1. Ideāli uzlabojumi
PAŠREIZ - 1. Ideāli op-ampēri
IEPRIEKŠĒJAIS - Ideāls darbības pastiprinātājs Ievads
Ideāli uzlabojumi
Šajā sadaļā izmantota a sistēmas pieeja ideālu operatīvo pastiprinātāju pamatu prezentācijai. Tāpēc mēs uzskatām op-amp kā bloku ar ieejas un izejas termināliem. Pašlaik mēs nerūpējamies par atsevišķām elektroniskajām ierīcēm op-amp.
Op-amp ir pastiprinātājs, ko bieži nodrošina gan pozitīvie, gan negatīvie barošanas spriegumi. Tas ļauj izejas spriegumam svārstīties gan virs, gan zem zemes potenciāla. Op-amp atrod plašu pielietojumu daudzās lineārās elektroniskās sistēmās.
Nosaukums darbības pastiprinātājs ir atvasināts no viena no op-amp ķēdes sākotnējā lietojuma; veikt matemātisku operācijām analogajos datoros. Šo tradicionālo pielietojumu apspriež šajā nodaļā. Agrās opperi izmantoja vienu invertējošu ievadi. Pozitīva sprieguma maiņa pie ieejas izraisīja negatīvu izmaiņu izvadā.
Tādējādi, lai saprastu op-amp darbību, vispirms ir jāiepazīstas ar kontrolējamo (atkarīgo) avotu koncepciju, jo tie veido op-amp modeļa pamatu.
1.1 atkarīgie avoti
Atkarīgie (vai kontrolētie) avoti rada spriegumu vai strāvu, kuras vērtību nosaka spriegums vai strāva, kas atrodas citā ķēdes vietā. Turpretim pasīvās ierīces rada spriegumu vai strāvu, kuras vērtību nosaka spriegums vai strāva, kas atrodas tajā pašā vietā ķēdē. Gan neatkarīgie, gan atkarīgie spriegumi un strāvas avoti ir aktīvie elementi. Tas nozīmē, ka viņi spēj piegādāt kādu ārēju ierīci. Pasīvie elementi nespēj ģenerēt enerģiju, lai gan tie var uzglabāt enerģiju piegādāšanai vēlāk, kā tas ir kondensatoru un induktoru gadījumā.
Zemāk redzamajā attēlā ir attēlota ekvivalenta ķēdes konfigurācija, ko bieži izmanto ķēdes analīzē. Labākais
rezistors ir slodze. Mēs atradīsim šīs sistēmas spriegumu un strāvas pieaugumu. Sprieguma pieaugums, Av tiek definēts kā izejas sprieguma attiecība pret ieejas spriegumu. Līdzīgi, pašreizējais pieaugums, Ai ir izejas strāvas attiecība pret ieejas strāvu.
Attēls 1 - cietvielu pastiprinātāja ekvivalentā ķēde
Ieejas strāva ir:
Strāvu otrajā rezistorā, i1, ir atrodams tieši no Ohma likuma:
(2)
Pēc tam izejas spriegumu nosaka:
(3)
Vienādojumā (3) â € - norāda paralēlu rezistoru kombināciju. Izejas strāva ir atrodama tieši no Ohma likuma.
(4)
Tad spriegumu un strāvas pieaugumu konstatē, veidojot attiecības:
(5)
(6)
1.2 Darbības pastiprinātāja ekvivalentā shēma
Attēls 2- Darbības pastiprinātājs un līdzvērtīga ķēde
Figure 2 () attēlo operatīvā pastiprinātāja simbolu, un 2 (b) attēls parāda tās ekvivalentu ķēdi. Ievades termināli ir v+ un v-. Izejas ligzda ir vārā. Strāvas padeves savienojumi ir pie +V, -V un zemes termināliem. Bieži ir barošanas savienojumi no shematiskiem rasējumiem. Izejas sprieguma vērtību ierobežo +V un -V jo tie ir pozitīvākie un negatīvākie spriegumi ķēdē.
Modelis satur atkarīgu sprieguma avotu, kura spriegums ir atkarīgs no ieejas sprieguma atšķirības starp v+ un v-. Abi ieejas termināļi ir pazīstami kā nav apgriezts un apgriežot ieejas. Ideālā gadījumā pastiprinātāja jauda nav atkarīga no divu ieejas spriegumu lieluma, bet tikai uz to atšķirību. Mēs definējam diferenciālā ieejas spriegums, vd, kā atšķirību,
(7)
Izejas spriegums ir proporcionāls diferenciālā ieejas spriegumam, un mēs apzīmējam attiecību kā atvērtā cilpa pastiprinājumu, G. Tādējādi izejas spriegums ir
(8)
Piemēram, 
(E parasti ir maza amplitūda), ko piemēro neinvertējošajai ieejai ar apgrieztā termināla zemējumu, ražo 
pie izejas. Ja apgrieztā ieeja tiek ievadīta tādam pašam avota signālam, ka nav iegremdēts terminālis, tas ir izejas signāls 
.
Op-amp ieejas pretestība ir parādīta kā pretestība 2 attēlā (b).
Izejas pretestība attēlā ir attēlota kā pretestība, Ro.
Ideāls operētājsistēmas pastiprinātājs ir raksturots šādi:
Tās parasti ir labas tuvināšanās reālo opperu parametriem. Raksturīgo parametru tipiskie parametri ir:
Tādēļ ideālu op-amperu izmantošana reālu opperu tuvināšanai ir vērtīgs ķēdes analīzes vienkāršojums.
Izpētīsim, cik liela nozīme ir bezgalīgas peļņas gūšanai. Ja pārrakstām vienādojumu (8) 
šādi:
(9)
un ļaujiet G Tuvojas bezgalībai, mēs to redzam
(10)
Vienādojuma (10) rezultāti liecina, ka izejas spriegums nevar būt bezgalīgs. Izejas sprieguma vērtību ierobežo pozitīvās un negatīvās barošanas vērtības. Vienādojums (10) norāda, ka spriegumi abos terminālos ir vienādi:
(11)
Līdz ar to vienādojums (11) liek mums teikt, ka starp ieejas termināliem ir virtuāls īssavienojums.
Tā kā ideālā op-amp ieejas pretestība ir bezgalīga, strāva katrā ieejā, invertējošā terminālā un neinvertējošā terminālī ir nulle.
Ja lineāro pastiprināšanas režīmā tiek izmantoti reāli optieri, pastiprinājums ir ļoti liels, un vienādojums (11) ir labs tuvinājums. Tomēr vairākas lietojumprogrammas reāliem op-ampēriem izmanto ierīci nelineārā režīmā. Vienādojuma (11) tuvināšana šajās shēmās nav derīga.
Lai gan praktiskajos amperos ir augsts sprieguma pieaugums, šis pieaugums mainās atkarībā no frekvences. Šī iemesla dēļ op-amp parasti neizmanto 2 (a) attēlā parādītajā formā. Šī konfigurācija ir pazīstama kā atvērta cilpa, jo no izvades uz ievadi nav atgriezeniskās saites. Vēlāk mēs redzam, ka, lai gan atvērtās cilpas konfigurācija ir noderīga salīdzinošās lietojumprogrammās, biežāka lineāro lietojumprogrammu konfigurācija ir slēgtā cikla ķēde ar atgriezenisko saiti.
Ārējie elementi tiek izmantoti, lai “atgriezeniskā saite” ievadītu izejas signāla daļu. Ja atgriezeniskās saites elementi ir izvietoti starp izeju un invertējošo ieeju, slēgtās cilpas pastiprinājums tiek samazināts, jo daļa izejas tiek atņemta no ieejas. Mēs vēlāk redzēsim, ka atgriezeniskā saite ne tikai samazina kopējo pieaugumu, bet arī padara šo pieaugumu mazāk jutīgu pret G. vērtību. Ar atgriezenisko saiti slēgtā cikla pieaugums ir vairāk atkarīgs no atgriezeniskās saites ķēdes elementiem un mazāk no pamata opcijas. amp sprieguma pieaugums, G. Faktiski slēgtās cilpas pastiprinājums būtībā nav atkarīgs no G vērtības - tas ir atkarīgs tikai no ārējās ķēdes elementu vērtībām.
Attēls (3) ilustrē vienpakāpes negatīvās atsauksmes op-amp shēmu.
Attēls 3 - invertējošais op-amp
Tāpēc mēs analizēsim šo shēmu nākamajā sadaļā. Tagad ņemiet vērā, ka viens rezistors, RF, tiek izmantots, lai savienotu izejas spriegumu, vārā uz apgriezto ievadi, v-.
Vēl viens rezistors, Ra ir pievienots no apgrieztās ievades, v-, ieejas spriegumam, va. Trešais rezistors, R atrodas starp neinvertējošo ieeju un zemi.
Ķēdes, kas izmanto opperus, rezistorus un kondensatorus, var konfigurēt, lai veiktu daudzas noderīgas darbības, piemēram, summējot, atņemot, integrējot, diferencējot, filtrējot, salīdzinot un pastiprinot.
1.3 Analīzes metode
Mēs analizējam shēmas, izmantojot divas svarīgas ideālas op-amp;
- Spriegums starp v+ un v- ir nulle, vai v+ = v-.
- Pašreizējais gan v+ un v- termināls ir nulle.
Šie vienkāršie novērojumi noved pie jebkuras ideālas op-shēmas analīzes procedūras:
- Uzrakstiet Kirchhoff pašreizējo likuma mezgla vienādojumu neinvertējošajā terminālī, v+.
- Uzrakstiet Kirchhoff pašreizējo tiesību mezgla vienādojumu invertējošā terminālī, v-.
- Noteikt v+ = v- un atrisiniet vēlamos slēgtā cikla ieguvumus.
Piemērojot Kirhofa likumus, atcerieties, ka strāva abās v+ un v- termināls ir nulle.