1. Իդեալական op-amps
ԸՆԹԱԻԿ - 1. Իդեալական օպերատորներ
ՆԱԽՈՐԴ - Իդեալական գործառնական ուժեղացուցիչների ներածություն
Իդեալական op-amps
Այս բաժինը օգտագործում է համակարգեր մոտեցում ներկայացնել իդեալական գործառնական ուժեղացուցիչների հիմունքները: Որպես այդպիսին, մենք հաշվի ենք առնում op-amp- ն `որպես մուտքային եւ ելքային տերմինալների բլոկ: Մենք հիմա մտահոգված ենք op-amp- ի շրջանակներում անհատական էլեկտրոնային սարքերով:
OP-amp- ը ուժեղացուցիչ է, որը հաճախ աշխատում է ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական մատակարարման լարման: Սա թույլ է տալիս ելքային լարումը դեպի երկայնքի վերեւում եւ ստորերկրյա պոտենցիալը: OP-amp- ն լայն կիրառություն է գտնում բազմաթիվ գծային էլեկտրոնային համակարգերում:
Անունը գործառնական ուժեղացուցիչ ստացվում է op-amp սխեմաների բնօրինակ օգտագործումից. կատարել մաթեմատիկական գործողությունները անալոգային համակարգիչներում: Այս ավանդական կիրառությունը քննարկվում է այս գլխում: Վաղ օփփսը օգտագործեց մեկ ներարկիչի ներածություն: Ներածման դրական լարման փոփոխությունը արդյունքում բացասական փոփոխություն առաջացրեց:
Այսպիսով, հասկանալու op-amp- ի գործարկումը, անհրաժեշտ է նախ ծանոթացել վերահսկվող (կախյալ) աղբյուրների հայեցակարգին, քանի որ դրանք հիմք են հանդիսանում op-amp մոդելի հիմքի վրա:
1.1 կախված աղբյուրներից
Կախված (կամ վերահսկվող) աղբյուրները արտադրում են լարման կամ տատանում, որի արժեքը որոշվում է մի այլ վայրում առկա մի լարման կամ հոսանքի միջոցով: Ընդ որում, պասիվ սարքեր արտադրում են լարման կամ էլեկտրական հոսանք, որի արժեքը որոշվում է միեւնույն վայրում առկա մի լարման կամ էլեկտրական հոսանքի միջոցով: Անկախ եւ անկախ կախված լարման եւ ընթացիկ աղբյուրները ակտիվ տարրեր են: Այսինքն, նրանք կարող են զորություն տալ որոշ արտաքին սարքի վրա: Պասիվ տարրերը ի վիճակի չեն գեներացնելու ուժը, չնայած այն հանգամանքին, որ նրանք կարող են պահեստավորել էլեկտրաէներգիայի մատակարարումը հետագայում, ինչպես դա կարող է լինել կոնդենսատորների եւ ինդուկտորի դեպքում:
Ստորեւ ներկայացված նկարը ցույց է տալիս հաճախականության վերլուծության հաճախակի օգտագործվող ուժեղացուցիչ սարքավորման համարժեք միացումի կոնֆիգուրացիա: Լավագույնը
դիմադրություն է բեռը: Մենք կգտնենք այս համակարգի լարման եւ ընթացիկ շահույթը: Լարման շահույթը, Av- ը սահմանվում է որպես ելքային լարման հարաբերակցությունը մուտքային լարման: Նմանապես, ընթացիկ եկամուտը, Ai, արտադրության ներկա հաճախականության մուտքագրում է:
Գծապատկեր 1- Ամրապնդվող ամպուլացման սարքի համարժեք միացում
Ներածման ընթացքը հետեւյալն է.
Երկրորդ ռեզիստորի ներկաը, i1, հայտնաբերվում է ուղղակիորեն Օհմի օրենքից.
(2)
Արդյունքում ելքային լարումը տրվում է `
(3)
Հավասարում (3), ‖ նշում է ռեզիստորների զուգահեռ համադրություն: Ելքային հոսանքը հայտնաբերվում է անմիջապես Օհմի օրենքից:
(4)
Այնուհետեւ լարման եւ ընթացիկ շահույթները հայտնաբերվում են հարաբերությունները ձեւավորելու միջոցով.
(5)
(6)
1.2 Օպերացիոն ուժեղացուցիչի համարժեք շրջան
Նկար 2- գործառնական ուժեղացուցիչ եւ համարժեք միացում
Figure 2 (Ա) ներկայացնում է օպերացիոն ուժեղացուցիչի խորհրդանիշը, եւ Նկար 2 (բ) ցույց է տալիս դրա համարժեք միացում: Ներածման տերմինները v+ և v-. Արդյունքների տերմինը vդուրս. Էներգամատակարարման միացումներն առկա են +V, -V եւ հողային տերմինալները: Էներգամատակարարման կապերը հաճախ են լինում չհրապարակված սխեմատիկ գծագրերից: Արդյունքների լարման արժեքը սահմանափակվում է +V և -V քանի որ դրանք առավել դրական եւ բացասական լարվածություն են շրջանում:
Մոդելը պարունակում է կախված լարման աղբյուր, որի լարումը կախված է մուտքային լարման միջեւ եղած տարբերությունից v+ և v-. Երկու մուտքային տերմինալները հայտնի են որպես ոչ ինվերտինգ և inverting համապատասխանաբար: Իդեալում, ուժեղացուցիչի թողունակությունը կախված չէ երկու մուտքային հոսանքի չափերից, այլ միայն դրանց տարբերության վրա: Մենք սահմանում ենք դիֆերենցիալ մուտքային լարման, vd, որպես տարբերություն,
(7)
Արդյունքների լարումը համաչափ է դիֆերենցիալ մուտքային լարման նկատմամբ, եւ մենք սահմանում ենք այն հարաբերակցությունը, որպես բաց հանգույցի շահ, Գ: Այսպիսով, ելքային լարումը
(8)
Օրինակ, որպես ներդրում 
(E սովորաբար փոքր չափաբաժին է), որը կիրառվում է անջատման տերմինալով չվերադարձված ներդրման համար, արտադրվում է 
արտադրության մեջ: Երբ միեւնույն աղբյուրի ազդանշանը կիրառվում է անջատվող մուտքագրում, առանց հիմնավորող տերմինալով հիմնված, արտադրանքը 
.
Op-amp- ի մուտքի impedance ցուցադրվում է որպես դիմադրություն Նկար 2 (b):
Արտադրանքի թողունակությունը ներկայացված է որպես դիմադրության, Ro- ի:
Իդեալական օպերացիոն ուժեղացուցիչը բնութագրվում է հետեւյալ կերպ.
Սրանք սովորաբար լավ հարթություններ են իրական op-amps- ի պարամետրերին: Իրական op-amps- ի բնորոշ պարամետրերն են.
Այսպիսով, իրական op-amps- ի մոտ իդեալական op-amps- ի օգտագործումը հանդիսանում է արժեքավոր պարզեցում շրջանային վերլուծության համար:
Եկեք ուսումնասիրենք բաց հանգույցի շահույթի անսահմանությունը: Եթե մենք կրկնում ենք հավասարումը (8) 
Ինչպես նշված է հետեւյալում:
(9)
եւ թող G մոտեցումը անսահմանություն, մենք տեսնում ենք
(10)
Հավասարում (10) արդյունքներ, դիտելով, որ ելքային լարումը չի կարող անսահման լինել: Ելքային լարման արժեքը սահմանափակվում է դրական եւ բացասական էներգիայի մատակարարման արժեքներով: Հավասարակշռությունը (10) նշում է, որ երկու տերմինալների լարումները նույնն են.
(11)
Հետեւաբար, Հավասարության հավասարությունը (11) տանում է մեզ, ասենք, կա վիրտուալ մի կարճ միացում, մուտքի տերմինալների միջեւ:
Քանի որ իդեալական op-amp- ի մուտքի դիմադրությունը անսահման է, ներկաը յուրաքանչյուր մուտքագրում, inverting տերմինալը եւ ոչ- inverting տերմինալը զրո է:
Երբ իրական op-amps օգտագործվում են գծային ուժեղացման ռեժիմում, շահույթը շատ մեծ է, եւ հավասարումը (11) լավ մոտեցում է: Այնուամենայնիվ, իրական op-amps- ի մի քանի դիմումներ սարքը օգտագործում են ոչ գծային ռեժիմում: Հավասարության (11) մոտեցումը այդ սխեմաների համար վավեր չէ:
Չնայած գործնական op-amps- ն բարձր լարման շահույթ ունի, այս շահույթը տարբերվում է հաճախականությամբ: Այդ պատճառով Op-amp- ը սովորաբար չի օգտագործվում Նկար 2- ում (ա) ցուցադրված ձեւով: Այս կոնֆիգուրացիան հայտնի է որպես բաց օղակ, քանի որ մուտքի ելքից որեւէ արձագանք չկա: Հետագայում տեսնում ենք, որ բաց-օղակաձեւ կոնֆիգուրացիան օգտակար է համեմատական ծրագրերի համար, իսկ գծային ծրագրերի համար առավել տարածված կազմաձեւումը հետադարձ կապով փակ հանգույց է:
Արտաքին տարրերն օգտագործվում են ելքային ազդանշանի մի մասը մուտքին «հետադարձ կապի» համար: Եթե հետադարձ կապի տարրերը տեղադրվում են ելքի և հակադարձ մուտքի միջև, փակ օղակի շահույթը նվազում է, քանի որ ելքի մի մասը մուտքից հանում է: Հետագայում մենք կտեսնենք, որ հետադարձ կապը ոչ միայն նվազեցնում է ընդհանուր շահույթը, այլ նաև այն դարձնում է պակաս զգայուն G.- ի արժեքի նկատմամբ: Հետադարձ կապով փակ օղակի շահույթը կախված է ավելի շատ հետադարձ կապի տարրերից և ավելի քիչ հիմնական գործառույթից: ուժեղացուցիչ լարման շահում, Գ. Փաստորեն, փակ օղակի շահույթը, ըստ էության, անկախ է G- ի արժեքից, դա կախված է միայն արտաքին շղթայի տարրերի արժեքներից:
Գծապատկեր (3) նկարագրում է մի փուլ բացասական հետադարձ օպ-էլեկտրական սխեման:
Նկար 3- The inverting op-amp
Հետեւաբար, մենք կվերլուծենք այս սխեմայի հաջորդ բաժնում: Մինչ այժմ, նշենք, որ մեկ ռեզիստոր, RF, օգտագործվում է ելքային լարման միացումը, vդուրս դեպի ներթափանցման միջոցներ, v-.
Մեկ այլ դիմադրություն, Ra միացված է inverting մուտքագրումից, v-, մուտքային լարման, va. Երրորդ ռեզիստոր, R տեղադրված է ոչ անկանոն մուտքագրման եւ հողի միջեւ:
Օպ-ամպերի, ռեզիստորների եւ կոնդենսատորների օգտագործման սխեմաները կարող են կազմաձեւվել բազմաթիվ օգտակար գործողություններ կատարելու համար, ինչպիսիք են ամփոփումը, հանելը, ինտեգրումը, տարբերությունը, զտելը, համեմատելը եւ ուժեղացումը:
1.3 Վերլուծության մեթոդ
Մենք վերլուծում ենք սխեմաները, օգտագործելով երկու կարեւոր իդեալական op-amp հատկությունները:
- Լարման միջեւ v+ և v- կամ զրո v+ = v-.
- Ներկայությունը երկուսն էլ v+ և v- տերմինալը զրոյական է:
Այս պարզ դիտարկումները հանգեցնում են ցանկացած իդեալական op-amp սխեմայի վերլուծման ընթացակարգին.
- Գրեք Kirchhoff ընթացիկ իրավունքի հանգույցի հավասարումը ոչ-inverting տերմինալում, v+.
- Գրեք Kirchhoff ընթացիկ իրավունքի հանգույցի հավասարումը ինվերտային տերմինալում, v-.
- հավաքածու v+ = v- եւ լուծելու ցանկալի փակ հանգույցների շահույթը:
Կիրխհոֆի օրենքները կիրառելիս հիշեք, որ ներկայումս առկա է և՛ մեկը v+ և v- տերմինալը զրոյական է: