1. Идеални оп-засилувачи
АКТУЕЛНО - 1. Идеални оп-засилувачи
ПРЕТХОДНИ Идеални оперативни засилувачи Вовед
Идеални оп-засилувачи
Овој дел користи системи пристап за презентирање на основите на идеалните оперативни засилувачи. Како таква, оп-засилувачот ја сметаме како блок со влезни и излезни терминали. Ние во моментов не се занимаваме со индивидуалните електронски уреди во рамките на оп-засилувачот.
Оп-засилувач е засилувач кој често се напојува со позитивни и негативни напони за напојување. Ова им овозможува на излезниот напон да замав и над и под земјата потенцијал. Оп-засилувачот наоѓа широка примена во многу линеарни електронски системи.
Името оперативни засилувач е изведен од една од оригиналните употреби на кола за оп-амп; да се изврши математички операции во аналогни компјутери. Оваа традиционална апликација е дискутирана подоцна во ова поглавје. Раните оп-засилувачи користеа единствен инвертен влез. Позитивната промена на напонот на влезот предизвика негативна промена на излезот.
Оттука, за да се разбере операцијата на оперативниот систем, неопходно е прво да се запознае со концептот на контролирани (зависни) извори, бидејќи тие ја формираат основата на моделот op-amp.
1.1 зависни извори
Зависни (или контролирани) извори произведуваат напон или струја чија вредност се одредува со напон или струја што постојат на друга локација во колото. Спротивно на тоа, пасивните уреди создаваат напон или струја чија вредност се одредува со напон или струја што постојат на иста локација во колото. И независни и зависни напонски и тековни извори се активни елементи. Тоа е, тие се способни да испорачаат моќ на некој надворешен уред. Пасивните елементи не се способни да генерираат енергија, иако можат да ја складираат енергијата за испорака подоцна, како што е случајот со кондензаторите и намотките.
Сликата подолу илустрира еквивалентна колозна конфигурација на уред за засилување што често се користи во анализа на кола. Најдобрата
отпорник е товарот. Ние ќе го најдеме напонот и тековната добивка на овој систем. Напонот добива, Av е дефиниран како однос на излезниот напон до влезниот напон. Слично на тоа, тековната добивка, Ai е соодносот на излезна струја со влезната струја.
Слика 1 - Еквивалентно коло на солидна држава за засилување уред
Влезната струја е:
Тековната во вториот отпорник, i1, се наоѓа директно од законот на Ом:
(2)
Излезниот напон потоа се дава со:
(3)
Во равенката (3), ‖ означува паралелна комбинација на отпорници. Излезната струја се наоѓа директно од законот на Ом.
(4)
Напонските и тековните добивки потоа се наоѓаат преку формирање на соодносите:
(5)
(6)
1.2 Оперативен засилувач Еквивалентно коло
Слика 2 - Оперативен засилувач и еквивалентно коло
Fиграте 2 (А) претставува симбол за оперативниот засилувач, а Слика 2 (b) го покажува нејзиното еквивалентно коло. Влезните терминали се v+ v-. Излезниот терминал е vнадвор. Приклучоците за напојување се наоѓаат на +V, -V и земјата терминали. Приклучоците за напојување се често исфрлени од шематски цртежи. Вредноста на излезниот напон е ограничена со +V -V бидејќи тие се најпозитивни и негативни напони во колото.
Моделот содржи зависен извор на напон чиј напон зависи од разликата помеѓу влезниот напон помеѓу v+ v-. Двата влезни терминали се познати како не-инвертирање инверзија влезови соодветно. Идеално, излезот на засилувачот не зависи од големината на двата влезни напони, туку само од разликата меѓу нив. Ние ги дефинираме диференцијален влезен напон, vd, како разлика,
(7)
Излезниот напон е пропорционален на диференцијалниот влезен напон, а ние го одредуваме односот како јачина на отворен јамка, G. Така, излезниот напон е
(8)
Како пример, влез од 
(E обично е мала амплитуда) применета на не инвертирање на влезот со инвертираниот терминал втемелен, произведува 
на излезот. Кога истиот извор сигнал се примени на инвертирачкиот влез со заземјениот не-инвертен терминал, излезот е 
.
Влезната импеданса на op-amp е прикажана како отпор на Слика 2 (б).
Излезната импеданса е претставена на сликата како отпор, Ro.
Идеален оперативен засилувач се карактеризира како што следува:
Овие се обично добри приближувања на параметрите на реалните оп-засилувачи. Типични параметри на реалните оп-засилувачи се:
Затоа користењето на идеални оп-засилувачи за приближување на реалните оп-засилувачи е вредно поедноставување за анализа на кола.
Дозволете ни да ја истражиме импликацијата на отворената јамка која е бесконечна. Ако ја преработиме равенката (8) 
како што следува:
(9)
и нека G пристап до бесконечност, го гледаме тоа
(10)
Равенката (10) резултира со набљудување дека излезниот напон не може да биде бесконечен. Вредноста на излезниот напон е ограничена со позитивните и негативните вредности на напојувањето. Равенката (10) покажува дека напоните на двата терминали се исти:
(11)
Затоа, еднаквоста на равенката (11) нè води да кажеме дека постои виртуелен краток спој помеѓу влезните терминали.
Бидејќи влезниот отпор на идеалниот оп-засилувач е бесконечен, струјата во секој влез, инвертирајќи терминал и не-инвертирачки терминал, е нула.
Кога вистински оп-засилувачи се користат во режим на линеарна засилување, зголемувањето е многу големо, а равенката (11) е добра апроксимација. Сепак, неколку апликации за вистински оп-засилувачи го користат уредот во нелинеарен режим. Апроксимацијата на равенката (11) не важи за овие кола.
Иако практичните op-amps имаат висок напонски засилувач, оваа добивка варира со фреквенција. Поради оваа причина, оп-засилувачот обично не се користи во форма прикажана на Слика 2 (а). Оваа конфигурација е позната како отворена јамка, бидејќи нема повратни информации од излез до внесување. Подоцна ќе видиме дека, додека конфигурацијата со отворена јамка е корисна за компараторските апликации, почеста конфигурација за линеарни апликации е кругот со затворен циклус со повратни информации.
Надворешните елементи се користат за „повратна информација“ на дел од излезниот сигнал до влезот. Ако елементите за повратна информација се постават помеѓу излезот и инвертираниот влез, добивката на затворената јамка се намалува бидејќи дел од излезот се одзема од влезот. Laterе видиме подоцна дека повратните информации не само што ја намалуваат вкупната добивка, туку исто така ја прават таа добивка помалку чувствителна на вредноста на G. Со повратни информации, добивката на затворената јамка зависи повеќе од елементите на колото за повратни информации, а помалку од основната опција засилување на напонот на засилувачот, G. Всушност, добивката на затворена јамка е во суштина независна од вредноста на G-тоа зависи само од вредностите на елементите на надворешното коло.
Слика (3) илустрира едношалтерски коло за негативни повратни информации.
Слика 3 - инвертирање на op-amp
Затоа, во следниот дел ќе го анализираме ова коло. За сега, имајте во предвид дека еден отпорник, RF, се користи за поврзување на излезниот напон, vнадвор на инвертирачкиот влез, v-.
Друг отпорник, Ra е поврзан од инвертирачкиот влез, v-, до влезниот напон, va. Третиот отпорник, R се поставува помеѓу неинвертирачкиот влез и земјата.
Кола што користат оп-засилувачи, отпорници и кондензатори можат да се конфигурираат за да извршат многу корисни операции како што се собирање, одземање, интегрирање, диференцирање, филтрирање, споредување и засилување.
1.3 Метод на анализа
Ние ги анализираме коларите користејќи ги двете важни идеални карактеристики на op-amp:
- Напонот помеѓу v+ v- е нула, или v+ = v-.
- Тековната во двете v+ v- терминалот е нула.
Овие едноставни набљудувања доведуваат до постапка за анализа на било кој идеален коловоден опфат на следниов начин:
- Напишете ја равенката на тековните закони на Кирххоф на не-инвертирачкиот терминал, v+.
- Напишете ја рационалната нуклеарна равенка на Кирххоф на инвертирачкиот терминал, v-.
- Намести v+ = v- и да ги реши за посакуваните придобивки од затворен циклус.
При примена на законите на Кирхоф, запомнете дека струјата е во двете v+ v- терминалот е нула.