lần điện trở Rooc lớn hơn điện trở Rin. Cho dù tôi có thề không sử dụng công thức đến mức nào đi chăng nữa, chúng ta vẫn hãy hiển thị điều này dưới dạng phương trình:
Ku = – Uout/ Uin = – Roos/ Rin. (2)
Dấu trừ ở phía trước phân số ở vế phải của phương trình chỉ có nghĩa là tín hiệu đầu ra nghịch đảo với tín hiệu đầu vào. Và không có gì hơn!
Bây giờ hãy tăng điện trở Rooc lên 20 kOhm và phân tích điều gì sẽ xảy ra. Theo công thức (2), với Ku = 20 và tín hiệu đầu vào là 1 V, đầu ra phải có điện áp 20 V. Nhưng thực tế không phải vậy! Trước đây, chúng tôi đã chấp nhận giả định rằng điện áp cung cấp cho op-amp của chúng tôi chỉ là ± 15 V. Nhưng thậm chí không thể đạt được 15 V (tại sao lại như vậy - thấp hơn một chút). “Bạn không thể nhảy quá đầu (điện áp cung cấp)!” Do lạm dụng định mức mạch như vậy, điện áp đầu ra của op-amp “nằm” so với điện áp cung cấp (đầu ra của op-amp chuyển sang trạng thái bão hòa). Cân bằng đẳng thức dòng điện qua bộ chia RoocRin ( TÔIđầu vào = TÔIôi) bị vi phạm, điện thế xuất hiện ở đầu vào đảo ngược khác với điện thế ở đầu vào không đảo. Quy tắc 2 không còn áp dụng nữa.
Đầu vào sức chống cự khuếch đại đảo ngược bằng điện trở Rin, vì toàn bộ dòng điện từ nguồn tín hiệu đầu vào (GB) chạy qua nó.
Bây giờ, hãy thay hằng số Rooc bằng một biến có giá trị danh nghĩa là 10 kOhm (Hình 6).
Cơm. 6 Mạch khuếch đại đảo ngược độ lợi biến thiên
Với vị trí bên phải (theo sơ đồ) của thanh trượt của nó thì độ lợi sẽ là Rooc / Rin = 10 kOhm / 1 kOhm = 10. Bằng cách di chuyển thanh trượt Roos sang trái (giảm điện trở), độ lợi của mạch sẽ giảm và cuối cùng, tại vị trí cực bên trái của nó, nó sẽ bằng 0, vì tử số trong công thức trên sẽ bằng 0 khi bất kì giá trị mẫu số. Đầu ra cũng sẽ bằng 0 đối với bất kỳ giá trị và cực tính nào của tín hiệu đầu vào. Mạch này thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh, ví dụ như trong các bộ trộn, trong đó mức tăng phải được điều chỉnh từ 0.
B) Không nghịch đảo bật (Hình 7).
Cơm. 7 Nguyên lý hoạt động của op-amp trong kết nối không đảo
Chân Rin bên trái được kết nối với điểm giữa (“mặt đất”) và tín hiệu đầu vào +1 V được cấp trực tiếp vào đầu vào không đảo. Vì các sắc thái của phân tích đã được “nhai” ở trên nên ở đây chúng ta sẽ chỉ chú ý đến những khác biệt đáng kể.
Ở giai đoạn phân tích đầu tiên, chúng tôi cũng sẽ chấp nhận các điện trở Rooc và Rin bằng nhau và thành phần là 1 kOhm. Bởi vì ở đầu vào không đảo thì điện thế là +1 V, sau đó theo Quy tắc 2, điện thế (+1 V) tương tự phải ở đầu vào đảo (thể hiện trong hình). Để làm được điều này, phải có điện áp +2 V ở cực bên phải của điện trở Rooc (đầu ra op-amp). TÔIđầu vào Và TÔIôi, bằng 1 mA, lúc này chạy qua điện trở Rooc và Rin theo chiều ngược lại (hiển thị bằng mũi tên). Chúng ta làm được rồi không nghịch đảo bộ khuếch đại với mức tăng là 2, vì tín hiệu đầu vào +1 V tạo ra tín hiệu đầu ra +2 V.
Kỳ lạ phải không? Các giá trị giống như trong kết nối đảo ngược (điểm khác biệt duy nhất là tín hiệu được áp dụng cho một đầu vào khác) và khả năng khuếch đại là rõ ràng. Chúng ta sẽ xem xét điều này một lát sau.
Bây giờ chúng tôi tăng xếp hạng Rooc lên 2 kOhm. Để duy trì sự cân bằng dòng điện TÔIđầu vào = TÔIôi và điện thế của đầu vào đảo ngược là +1 V, đầu ra của op-amp phải là +3 V. Ku = 3 V / 1 V = 3!
Nếu chúng ta so sánh các giá trị của Ku cho kết nối không đảo ngược với kết nối đảo ngược, có cùng xếp hạng Rooc và Rin, thì hóa ra mức tăng trong mọi trường hợp đều lớn hơn một. Ta rút ra công thức:
Ku = Uout/Uin + 1 = (Rooc/Rin) + 1 (3)
Tại sao chuyện này đang xảy ra? Vâng, rất đơn giản! OOS hoạt động theo cách tương tự như với kết nối đảo ngược, nhưng theo Quy tắc 2, điện thế của đầu vào không đảo luôn được cộng vào điện thế của đầu vào đảo trong kết nối không đảo.
Vì vậy, với kết nối không đảo ngược, bạn không thể đạt được mức tăng 1? Tại sao không thể - nó có thể. Hãy giảm xếp hạng Rooc, tương tự như cách chúng tôi đã phân tích Hình. 6. Khi giá trị của nó bằng 0 - đoản mạch đầu ra bằng đầu vào đảo ngược (Hình 8, A), theo Quy tắc 2, đầu ra sẽ có điện áp sao cho điện thế của đầu vào đảo ngược bằng điện thế của đầu vào không đảo, tức là +1 V. Chúng ta nhận được: Ku = 1 V / 1 V = 1 (!) Chà, vì đầu vào đảo ngược không tiêu thụ dòng điện và không có sự khác biệt tiềm năng giữa nó và đầu ra, nên không có dòng điện chạy trong mạch này.
Cơm. 8 Sơ đồ mạch kết nối op-amp làm bộ theo dõi điện áp
Rin trở nên hoàn toàn dư thừa, bởi vì nó được kết nối song song với tải mà đầu ra của op-amp phải hoạt động và dòng điện đầu ra của nó sẽ chạy qua nó hoàn toàn vô ích. Điều gì xảy ra nếu bạn rời Rooc nhưng loại bỏ Rin (Hình 8, B)? Sau đó, trong công thức khuếch đại Ku = Rooc / Rin + 1, điện trở Rin về mặt lý thuyết trở nên gần vô cực (tất nhiên là không phải trên thực tế, vì có rò rỉ trên bo mạch và dòng điện đầu vào của op-amp, mặc dù không đáng kể , vẫn bằng 0 là không bằng) và tỷ lệ Rooc/Rin bằng 0. Chỉ còn lại một trong công thức: Ku = + 1. Có thể đạt được mức tăng nhỏ hơn một cho mạch này không? Không, ít hơn sẽ không hoạt động trong mọi trường hợp. Bạn không thể bỏ qua đơn vị “thêm” trong công thức tăng lợi cho một con dê quanh co...
Sau khi loại bỏ tất cả các điện trở “phụ”, chúng ta có được mạch điện không nghịch đảo bộ lặp , thể hiện trong hình. 8, V.
Thoạt nhìn, sơ đồ như vậy không có ý nghĩa thực tế: tại sao chúng ta cần một "mức tăng" duy nhất và thậm chí không nghịch đảo - sao, bạn không thể gửi tín hiệu đi xa hơn ??? Tuy nhiên, những kế hoạch như vậy được sử dụng khá thường xuyên và đây là lý do tại sao. Theo Quy tắc 1, dòng điện không chạy vào đầu vào op-amp, tức là trở kháng đầu vào Tín hiệu không đảo ngược là rất lớn - tương tự hàng chục, hàng trăm và thậm chí hàng nghìn MOhm (áp dụng tương tự cho mạch trong Hình 7)! Nhưng điện trở đầu ra rất thấp (một phần của Ohm!). Đầu ra của op-amp đang “phồng hết sức”, theo Quy tắc 2, cố gắng duy trì cùng một điện thế ở đầu vào đảo ngược cũng như ở đầu vào không đảo. Hạn chế duy nhất là dòng điện đầu ra cho phép của op-amp.
Nhưng từ thời điểm này, chúng ta sẽ chuyển sang một bên một chút và xem xét vấn đề dòng điện đầu ra op-amp chi tiết hơn một chút.
Đối với hầu hết các op-amp được sử dụng rộng rãi, các thông số kỹ thuật chỉ ra rằng điện trở tải kết nối với đầu ra của chúng không được vượt quá ít hơn 2 kOhm. Nhiều hơn - bao nhiêu tùy thích. Đối với số lượng nhỏ hơn nhiều, nó là 1 kOhm (K140UD...). Điều này có nghĩa là trong điều kiện xấu nhất: điện áp nguồn tối đa (ví dụ: ±16 V hoặc tổng cộng là 32 V), tải được kết nối giữa đầu ra và một trong các đường ray nguồn và điện áp đầu ra tối đa của cực đối diện, một điện áp khoảng 30 V sẽ được đặt vào tải, trong trường hợp này, dòng điện qua nó sẽ là: 30 V / 2000 Ohm = 0,015 A (15 mA). Không quá ít, nhưng cũng không quá nhiều. May mắn thay, hầu hết các op-amp thông thường đều có tính năng bảo vệ dòng điện đầu ra tích hợp - dòng điện đầu ra tối đa thông thường là 25 mA. Việc bảo vệ ngăn chặn quá nhiệt và hỏng hóc của op-amp.
Nếu điện áp cung cấp không phải là mức tối đa cho phép thì điện trở tải tối thiểu có thể giảm tương ứng. Giả sử, với nguồn điện 7,5...8 V (tổng 15...16 V), nó có thể là 1 kOhm.
TRONG) vi phân bật (Hình 9).
Cơm. 9 Nguyên lý hoạt động của op-amp trong kết nối vi sai
Vì vậy, giả sử rằng với cùng mức xếp hạng Rin và Rooc bằng 1 kOhm, cùng một điện áp bằng +1 V được đặt vào cả hai đầu vào của mạch (Hình 9, A). Vì điện thế ở hai phía của điện trở Rin bằng nhau (điện áp trên điện trở bằng 0) nên không có dòng điện chạy qua nó. Điều này có nghĩa là dòng điện qua điện trở Rooc cũng bằng không. Tức là hai điện trở này không thực hiện bất kỳ chức năng nào. Về bản chất, chúng tôi thực sự có một người theo dõi không đảo ngược (so sánh với Hình 8). Theo đó, ở đầu ra chúng ta sẽ nhận được điện áp tương tự như ở đầu vào không đảo, tức là +1 V. Hãy thay đổi cực tính của tín hiệu đầu vào ở đầu vào đảo ngược của mạch (bật GB1) và áp dụng âm 1 V (Hình 9, B). Bây giờ một điện áp 2 V được đặt vào giữa các chân Rin và dòng điện chạy qua nó TÔIđầu vào= 2 mA (Tôi hy vọng rằng không cần phải mô tả chi tiết tại sao lại như vậy nữa?). Để bù lại dòng điện này, dòng điện 2 mA cũng phải chạy qua Rooc. Và để làm được điều này, đầu ra của op-amp phải có điện áp +3 V.
Đây là lúc xuất hiện tiếng “cười toe toét” ác ý của đơn vị bổ sung trong công thức tính mức tăng của bộ khuếch đại không đảo. Hóa ra là với cái này giản thể Trong chuyển mạch vi sai, sự chênh lệch về mức tăng sẽ làm dịch chuyển vĩnh viễn tín hiệu đầu ra theo lượng điện thế ở đầu vào không đảo. Một vấn đề với! Tuy nhiên, “Ngay cả khi bị ăn thịt, bạn vẫn có ít nhất hai lựa chọn.” Điều này có nghĩa là bằng cách nào đó chúng ta cần cân bằng lợi ích của các thể vùi đảo ngược và không đảo ngược để “vô hiệu hóa” phần bổ sung này.
Để thực hiện điều này, chúng ta sẽ áp dụng tín hiệu đầu vào cho đầu vào không đảo không trực tiếp mà thông qua bộ chia Rin2, R1 (Hình 9, B). Chúng ta cũng hãy chấp nhận giá trị 1 kOhm của chúng. Bây giờ ở đầu vào không đảo ngược (và do đó cũng ở đầu vào đảo ngược) của op-amp sẽ có điện thế +0,5 V, dòng điện sẽ chạy qua nó (và Rooc) TÔIđầu vào = TÔIôi= 0,5 mA, để đảm bảo đầu ra của op-amp phải có điện áp bằng 0 V. Phù! Chúng tôi đã đạt được những gì chúng tôi muốn! Nếu tín hiệu ở cả hai đầu vào của mạch có độ lớn và cực tính bằng nhau (trong trường hợp này là +1 V, nhưng điều tương tự cũng đúng với âm 1 V và đối với mọi giá trị kỹ thuật số khác), thì đầu ra op-amp sẽ duy trì ở mức 0. điện áp bằng với sự khác biệt trong các tín hiệu đầu vào.
Hãy kiểm tra lý do này bằng cách áp tín hiệu phân cực âm trừ 1 V vào đầu vào đảo ngược (Hình 9, D). trong đó TÔIđầu vào = TÔIôi= 2 mA, trong đó đầu ra phải là +2 V. Mọi thứ đã được xác nhận! Mức tín hiệu đầu ra tương ứng với sự khác biệt giữa các đầu vào.
Tất nhiên, nếu Rin1 và Rooc (tương ứng là Rin2 và R1) bằng nhau thì chúng ta sẽ không nhận được Gain. Để làm điều này, bạn cần tăng xếp hạng của Rooc và R1, như đã được thực hiện khi phân tích lần bật op-amp trước đó (tôi sẽ không lặp lại) và điều đó sẽ nghiêm ngặt tỷ lệ sau đây được quan sát:
Rooc/Rin1 = R1/Rin2. (4)
Chúng ta nhận được những lợi ích thiết thực nào từ sự hòa nhập như vậy? Và chúng ta có một đặc tính đáng chú ý: điện áp đầu ra không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của tín hiệu đầu vào nếu chúng bằng nhau về độ lớn và cực tính. Chỉ có tín hiệu chênh lệch (vi sai) được gửi đến đầu ra. Điều này giúp có thể khuếch đại các tín hiệu rất nhỏ trên nền nhiễu ảnh hưởng như nhau đến cả hai đầu vào. Ví dụ: tín hiệu từ micrô động trên nền nhiễu từ mạng tần số công nghiệp 50 Hz.
Tuy nhiên, thật không may, trong thùng mật ong này lại có một con ruồi trong lọ thuốc mỡ. Thứ nhất, sự bình đẳng (4) phải được tuân thủ rất nghiêm ngặt (đến phần mười và đôi khi đến phần trăm của một phần trăm!). Nếu không, sẽ xuất hiện sự mất cân bằng của dòng điện tác động trong mạch và do đó, ngoài các tín hiệu lệch pha (“ngược pha”), các tín hiệu kết hợp (“cùng pha”) cũng sẽ được khuếch đại.
Hãy hiểu bản chất của các thuật ngữ này (Hình 10).
Cơm. 10 Chuyển pha tín hiệu
Pha tín hiệu là giá trị đặc trưng cho độ lệch của điểm tham chiếu chu kỳ tín hiệu so với điểm tham chiếu thời gian. Vì cả gốc thời gian và gốc thời gian đều được chọn tùy ý nên pha của một định kỳ Tín hiệu không có ý nghĩa vật lý. Tuy nhiên, độ lệch pha giữa hai định kỳ tín hiệu là đại lượng có ý nghĩa vật lý; nó phản ánh độ trễ của một trong các tín hiệu so với tín hiệu kia. Những gì được coi là sự khởi đầu của thời kỳ không quan trọng. Điểm bắt đầu của khoảng thời gian có thể được lấy là giá trị 0 với độ dốc dương. Có thể - tối đa. Mọi thứ đều nằm trong khả năng của chúng tôi.
Trong bộ lễ phục. 9 màu đỏ biểu thị tín hiệu gốc, màu xanh lá cây - dịch chuyển ¼ chu kỳ so với tín hiệu gốc và màu xanh lam - ½ chu kỳ. Nếu chúng ta so sánh các đường cong màu đỏ và màu xanh với các đường cong trong hình. 2, B thì có thể thấy chúng tương hỗ với nhau nghịch đảo. Do đó, “tín hiệu cùng pha” là các tín hiệu trùng với nhau tại mỗi điểm và “tín hiệu ngược pha” là nghịch đảo nhau trong tương đối với nhau.
Đồng thời, khái niệm sự đảo ngược rộng hơn khái niệm giai đoạn, bởi vì cái sau chỉ áp dụng cho các tín hiệu định kỳ, lặp lại thường xuyên. Và khái niệm sự đảo ngượcáp dụng cho bất kỳ tín hiệu nào, kể cả các tín hiệu không định kỳ, chẳng hạn như tín hiệu âm thanh, chuỗi kỹ thuật số hoặc điện áp không đổi. ĐẾN giai đoạn là một đại lượng nhất quán thì tín hiệu phải tuần hoàn ít nhất trong một khoảng thời gian nhất định. Mặt khác, cả pha và chu kỳ đều trở thành trừu tượng toán học.
Thứ hai, đầu vào đảo ngược và không đảo ngược trong kết nối vi sai, có xếp hạng bằng nhau Rooc = R1 và Rin1 = Rin2, sẽ có điện trở đầu vào khác nhau. Nếu điện trở đầu vào của đầu vào đảo ngược chỉ được xác định bởi xếp hạng Rin1, thì đầu vào không đảo được xác định bởi xếp hạng tuần tựđã bật Rin2 và R1 (bạn quên rằng đầu vào của op-amp không tiêu thụ dòng điện phải không?). Trong ví dụ trên, chúng sẽ lần lượt là 1 và 2 kOhm. Và nếu chúng ta tăng Rooc và R1 để có được tầng khuếch đại hoàn chỉnh, thì sự khác biệt sẽ còn tăng đáng kể hơn: với Ku = 10 - tương ứng là 1 kOhm và tối đa 11 kOhm!
Thật không may, trong thực tế họ thường đặt xếp hạng Rin1 = Rin2 và Rooc = R1. Tuy nhiên, điều này chỉ được chấp nhận nếu nguồn tín hiệu cho cả hai đầu vào đều ở mức rất thấp. trở kháng đầu ra. Mặt khác, nó tạo thành một bộ chia có điện trở đầu vào của một tầng khuếch đại nhất định và vì hệ số phân chia của các “bộ chia” đó sẽ khác nhau nên kết quả rất rõ ràng: bộ khuếch đại vi sai có các giá trị điện trở như vậy sẽ không thực hiện chức năng của nó triệt tiêu các tín hiệu chế độ chung (kết hợp) hoặc sẽ thực hiện chức năng này kém.
Một cách để giải quyết vấn đề này có thể là sự bất bình đẳng về giá trị của các điện trở được kết nối với đầu vào đảo và không đảo của op-amp. Cụ thể, sao cho Rin2 + R1 = Rin1. Một điểm quan trọng khác là đạt được sự tuân thủ chính xác về sự bình đẳng (4). Theo quy định, điều này đạt được bằng cách chia R1 thành hai điện trở - một hằng số, thường là 90% giá trị mong muốn và một biến (R2), điện trở của nó là 20% giá trị mong muốn (Hình 11, A) .
Cơm. 11 tùy chọn cân bằng bộ khuếch đại vi sai
Đường dẫn thường được chấp nhận, nhưng một lần nữa, với phương pháp cân bằng này, mặc dù hơi nhỏ, trở kháng đầu vào của đầu vào không đảo sẽ thay đổi. Tùy chọn bao gồm một điện trở điều chỉnh (R5) nối tiếp với Rooc (Hình 11, B) ổn định hơn nhiều, vì Rooc không tham gia vào việc hình thành điện trở đầu vào của đầu vào đảo ngược. Điều chính là duy trì tỷ lệ mệnh giá của chúng, tương tự như tùy chọn “A” (Rooc / Rin1 = R1 / Rin2).
Vì chúng ta bắt đầu nói về chuyển mạch vi sai và đề cập đến bộ lặp, tôi muốn mô tả một mạch thú vị (Hình 12).
Cơm. 12 Mạch tín hiệu đảo/không đảo có thể chuyển đổi
Tín hiệu đầu vào được cấp đồng thời cho cả hai đầu vào của mạch (đảo ngược và không đảo). Giá trị của tất cả các điện trở (Rin1, Rin2 và Rooc) đều bằng nhau (trong trường hợp này, hãy lấy giá trị thực của chúng: 10...100 kOhm). Đầu vào không đảo của op-amp có thể được kết nối với bus chung bằng công tắc SA.
Ở vị trí đóng của phím (Hình 12, A), điện trở Rin2 không tham gia vào hoạt động của mạch (dòng điện chỉ chạy qua nó một cách “vô ích” TÔIvx2 từ nguồn tín hiệu đến bus chung). Chúng tôi nhận được đảo ngược lặp lại với mức tăng bằng âm 1 (xem Hình 6). Nhưng khi mở khóa SA (Hình 12, B), chúng ta nhận được bộ lặp không đảo ngược với mức tăng bằng +1.
Nguyên lý hoạt động của mạch này có thể được thể hiện theo một cách hơi khác. Khi công tắc SA đóng, nó hoạt động như một bộ khuếch đại đảo ngược có mức tăng bằng âm 1 và khi mở - đồng thời(!) vừa là bộ khuếch đại đảo ngược với mức tăng âm 1, vừa là bộ khuếch đại không đảo ngược với mức tăng +2, do đó: Ku = +2 + (–1) = +1.
Ở dạng này, mạch này có thể được sử dụng nếu, chẳng hạn, ở giai đoạn thiết kế, chưa xác định được cực tính của tín hiệu đầu vào (ví dụ: từ một cảm biến không có quyền truy cập trước khi thiết lập thiết bị). Nếu bạn sử dụng một bóng bán dẫn (ví dụ: bóng bán dẫn hiệu ứng trường) làm khóa, được điều khiển từ tín hiệu đầu vào bằng cách sử dụng so sánh(chúng ta sẽ thảo luận về nó dưới đây), chúng ta nhận được máy dò đồng bộ(bộ chỉnh lưu đồng bộ). Tất nhiên, việc triển khai cụ thể một sơ đồ như vậy vượt ra ngoài phạm vi làm quen ban đầu với hoạt động của op-amp và một lần nữa chúng tôi sẽ không xem xét nó một cách chi tiết ở đây.
Bây giờ chúng ta hãy xem nguyên tắc tổng hợp các tín hiệu đầu vào (Hình 13, A), đồng thời tìm hiểu xem giá trị của các điện trở Rin và Rooc trong thực tế là bao nhiêu.
Cơm. 13 Nguyên lý hoạt động của bộ cộng nghịch đảo
Chúng tôi lấy bộ khuếch đại đảo ngược đã được thảo luận ở trên làm cơ sở (Hình 5), chỉ có điều chúng tôi kết nối không phải một mà là hai điện trở đầu vào Rin1 và Rin2 với đầu vào của op-amp. Hiện tại, vì mục đích “huấn luyện”, chúng tôi chấp nhận điện trở của tất cả các điện trở, bao gồm cả Rooc, bằng 1 kOhm. Chúng tôi đưa tín hiệu đầu vào bằng +1 V vào các cực bên trái Rin1 và Rin2. Dòng điện bằng 1 mA chạy qua các điện trở này (hiển thị bằng các mũi tên hướng từ trái sang phải). Để duy trì cùng một điện thế ở đầu vào đảo ngược như ở đầu vào không đảo (0 V), một dòng điện phải chạy qua điện trở Rooc bằng tổng dòng điện đầu vào (1 mA + 1 mA = 2 mA), được biểu thị bằng một mũi tên chỉ theo hướng ngược lại (từ phải sang trái), mà đầu ra của op-amp phải có điện áp âm 2 V.
Có thể đạt được kết quả tương tự (điện áp đầu ra trừ 2 V) nếu đặt điện áp +2 V vào đầu vào của bộ khuếch đại đảo ngược (Hình 5) hoặc định mức Rin giảm đi một nửa, tức là. lên tới 500 Ohm. Hãy tăng điện áp đặt vào điện trở Rin2 lên +2 V (Hình 13, B). Ở đầu ra, chúng ta nhận được điện áp âm 3 V, bằng tổng điện áp đầu vào.
Không thể có hai đầu vào mà có thể nhiều như mong muốn. Nguyên lý hoạt động của mạch này sẽ không thay đổi so với điều này: điện áp đầu ra trong mọi trường hợp sẽ tỷ lệ thuận với tổng đại số (có tính đến dấu!) của dòng điện đi qua các điện trở nối với đầu vào đảo ngược của op -amp (tỷ lệ nghịch với xếp hạng của chúng), bất kể số lượng của chúng.
Tuy nhiên, nếu các tín hiệu bằng +1 V và âm 1 V được đưa vào đầu vào của bộ cộng nghịch đảo (Hình 13, B), thì dòng điện chạy qua chúng sẽ theo các hướng khác nhau, chúng sẽ được bù lẫn nhau và đầu ra sẽ là 0 V. Qua điện trở Rooc trong trường hợp này sẽ không có dòng điện chạy qua. Nói cách khác, dòng điện chạy qua Rooc được tính tổng bằng đại số đầu vào dòng chảy.
Một điểm quan trọng cũng nảy sinh từ điều này: trong khi chúng tôi đang hoạt động với điện áp đầu vào nhỏ (1...3 V), đầu ra của op-amp được sử dụng rộng rãi cũng có thể cung cấp dòng điện như vậy (1...3 mA) cho Rooc và vẫn còn thứ gì đó cho tải kết nối với đầu ra của op-amp. Nhưng nếu điện áp tín hiệu đầu vào tăng đến mức tối đa cho phép (gần với điện áp nguồn), thì toàn bộ dòng điện đầu ra sẽ đi vào Rooc. Sẽ không còn gì cho tải. Và ai cần một tầng khuếch đại hoạt động “cho chính nó”? Ngoài ra, giá trị của các điện trở đầu vào chỉ bằng 1 kOhm (theo đó, xác định điện trở đầu vào của tầng khuếch đại đảo ngược), yêu cầu dòng điện quá lớn chạy qua chúng, làm tải nặng nguồn tín hiệu. Do đó, trong các mạch thực tế, điện trở Rin được chọn không nhỏ hơn 10 kOhm, nhưng tốt nhất là không quá 100 kOhm, để với mức tăng nhất định, Rooc không được đặt ở giá trị quá cao. Mặc dù các giá trị này không phải là tuyệt đối mà chỉ là gần đúng, như người ta nói, “như một phép tính gần đúng đầu tiên” - mọi thứ đều phụ thuộc vào sơ đồ cụ thể. Trong mọi trường hợp, việc dòng điện vượt quá 5...10% dòng điện đầu ra tối đa của op-amp cụ thể này chạy qua Rooc là điều không mong muốn.
Tín hiệu tổng cũng có thể được cung cấp cho đầu vào không đảo. Hóa ra bộ cộng không đảo. Về nguyên tắc, mạch như vậy sẽ hoạt động giống hệt như một bộ cộng nghịch đảo, đầu ra của mạch này sẽ là tín hiệu tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào và tỷ lệ nghịch với giá trị của điện trở đầu vào. Tuy nhiên, trong thực tế nó được sử dụng ít thường xuyên hơn vì có chứa "cào" cần được tính đến.
Vì Quy tắc 2 chỉ áp dụng cho đầu vào đảo ngược, có “điện thế ảo bằng 0”, nên đầu vào không đảo sẽ có điện thế bằng tổng đại số của các điện áp đầu vào. Do đó, điện áp đầu vào hiện diện ở một trong các đầu vào sẽ ảnh hưởng đến điện áp cung cấp cho các đầu vào khác. Không có “tiềm năng ảo” ở đầu vào không đảo ngược! Do đó, cần phải sử dụng thêm các thủ thuật thiết kế mạch.
Cho đến nay, chúng ta đã xem xét các mạch dựa trên op-amps có OOS. Điều gì xảy ra nếu phản hồi bị loại bỏ hoàn toàn? Trong trường hợp này chúng tôi nhận được so sánh(Hình 14), tức là một thiết bị so sánh giá trị tuyệt đối của hai điện thế ở đầu vào của nó (từ tiếng Anh so sánh- so sánh). Đầu ra của nó sẽ là điện áp tiếp cận một trong các điện áp cung cấp, tùy thuộc vào tín hiệu nào lớn hơn tín hiệu kia. Thông thường, tín hiệu đầu vào được áp dụng cho một trong các đầu vào và đầu vào còn lại là điện áp không đổi để so sánh với nó (cái gọi là “điện áp tham chiếu”). Nó có thể là bất cứ thứ gì, kể cả điện thế bằng 0 (Hình 14, B).
Cơm. 14 Sơ đồ mạch kết nối op-amp làm bộ so sánh
Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều tốt như vậy “ở vương quốc Đan Mạch”... Điều gì xảy ra nếu điện áp giữa các đầu vào bằng 0? Về lý thuyết, đầu ra cũng phải bằng 0, nhưng trên thực tế - không bao giờ. Nếu điện thế ở một trong các đầu vào thậm chí lớn hơn một chút so với điện thế của đầu vào kia, thì điều này đã đủ để xảy ra hiện tượng tăng điện áp hỗn loạn ở đầu ra do nhiễu ngẫu nhiên gây ra ở đầu vào của bộ so sánh.
Trong thực tế, bất kỳ tín hiệu nào cũng “nhiễu” bởi vì không thể có một lý tưởng theo định nghĩa. Và trong khu vực gần điểm có điện thế bằng nhau của các đầu vào, một chồng tín hiệu đầu ra sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ so sánh thay vì một chuyển mạch rõ ràng. Để chống lại hiện tượng này người ta thường đưa vào một mạch so sánh độ trễ bằng cách tạo PIC dương yếu từ đầu ra sang đầu vào không đảo (Hình 15).
Cơm. 15 Nguyên lý hoạt động trễ trong bộ so sánh do PIC
Hãy phân tích hoạt động của sơ đồ này. Điện áp cung cấp của nó là ±10 V (để đo tốt). Điện trở Rin là 1 kOhm và Rpos là 10 kOhm. Điện thế trung điểm được chọn làm điện áp tham chiếu cung cấp cho đầu vào đảo ngược. Đường cong màu đỏ hiển thị tín hiệu đầu vào đến chân trái Rin (đầu vào cơ chế bộ so sánh), màu xanh lam - điện thế ở đầu vào không đảo của tín hiệu op-amp và màu xanh lá cây - đầu ra.
Trong khi tín hiệu đầu vào có cực âm thì đầu ra có điện áp âm, thông qua Rpos, được cộng với điện áp đầu vào theo tỷ lệ nghịch với giá trị của các điện trở tương ứng. Kết quả là điện thế của đầu vào không đảo trong toàn bộ phạm vi giá trị âm cao hơn 1 V (ở giá trị tuyệt đối) so với mức tín hiệu đầu vào. Ngay khi điện thế của đầu vào không đảo bằng điện thế của đầu vào đảo (đối với tín hiệu đầu vào, giá trị này sẽ là + 1 V), điện áp ở đầu ra của op-amp sẽ bắt đầu chuyển từ cực âm đến tích cực. Tổng điện thế ở đầu vào không đảo sẽ bắt đầu giống như tuyết lở càng trở nên tích cực hơn, hỗ trợ quá trình chuyển đổi đó. Kết quả là, bộ so sánh chỉ đơn giản là “sẽ không nhận thấy” những dao động nhiễu nhỏ trong tín hiệu đầu vào và tín hiệu tham chiếu, vì chúng sẽ có biên độ nhỏ hơn nhiều bậc so với “bước” điện thế được mô tả ở đầu vào không đảo trong quá trình chuyển mạch.
Khi tín hiệu đầu vào giảm, việc chuyển đổi ngược tín hiệu đầu ra của bộ so sánh sẽ xảy ra ở điện áp đầu vào âm 1 V. Sự chênh lệch này giữa các mức tín hiệu đầu vào dẫn đến chuyển đổi đầu ra của bộ so sánh, trong trường hợp của chúng ta bằng tổng 2 V, được gọi là độ trễ. Điện trở Rpos so với Rin càng lớn (độ sâu của POS càng nhỏ), độ trễ chuyển mạch càng thấp. Vì vậy, ở Rpos = 100 kOhm, nó sẽ chỉ là 0,2 V và ở Rpos = 1 Mohm - 0,02 V (20 mV). Độ trễ (độ sâu của PIC) được chọn dựa trên điều kiện hoạt động thực tế của bộ so sánh trong một mạch cụ thể. Trong một số trường hợp sẽ có rất nhiều 10 mV và trong một số trường hợp, 2 V là không đủ.
Thật không may, không phải mọi op-amp và không phải trong mọi trường hợp đều có thể được sử dụng làm bộ so sánh. Các vi mạch so sánh chuyên dụng được sản xuất để kết hợp giữa tín hiệu analog và tín hiệu số. Một số trong số chúng chuyên dùng để kết nối với các vi mạch TTL kỹ thuật số (597CA2), một số - với các vi mạch ESL kỹ thuật số (597CA1), nhưng hầu hết đều được gọi như vậy. “bộ so sánh cho ứng dụng rộng rãi” (LM393/LM339/K554CA3/K597CA3). Sự khác biệt chính của chúng so với op-amps là thiết kế đặc biệt của tầng đầu ra, được chế tạo trên một bóng bán dẫn thu mở (Hình 16).
Cơm. 16 Giai đoạn đầu ra của bộ so sánh được sử dụng rộng rãi
và kết nối của nó với điện trở tải
Điều này đòi hỏi việc sử dụng bắt buộc của bên ngoài tải điện trở(R1), nếu không có tín hiệu đầu ra về mặt vật lý thì đơn giản là không thể tạo thành mức đầu ra cao (dương). Điện áp +U2 mà điện trở tải được kết nối có thể khác với điện áp cung cấp +U1 của chính chip so sánh. Điều này cho phép các phương tiện đơn giản cung cấp tín hiệu đầu ra ở mức mong muốn - có thể là TTL hoặc CMOS.
Ghi chú Trong hầu hết các bộ so sánh, một ví dụ có thể là LM393 kép (LM193/LM293) hoặc có thiết kế mạch giống hệt nhau, nhưng quad LM339 (LM139/LM239), bộ phát của bóng bán dẫn giai đoạn đầu ra được kết nối với cực nguồn âm, điều này phần nào hạn chế phạm vi ứng dụng của chúng. Về vấn đề này, tôi muốn thu hút sự chú ý đến bộ so sánh LM31 (LM111/LM211), một chất tương tự của nó là 521/554CA3 trong nước, trong đó cả bộ thu và bộ phát của bóng bán dẫn đầu ra đều được kết nối riêng biệt, có thể được kết nối với các điện áp khác với điện áp cung cấp của chính bộ so sánh. Hạn chế duy nhất và tương đối của nó là chỉ có một trong gói 8 chân (đôi khi là 14 chân). |
Cho đến nay, chúng ta đã xem xét các mạch trong đó tín hiệu đầu vào được cung cấp cho (các) đầu vào thông qua Rin, tức là. tất cả họ đều bộ chuyển đổiđầu vào điện áp trong ngày nghỉ Vôn như nhau. Trong trường hợp này, dòng điện đầu vào chạy qua Rin. Điều gì xảy ra nếu điện trở của nó được lấy bằng 0? Mạch sẽ hoạt động giống hệt như bộ khuếch đại đảo ngược đã thảo luận ở trên, chỉ có điện trở đầu ra của nguồn tín hiệu (Rout) sẽ đóng vai trò là Rin và chúng ta sẽ nhận được bộ chuyển đổiđầu vào hiện hành V. ngày nghỉ Vôn(Hình 17).
Cơm. 17 Mạch chuyển đổi dòng điện sang điện áp trong op-amp
Vì điện thế ở đầu vào đảo ngược giống như ở đầu vào không đảo (trong trường hợp này bằng “số 0 ảo”) nên toàn bộ dòng điện đầu vào ( TÔIđầu vào) sẽ chảy qua Rooc giữa đầu ra của nguồn tín hiệu (G) và đầu ra của op-amp. Điện trở đầu vào của mạch như vậy gần bằng 0, điều này cho phép chế tạo micro/milimét dựa trên nó, hầu như không ảnh hưởng đến dòng điện chạy qua mạch đo được. Có lẽ hạn chế duy nhất là phạm vi điện áp đầu vào op-amp cho phép, không được vượt quá. Với sự trợ giúp của nó, bạn cũng có thể xây dựng, ví dụ, bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp photodiode tuyến tính và nhiều mạch khác.
Chúng tôi đã kiểm tra các nguyên tắc hoạt động cơ bản của op-amp trong các mạch khác nhau để đưa nó vào. Vẫn còn một câu hỏi quan trọng: họ dinh dưỡng.
Như đã đề cập ở trên, op-amp thường chỉ có 5 chân: hai đầu vào, một đầu ra và hai chân nguồn, dương và âm. Trong trường hợp chung, sử dụng nguồn lưỡng cực, nghĩa là nguồn điện có ba cực có điện thế: +U; 0; –U.
Một lần nữa, hãy xem xét cẩn thận tất cả các số liệu trên và thấy rằng một đầu ra riêng biệt của điểm giữa trong op-amp KHÔNG ! Đơn giản là nó không cần thiết cho hoạt động của mạch bên trong của họ. Trong một số mạch, đầu vào không đảo được kết nối với điểm giữa, tuy nhiên, đây không phải là quy tắc.
Kể từ đây, áp đảo số đông op-amps hiện đại được thiết kế để cung cấp năng lượng ĐƠC CỰC căng thẳng! Một câu hỏi hợp lý được đặt ra: “Tại sao chúng ta lại cần dinh dưỡng lưỡng cực,” nếu chúng ta mô tả nó một cách ngoan cố và nhất quán đáng ghen tị trong các bức vẽ?
Hóa ra nó đơn giản rất thoải mái nhằm mục đích thực tiễn vì những lý do sau:
A) Để đảm bảo đủ dòng điện và điện áp đầu ra xoay qua tải (Hình 18).
Cơm. 18 Dòng điện đầu ra chạy qua tải dành cho các tùy chọn nguồn op-amp khác nhau
Hiện tại, chúng ta sẽ không xem xét các mạch đầu vào (và OOS) của các mạch được hiển thị trong hình (“hộp đen”). Chúng ta hãy chấp nhận rằng một số loại tín hiệu hình sin đầu vào được cung cấp cho đầu vào (hình sin màu đen trên đồ thị) và đầu ra tạo ra tín hiệu hình sin tương tự, được khuếch đại tương ứng với hình sin có màu đầu vào trên đồ thị).
Khi kết nối tải Rload. giữa đầu ra của op-amp và điểm kết nối giữa của bộ nguồn (GB1 và GB2) - Hình. Trong hình 18, A, dòng điện chạy qua tải đối xứng với điểm giữa (tương ứng là nửa sóng đỏ và xanh), biên độ của nó là cực đại và biên độ điện áp tại Rload. cũng là mức tối đa có thể - nó có thể đạt tới hầu hết điện áp cung cấp. Dòng điện từ nguồn điện có cực tương ứng được đóng lại thông qua op-amp, Rload. và nguồn điện (các đường màu đỏ và màu xanh biểu thị dòng điện theo hướng tương ứng).
Do điện trở trong của nguồn điện op-amp rất thấp nên dòng điện đi qua tải chỉ bị giới hạn bởi điện trở của nó và dòng điện đầu ra tối đa của op-amp, thường là 25 mA.
Khi cấp nguồn cho op-amp bằng điện áp đơn cực như xe buýt chung Thông thường, cực âm (trừ) của nguồn điện được chọn để kết nối với cực tải thứ hai (Hình 18, B). Bây giờ dòng điện qua tải chỉ có thể chạy theo một hướng (được hiển thị bằng đường màu đỏ), hướng thứ hai đơn giản là không có nguồn gốc từ đâu. Nói cách khác, dòng điện qua tải trở nên không đối xứng (dòng điện).
Không thể nói rõ ràng rằng lựa chọn này là xấu. Ví dụ: nếu tải là đầu động, thì điều này chắc chắn có hại cho nó. Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng trong đó việc kết nối tải giữa đầu ra op-amp và một trong các đường ray nguồn (thường là cực âm) không chỉ được chấp nhận mà còn là cách duy nhất khả thi.
Nếu bạn vẫn cần đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua tải bằng nguồn đơn cực, thì bạn phải cách ly nó với đầu ra của op-amp bằng tụ điện C1 (Hình 18, B).
B) Để cung cấp dòng điện cần thiết cho đầu vào đảo ngược, cũng như sự ràng buộc tín hiệu đầu vào cho một số tùy tiện đã chọn mức độ, Đã được chấp nhậnđối với tham chiếu (không) - cài đặt chế độ hoạt động của op-amp cho dòng điện một chiều (Hình 19).
Cơm. 19 Kết nối nguồn tín hiệu đầu vào cho các tùy chọn nguồn op-amp khác nhau
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các tùy chọn để kết nối các nguồn tín hiệu đầu vào, loại trừ kết nối tải.
Việc kết nối đầu vào đảo ngược và không đảo ngược với điểm kết nối giữa của nguồn điện (Hình 19, A) đã được xem xét khi phân tích các mạch đã trình bày trước đó. Nếu đầu vào không đảo không tiêu thụ dòng điện và chỉ chấp nhận điện thế trung điểm, thì dòng điện sẽ chạy qua nguồn tín hiệu (G) và Rin mắc nối tiếp, đóng qua nguồn điện tương ứng! Và vì điện trở trong của chúng không đáng kể so với dòng điện đầu vào (nhỏ hơn Rin nhiều bậc) nên nó hầu như không ảnh hưởng đến điện áp cung cấp.
Do đó, với nguồn điện đơn cực cho op-amp, bạn có thể dễ dàng hình thành điện thế cung cấp cho đầu vào không đảo của nó bằng cách sử dụng bộ chia R1R2 (Hình 19, B, C). Giá trị điện trở điển hình của bộ chia này là 10...100 kOhm và rất nên tắt điện trở thấp hơn (kết nối với bus âm chung) bằng tụ điện 10...22 µF để giảm đáng kể ảnh hưởng gợn sóng điện áp cung cấp trên tiềm năng của như vậy nhân tạo điểm giữa.
Nhưng việc kết nối nguồn tín hiệu (G) với điểm giữa nhân tạo này là điều cực kỳ không mong muốn vì có cùng dòng điện đầu vào. Hãy tìm ra nó. Ngay cả với định mức bộ chia R1R2 = 10 kOhm và Rin = 10...100 kOhm, dòng điện đầu vào TÔIđầu vào tốt nhất sẽ là 1/10 và tệ nhất - lên tới 100% dòng điện đi qua dải phân cách. Do đó, điện thế ở đầu vào không đảo sẽ “nổi” một lượng bằng nhau khi kết hợp (cùng pha) với tín hiệu đầu vào.
Để loại bỏ ảnh hưởng lẫn nhau của các đầu vào với nhau khi tín hiệu DC được khuếch đại bằng kết nối này, nên bố trí một điện thế trung điểm nhân tạo riêng biệt cho nguồn tín hiệu, được tạo thành bởi điện trở R3R4 (Hình 19, B), hoặc, nếu AC tín hiệu được khuếch đại, nguồn tín hiệu phải được cách ly điện với đầu vào đảo ngược bằng tụ điện C2 (Hình 19, B).
Cần lưu ý rằng trong các mạch trên (Hình 18, 19), chúng tôi đã đưa ra giả định mặc định rằng tín hiệu đầu ra phải đối xứng qua điểm giữa của nguồn điện hoặc điểm giữa nhân tạo. Trong thực tế, điều này không phải lúc nào cũng cần thiết. Thông thường, bạn muốn tín hiệu đầu ra có cực dương hoặc cực âm chủ yếu. Do đó, không nhất thiết các cực dương và cực âm của nguồn điện phải bằng nhau về giá trị tuyệt đối. Một trong số chúng có thể có giá trị tuyệt đối nhỏ hơn đáng kể so với giá trị kia - chỉ chẳng hạn như để đảm bảo hoạt động bình thường của op-amp.
Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra: “Chính xác thì cái nào?” Để trả lời câu hỏi này, chúng ta hãy xem xét ngắn gọn phạm vi điện áp cho phép của tín hiệu đầu vào và đầu ra của op-amp.
Đối với bất kỳ op-amp nào, điện thế đầu ra không thể cao hơn tiềm năng của bus công suất dương và thấp hơn tiềm năng của bus công suất âm. Nói cách khác, điện áp đầu ra không thể vượt quá điện áp nguồn. Ví dụ: đối với op amp OPA277, điện áp đầu ra ở điện trở tải 10 kOhm thấp hơn 2 V so với điện áp nguồn dương và nhỏ hơn 0,5 V so với điện áp nguồn âm. mà đầu ra op amp không thể đạt được tùy thuộc vào các yếu tố nối tiếp như thiết kế mạch tầng đầu ra, điện trở tải, v.v.). Có những op amp có vùng chết tối thiểu, chẳng hạn như 50 mV trước điện áp đường ray điện ở mức tải 10 kOhm (đối với OPA340), tính năng này của op amp được gọi là “rail-to-rail” (R2R).
Mặt khác, đối với các op-amp có ứng dụng rộng rãi, tín hiệu đầu vào cũng không được vượt quá điện áp nguồn và đối với một số tín hiệu, nhỏ hơn chúng 1,5...2 V. Tuy nhiên, có những op-amps có mạch giai đoạn đầu vào cụ thể (ví dụ: cùng loại LM358/LM324), có thể hoạt động không chỉ từ mức cung cấp âm mà thậm chí còn “âm” 0,3 V, điều này tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho việc sử dụng chúng với nguồn cung cấp một cực có bus âm chung.
Cuối cùng chúng ta hãy nhìn và chạm vào những “con bọ nhện” này. Bạn thậm chí có thể đánh hơi và liếm nó. Tôi cho phép nó. Hãy xem xét các lựa chọn phổ biến nhất của họ dành cho những người mới bắt đầu làm quen với đài phát thanh nghiệp dư. Hơn nữa, nếu bạn phải hàn lại op-amps từ thiết bị cũ.
Các thiết kế op-amp cũ hơn nhất thiết phải có mạch bên ngoài để hiệu chỉnh tần số nhằm ngăn chặn hiện tượng tự kích thích được đặc trưng bởi sự hiện diện của các chân bổ sung. Do đó, một số op-amps thậm chí còn không “vừa” vào vỏ 8 chân (Hình 20, A) và được sản xuất dưới dạng kính kim loại tròn 12 chân, chẳng hạn như K140UD1, K140UD2, K140UD5 (Hình 0,20, B) hoặc gói DIP 14 chân, ví dụ: K140UD20, K157UD2 (Hình 20, B). Chữ viết tắt DIP là tên viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Gói kép trong dòng” và được dịch là “gói hai chân”.
Vỏ tròn bằng kính kim loại (Hình 20, A, B) được sử dụng làm hộp chính cho các op-amp nhập khẩu cho đến khoảng giữa những năm 70 và cho các op-amp trong nước cho đến giữa những năm 80 và hiện được sử dụng cho cái gọi là. đơn “quân sự” (“chấp nhận lần thứ 5”).
Đôi khi các op-amp trong nước được đặt trong các gói khá “lạ” vào thời điểm hiện tại: một gói bằng kim loại-kính hình chữ nhật 15 chân dành cho hybrid K284UD1 (Hình 20, D), trong đó khóa là chân thứ 15 bổ sung từ vụ án, và những người khác. Đúng, cá nhân tôi chưa thấy gói 14 chân phẳng (Hình 20, D) để đặt op-amps trong đó. Chúng được sử dụng cho các vi mạch kỹ thuật số.
Cơm. 20 trường hợp bộ khuếch đại hoạt động trong nước
Các op-amp hiện đại hầu hết chứa các mạch hiệu chỉnh trực tiếp trên chip, điều này có thể thực hiện được với số lượng chân tối thiểu (ví dụ: SOT23-5 5 chân cho một op-amp đơn - Hình 23). Điều này giúp có thể đặt hai đến bốn op-amp hoàn toàn độc lập (ngoại trừ các chân nguồn thông thường) được sản xuất trên một chip trong một gói.
Cơm. 21 Vỏ nhựa hai hàng của op-amps hiện đại để gắn đầu ra (DIP)
Đôi khi, bạn có thể tìm thấy các op-amps được đặt trong các gói 8 chân một hàng (Hình 22) hoặc 9 chân (SIP) - K1005UD1. SIP viết tắt là viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Gói đơn trong dòng” và được dịch là “gói một mặt”.
Cơm. 22 Vỏ nhựa một hàng của op-amps kép để gắn đầu ra (SIP-8)
Chúng được thiết kế để giảm thiểu không gian chiếm dụng trên bo mạch, nhưng thật không may, chúng đã “muộn”: vào thời điểm này, các gói gắn trên bề mặt (SMD - Surface Mounting Device) bằng cách hàn trực tiếp vào dấu vết của bo mạch đã trở nên phổ biến (Hình 2). 23). Tuy nhiên, đối với người mới bắt đầu, việc sử dụng chúng gặp nhiều khó khăn đáng kể.
Cơm. 23 trường hợp op-amps gắn trên bề mặt (SMD) nhập khẩu hiện đại
Rất thường xuyên, cùng một vi mạch có thể được nhà sản xuất “đóng gói” thành các gói khác nhau (Hình 24).
Cơm. 24 Tùy chọn để đặt cùng một con chip vào các vỏ khác nhau
Các chân của tất cả các vi mạch được đánh số tuần tự, tính từ cái gọi là. “phím” cho biết vị trí của chốt số 1. (Hình 25). TRONG bất kì trường hợp, nếu vỏ được định vị bằng dây dẫn Xô, chúng được đánh số theo thứ tự tăng dần chống lại theo chiều kim đồng hồ!
Cơm. 25 Sơ đồ chân của bộ khuếch đại hoạt động
trong các vỏ khác nhau (sơ đồ chân), nhìn từ trên xuống;
hướng đánh số được thể hiện bằng mũi tên
Trong hộp kính kim loại hình tròn, phím có dạng nhô ra ở một bên (Hình 25, A, B). Với vị trí của chiếc chìa khóa này, bạn có thể “cào” khổng lồ! Trong các gói 8 chân trong nước (302.8), khóa nằm đối diện với chân đầu tiên (Hình 25, A) và trong TO-5 nhập khẩu - đối diện với chân thứ tám (Hình 25, B). Trong các gói 12 chân, cả trong nước (302.12) và nhập khẩu, khóa được đặt giữa kết luận thứ nhất và thứ 12.
Thông thường, đầu vào đảo ngược, cả trong trường hợp kính kim loại tròn và DIP, được kết nối với chân thứ 2, không đảo ngược - với chân thứ 3, đầu ra - với chân thứ 6, trừ nguồn - đến chân thứ 4 và cộng nguồn - đến chân thứ 7 Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp ngoại lệ (có thể là một “cào” khác!) trong sơ đồ chân của OU K140UD8, K574UD1. Trong đó, việc đánh số pin được dịch chuyển một ngược chiều kim đồng hồ so với cách đánh số thường được chấp nhận cho hầu hết các loại khác, tức là. Chúng được kết nối với các thiết bị đầu cuối, như trong các trường hợp nhập khẩu (Hình 25, B) và việc đánh số tương ứng với các trường hợp trong nước (Hình 25, A).
Trong những năm gần đây, hầu hết các op-amp “dùng trong gia đình” bắt đầu được đặt trong vỏ nhựa (Hình 21, 25, B-D). Trong những trường hợp này, khóa là một phần lõm (điểm) đối diện với chốt đầu tiên hoặc một vết cắt ở cuối hộp giữa các chốt thứ nhất và thứ 8 (DIP-8) hoặc thứ 14 (DIP-14), hoặc một đường vát dọc theo nửa đầu của các chốt (Hình 21, ở giữa). Việc đánh số các chân trong những trường hợp này cũng chống lại theo chiều kim đồng hồ khi nhìn từ trên cao (có kết luận từ chính bạn).
Như đã đề cập ở trên, op-amp được hiệu chỉnh bên trong chỉ có năm chân, trong đó chỉ có ba chân (hai đầu vào và một đầu ra) thuộc về mỗi op-amp riêng lẻ. Điều này giúp có thể đặt hai op-amp hoàn toàn độc lập trên một tinh thể trong một gói 8 chân (ngoại trừ nguồn điện cộng và trừ, cần thêm hai chân) (Hình 25, D) và thậm chí bốn chân. trong gói 14 chân (Hình 25, D). Do đó, hầu hết các op-amps hiện được sản xuất dưới dạng ít nhất là kép, ví dụ: TL062, TL072, TL082, LM358 rẻ tiền và đơn giản, v.v. Cấu trúc bên trong hoàn toàn giống nhau, nhưng tăng gấp bốn lần - tương ứng là TL064, TL074, TL084 và LM324.
Liên quan đến thiết bị tương tự trong nước của LM324 (K1401UD2), có một "cào" khác: nếu trong LM324, điểm cộng của nguồn điện được kết nối với chân thứ 4 và điểm trừ - đến chân thứ 11, thì ở K1401UD2, đó là cách khác: điểm cộng của nguồn điện được kết nối với chân thứ 11 và điểm trừ - ở chân thứ 4. Tuy nhiên, sự khác biệt này không gây khó khăn gì cho việc đi dây. Vì sơ đồ chân của các chân op-amp hoàn toàn đối xứng (Hình 25, D), bạn chỉ cần xoay vỏ 180 độ để chân thứ 1 thay thế cho chân thứ 8. Đó là tất cả.
Một vài lời liên quan đến việc ghi nhãn op-amps nhập khẩu (và không chỉ op-amps). Đối với một số sự phát triển của 300 ký hiệu kỹ thuật số đầu tiên, thông thường người ta chỉ định nhóm chất lượng bằng chữ số đầu tiên của mã kỹ thuật số. Ví dụ: op-amps LM158/LM258/LM358, bộ so sánh LM193/LM293/LM393, bộ ổn định ba cực có thể điều chỉnh TL117/TL217/TL317, v.v. hoàn toàn giống nhau về cấu trúc bên trong, nhưng khác nhau về phạm vi hoạt động nhiệt độ. Đối với LM158 (TL117), phạm vi nhiệt độ hoạt động là từ âm 55 đến +125...150 độ C (được gọi là phạm vi “chiến đấu” hoặc quân sự), đối với LM258 (TL217) - từ âm 40 đến +85 độ (“ phạm vi công nghiệp) và cho LM358 (TL317) - từ 0 đến +70 độ (phạm vi hộ gia đình). Hơn nữa, giá của chúng có thể hoàn toàn không phù hợp với mức độ phân loại như vậy hoặc có thể khác nhau rất ít ( những cách định giá bí ẩn!). Vì vậy, bạn có thể mua chúng với bất kỳ nhãn hiệu nào phù hợp với túi tiền của người mới bắt đầu mà không cần phải theo đuổi “ba” đầu tiên.
Sau khi hết ba trăm dấu kỹ thuật số đầu tiên, các nhóm độ tin cậy bắt đầu được đánh dấu bằng các chữ cái, ý nghĩa của chúng được giải mã trong biểu dữ liệu (Bảng dữ liệu dịch theo nghĩa đen là “bảng dữ liệu”) cho các thành phần này.
Phần kết luận
Vì vậy, chúng tôi đã nghiên cứu “ABC” của hoạt động op-amp, bao gồm một số bộ so sánh nhỏ. Tiếp theo, bạn cần học cách đặt các từ, câu và toàn bộ “bài luận” (sơ đồ khả thi) có ý nghĩa từ những “chữ cái” này.
Đáng tiếc là “Không thể nắm bắt được sự bao la”. Nếu tài liệu được trình bày trong bài viết này giúp hiểu cách thức hoạt động của những “hộp đen” này, thì việc đi sâu hơn vào phân tích “sự lấp đầy” của chúng, ảnh hưởng của các đặc tính đầu vào, đầu ra và nhất thời, là nhiệm vụ của nghiên cứu nâng cao hơn. Thông tin về điều này được trình bày chi tiết và kỹ lưỡng trong nhiều tài liệu hiện có. Như ông nội William xứ Ockham từng nói: “Không nên nhân rộng các thực thể vượt quá mức cần thiết”. Không cần phải lặp lại những gì đã được mô tả rõ ràng. Bạn chỉ cần đừng lười biếng và đọc nó.
11. http://www.texnic.ru/tools/lekcii/electronika/l6/lek_6.html
Vì vậy, cho phép tôi từ biệt, với sự tôn trọng, v.v., tác giả Alexey Sokolyuk ()
