1. Ideal op-amps
ӨНӨӨДӨР - 1. Хамгийн тохиромжтой op-amps
PREVIOUS- Ideal Operational Amplifiers Танилцуулга
Ideal op-amps
Энэ хэсэг нь a систем Ideal Operational Amplifier-ийн үндсийг танилцуулах арга. Иймээс op-amp оролт, гаралтын терминал бүхий блок гэж үздэг. Одоо бид op-amp доторх цахим төхөөрөмжүүдэд санаа зовохгүй байна.
Ап-өсгөгч нь өсгөгч бөгөөд эерэг болон сөрөг хүчдэлийн аль алинаар тэжээгддэг. Энэ нь гаралт дээрх хүчдэлээс дээш болон доороосоо боломжит чадлаас хэтэрдэг. Op-amp нь олон шугаман цахим системд өргөн хэрэглээтэй байдаг.
Нэр үйл ажиллагааны өсгөгч op-amp хэлхээний анхны хэрэглээнүүдийн нэгээс үүссэн; математикийг гүйцэтгэх Үйл ажиллагаа аналог компьютер дээр. Энэ уламжлалт хэрэглээний талаархи энэ бүлэгт сүүлд хэлэлцэх болно. Эрт op-amps нь урвуу оролтын оролтыг ашигладаг. Оролтод эерэг хүчдэлийн өөрчлөлт нь гаралт дахь сөрөг өөрчлөлтийг үүсгэсэн.
Тиймээс op-amp-ийн ажиллагааг ойлгохын тулд эхлээд хяналттай (хамааралтай) эх сурвалжуудыг op-amp загварыг үндэслээд эхэлдэг байх хэрэгтэй.
1.1 хамааралтай эх сурвалжууд
Харгалзах (эсвэл хяналттай) эх үүсвэрүүд нь хэлхээн дэх өөр байршилд байгаа хүчдэл эсвэл одоогийн байгаа хүчдэл буюу гүйдэл үүсгэдэг. Үүний эсрэгээр идэвхгүй төхөөрөмжүүд нь хэлхээн дэх ижил байршилд хүчдэлтэй эсвэл одоогийн байгаа хүчдэлээр тодорхойлогддог хүчдэл, гүйдэл үүсгэдэг. Хараат болон хамааралтай хүчдэл ба одоогийн эх үүсвэрүүд нь идэвхтэй элементүүд юм. Өөрөөр хэлбэл, тэд гадны төхөөрөмж рүү хүчийг гаргаж чаддаг. Идэвхгүй элементүүд нь цахилгаан үүсгэх чадваргүй, харин конденсатор болон индукторуудтай адилаар эрчим хүчийг хадгалахад хүргэдэг.
Доорхи зурагт хэлхээний шинжилгээнд ихэвчлэн ашигладаг олшруулагч төхөөрөмжийг адилхан хэлхээний тохиргоог харуулав. Хамгийн зөв
резистор бол ачаалал юм. Бид энэ системийн хүчдэл ба гүйдлийн олзыг олох болно. Voltage gain, Av нь оролтын хүчдэлийн гаралтын хүчдэлийг хэлнэ. Үүнтэй адилаар, одоогийн олз, Ai нь гаралтын гүйдлийн харьцаа оролтын гүйдлийн харьцаа юм.
1 зураг - Хатуу-мундаг олшруулагч төхөөрөмжийн эквивалент хэлхээ
Оролтын урсгал нь:
Хоёр дахь эсэргүүцлийн гүйдэл, i1, Ом-ын хуулиас шууд олддог:
(2)
Гаралтын хүчдэл дараах байдлаар өгөгдсөн:
(3)
Тэгшитгэл (3) ‖ резисторуудын зэрэгцээ хослолыг заана. Гаралтын гүйдэл Ом-ийн хуулиас шууд олддог.
(4)
Хүчдэл ба одоогийн олзыг дараах харьцаагаар олно:
(5)
(6)
1.2 Operational Amplifier Equivalent Circuit
Зураг 2- Үйлдлийн өсгөгч ба эквивалент хэлхээ
F2 (a) үйл ажиллагааны өсгөгчийн тэмдэглэгээг танилцуулж, 2 (b) зураг нь ижил төстэй хэлхээг харуулж байна. Оролтын терминалууд нь v+ болон v-. Гаралтын терминал нь vгарч. Цахилгаан тэжээлийн холболтууд нь +V, -V болон газрын терминал. Цахилгаан хангамжийн холболтууд ихэвчлэн байдаг бүдүүвч зураглалаас хассан. Гаралтын хүчдэлийн утга нь +V болон -V Эдгээр нь хэлхээн дэх хамгийн эерэг, сөрөг хүчдэл юм.
Энэ загвар нь оролтын хүчдэлийн зөрүүгээс хамаарах хүчдэлийн эх үүсвэрийг агуулна v+ болон v-. Хоёр оролтын терминал нь хөндлөнгийн бус болон урвуугаар орц. Хамгийн сайн нь өсгөгч нь оролтын хүчдэлийн хэмжээнээс хамаардаггүй, зөвхөн тэдгээрийн хоорондох ялгаанаас хамаардаггүй. Бид үүнийг тодорхойлж байна дифференциал оролтын хүчдэл, vd, ялгаатай нь,
(7)
Гаралтын хүчдэл нь дифференциал оролтын хүчдэлтэй пропорциональ бөгөөд бид харьцангуй нээлттэй давталтаар харьцааг тодорхойлно. Г.
(8)
Жишээ нь, 
(E нь ихэвчлэн жижиг далайцтай) урвуу оролтын бус залгуурт суурилуулсан залруулгатай терминал дээр ашиглагддаг 
Гаралтын үед. Абсорбц бус төгсгөлтэй терминал дээр тулгуурласан оролтын залгуурт ижил эх дохио өгвөл гаралт нь 
.
Op-amp -ийн оролтын эсэргүүцэл нь Зураг 2 (b) -д харуулагддаггүй.
Үр дүнгийн эсэргүүцэл нь зураг дээр эсэргүүцэлтэй адил байна.
Хамгийн тохиромжтой ажиллагааны өсгөгч нь дараах байдлаар тодорхойлогдоно:
Эдгээр нь жинхэнэ op-amps-ийн параметрүүдийн хувьд сайн ойролцоо байна. Жинхэнэ op-amps-ийн ердийн параметрүүд нь:
Иймд op-amps-ыг ойролцоогоор ашиглах нь хамгийн тохиромжтой арга юм.
Нээлттэй хүрдний үр дүнг хязгааргүй тооцож үзье. Хэрэв бид тэгшитгэлийг дахин бичвэл (8) 
дараах байдлаар:
(9)
мөн зөвшөөрнө G хязгааргүй хандах, бид үүнийг хардаг
(10)
Тэгшитгэл (10) нь гаралтын хүчдэл хязгааргүй байж болохыг ажиглана. Гаралтын хүчдэлийн утга нь эерэг болон сөрөг хүчдэлийн нийлүүлэлтийн утгуудаар хязгаарлагддаг. Тэгшитгэл (10) нь хоёр терминал дээрх хүчдэл ижил байна гэдгийг харуулж байна:
(11)
Тэгэхээр тэгшитгэлийн тэгшитгэл (11) нь оролтын терминалуудын хоорондын виртуаль богино хэлхээтэй гэж хэлж болно.
Хамгийн тохиромжтой op-amp-ийн оролтын эсэргүүцэл хязгааргүй учраас оролт тус бүрийн гүйдэл, эргэх терминал болон урвуу залгаагүй терминал нь тэг юм.
Жинхэнэ op-amps шугаман олшруулалтын горимд ашиглагддаг бол олз нь маш том, Тэгшитгэл (11) нь сайн ойролцоо байна. Гэхдээ жинхэнэ op-amps-ийн хэд хэдэн програмууд нь төхөөрөмжийг шугаман бус горимд ашиглаж байна. Тэгшитгэл (11) -ийн ойролцоо нь эдгээр хэлхээнүүдэд хүчинтэй биш байна.
Хэдийгээр протоколууд нь өндөр хүчдэлтэй байдаг боловч энэ давтамж нь давтамжтай байдаг. Энэ шалтгааны улмаас op-amp нь 2 (a) зурагт үзүүлсэн маягтанд ихэвчлэн ашиглагддаггүй. Энэ тохиргоог нээлттэй давталт гэж нэрлэдэг. Учир нь оролтоос оруулга руу оруулах санал байхгүй байна. Нээлттэй давталт тохиргоо нь харьцуулах програмуудад ашигтай байхад, шугаман програмуудад зориулсан илүү нийтлэг тохиргоо нь эргүүлэгтэй хаалттай хэлхээ юм.
Гаднах элементүүд нь оролтын гаралтын дохионы нэг хэсгийг "хариу өгөхөд" ашиглагддаг. Хэрэв санал хүсэлтийн элементүүдийг гаралт ба урвуу оролтын хооронд байрлуулсан бол гаралтын хэсэг нь оролтоос хасах тул хаалттай хүрээний ашиг буурна. Санал хүсэлт нь нийт ашгийг бууруулаад зогсохгүй G-ийн утгад мэдрэмтгий бус мэдрэмжийг бий болгодог гэдгийг бид дараа нь харах болно. өсгөгч хүчдэлийн өсөлт, G. Үнэндээ хаалттай хэлхээний олз нь G-ийн утгаас хамааралгүй бөгөөд энэ нь зөвхөн гадаад хэлхээний элементүүдийн утгаас хамаарна.
Зураг (3) нь нэг шаттай сөрөг feedback op-amp хэлхээг харуулж байна.
3 зураг - Эсрэг эсэргүүцэл op-amp
Тиймээс бид энэ хэлхээг дараагийн хэсэгт задлан шинжилнэ. Одоогоор нэг резистор, RF, гаралтын хүчдэлийг холбоход хэрэглэгддэг, vгарч урвуу оролтын оролтод, v-.
Өөр нэг эсэргүүцэл, Ra нь урвуу оролтын оролтоос холбогдсон, v-, оролтын хүчдэлд, va. Гурав дахь эсэргүүцэл, R урвуу оролтын бус болон газар хооронд байрлуулна.
Дуусгах, хасах, нэгтгэх, ялгах, шүүх, харьцуулах, өсгөх зэрэг олон ашигтай ажиллагааг гүйцэтгэхийн тулд op-amps, резистор болон конденсаторыг ашиглана.
1.3 Шинжилгээний арга
Бид хамгийн чухал хоѐр чухал op-amp шинж чанаруудыг ашиглан схемийг шинжлэнэ.
- Хоорондох хүчдэл v+ болон v- нь тэг, эсвэл v+ = v-.
- Одоогийн аль алинд нь v+ болон v- терминал тэг байна.
Эдгээр энгийн ажиглалтууд нь ямар ч төгс op-amp хэлхээнд анализ хийх процедурыг дагана:
- Kirchhoff одоогийн хууль зангилааны тэгшитгэлийг урвуу бус терминалд оруулах, v+.
- Kirchhoff одоогийн хууль зангилааны тэгшитгэлийг урвуу залгах терминал дээр бичиж, v-.
- нь чансаанд v+ = v- мөн хүссэн хаалт-хүрэх үр дүнг шийдвэрлэх.
Кирхгофын хуулиудыг хэрэгжүүлэхдээ хоёрын аль алиных нь гүйдэл гэдгийг санаарай v+ болон v- терминал тэг байна.