Elektronisches Design - Was ist das Verstärkungsprinzip von Operationsverstärker?

Grundprinzip des Betriebsverstärkers

Der Operationsverstärker hat zwei Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme, wie in Abbildung 1-1 gezeigt. Die Eingangsklemme, die mit "" gekennzeichnet ist, ist "In-Phase-Eingangsklemme" anstelle positiver Klemme), und die andere Eingangsklemme, die mit "1" markiert ist, ist "inverse Eingangsklemme", die auch nicht negative Klemme genannt werden kann. Wenn die gleichen Signale von diesen beiden Eingangsklemmen nacheinander eingegeben werden, dann wird das Ausgangssignal mit der gleichen Spannung, aber entgegengesetzter Polarität am Ausgangsende erhalten: Der Signalausgang am Ausgangsende befindet sich in Phase mit dem Signal am In-Phase-Eingangsende und in Phase mit dem Signal am invertierenden Eingangsende.

Das an den Operationsverstärker angeschlossene Netzteil kann ein einzelnes Netzteil oder ein duales Netzteil sein. Der Operationsverstärker hat einige sehr interessante Features. Die flexible Anwendung dieser Funktionen kann viele einzigartige Anwendungen erhalten. Im Allgemeinen können diese Funktionen in zwei integriert werden:

1. Der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärker ist unendlich.

2. Der Eingangswiderstand des Operationsverstärker ist unendlich und der Ausgangswiderstand ist null.

Lassen Sie uns nun einen kurzen Blick darauf werfen, welche Schlussfolgerungen aufgrund der oben genannten beiden Merkmale gezogen werden können.

Grundprinzip des Betriebsverstärkers

Zunächst einmal ist der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärker unendlich, so lange die Eingangsspannung seines Eingangs nicht Null ist, hat die Ausgangsklemme die gleiche hohe Ausgangsspannung wie die positive oder negative Stromversorgung. Die Ausgangsspannung sollte unendlich sein, wird aber durch die Versorgungsspannung begrenzt.

Um genau zu sein, wenn die Eingangsspannung der In-Phase-Eingangsklemme höher als die der inversen Eingangsklemme ist, selbst wenn sie nur etwas höher ist, gibt die Ausgangsklemme des Operationsverstärker die gleiche Spannung wie die positive Versorgungsspannung aus; Umgekehrt, wenn die Eingangsspannung der invertierenden Eingangsklemme höher ist als die der In-Phase-Eingangsklemme, gibt die Ausgangsklemme des Operationsverstärker dieselbe Spannung wie die negative Versorgungsspannung aus (wenn der Operationsverstärker eine einzelne Stromversorgung verwendet, ist die Ausgangsspannung Null).

Zweitens, da der Verstärkungsfaktor unendlich ist, kann der Operationsverstärker nicht direkt als Verstärker verwendet werden. Das Ausgangssignal muss an den invertierenden Eingang zurückgegeben werden (negatives Feedback genannt), um seinen Verstärkungsfaktor zu reduzieren.

Wie in der linken Abbildung in Abbildung 1-3 gezeigt, wird R1 verwendet, um das Ausgangssignal an den invertierenden Eingang des Operationsverstärker zurückzugeben. Da der invertierende Eingang der Ausgangsspannung entgegengesetzt ist, verringert er den Verstärkungsfaktor der Schaltung. Es ist ein negativer Rückkopplungskreis, und der Widerstand RF wird auch negativer Rückkopplungswiderstand genannt.

"Abbildung 1-3: Rückkopplungswiderstandsverfahren des Betriebsverstärkers (links: inverse Verbindungsmethode) Abbildung 1-3: Rückkopplungswiderstandsverfahren des Betriebsverstärkers (links: inverse Verbindungsmethode, rechts: In-Phase-Verbindungsmethode)

Da der Eingang des Operationsverstärker unendlich ist, hat der Eingang des Operationsverstärker keinen Stromeingang und akzeptiert nur Spannung. Wenn wir uns vorstellen, dass es einen unendlichen Widerstand zwischen dem In-Phase-Eingang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärker gibt, kann die Spannung, die an beiden Enden des Widerstands angelegt wird, keinen Strom bilden. Ohne Strom wird es nach Ohms Gesetz keine Spannung an beiden Enden des Widerstands geben. Daher können wir denken, dass die Spannung an den beiden Eingängen des Operationsverstärker die gleiche ist (in diesem Fall ist die Spannung ein bisschen wie das Kurzschlüssen der beiden Eingänge mit einem Kabel, also nennen wir dieses Phänomen "virtuell short").