Rancangan Elektronik - Pemahaman asas penyembah operasi

Untuk belajar lebih baik tentang penyembah operasi, 16 soalan dan jawapan berikut boleh cepat memperkenalkan diri dengan dasar penyembah operasi.

1. Secara umum, akan ada perlawanan seimbang dalam sirkuit penyampai berbalik / dalam fasa. Apa fungsi lawan keseimbangan ini?

(1) Memberikan bias statik yang sesuai untuk transistor di dalam cip.

Sirkuit di dalam cip biasanya tersambung secara langsung, yang boleh secara automatik menyesuaikan titik kerja statik. Bagaimanapun, jika pin input tersambung secara langsung kepada bekalan kuasa atau tanah, fungsi penyesuaian automatik ia tidak normal, kerana transistor di dalam cip tidak boleh meningkatkan tenaga wayar tanah atau tarik ke bawah tenaga bekalan kuasa, yang membawa kepada cip tidak boleh memenuhi syarat-syarat pecah pendek maya dan maya, sirkuit perlu dianalisis secara terpisah.

(2) Untuk menghapuskan pengaruh semasa asas statik pada tensi output, magnitud patut seimbang dengan resistensi yang sama dengan laluan DC luaran pada dua terminal input, yang juga merupakan sebab bagi namanya.

2. Apa fungsi penyampai operasi proporsional dalam fasa dengan kondensator pada resisten balas balik[/ H1] (1) dan kondensator membentuk penapis laluan tinggi, yang sangat kuat untuk penyampilan frekuensi tinggi tempatan.

(2) Melindungi kegembiraan diri.

Pemahaman asas penyembah operasi

3. Apa akibatnya jika sirkuit penyampai dalam fasa penyampai operasi tidak tersambung dengan perlawanan keseimbangan?

Membakar penyembah operasi mungkin merusak penyembah operasi, dan perlawanan boleh memainkan peran pembahagian tenaga.

4. Peran apa yang boleh ditahan penangkap tarik turun bermain dalam menarik kapasitor pada input penyembah operasi?

Ia adalah untuk mendapatkan masalah balas balik positif dan balas balik negatif, yang bergantung pada sambungan khusus. Contohnya, jika saya mengambil isyarat tegangan input semasa dan isyarat tegangan output, dan kemudian mengambil wayar di hujung output untuk menyambungkannya ke seksyen input, kemudian disebabkan kekerasan di atas, sebahagian isyarat output mendapatkan nilai tegangan selepas melewati kekerasan, menutup tegangan input untuk mengurangi tegangan input, yang merupakan balas balik negatif. Kerana output isyarat dari sumber isyarat sentiasa konstan, isyarat output boleh diperbaiki dengan balas balik negatif.

5. Penampilkan operasi disambung ke dalam penyambung. Apa peran perlawanan selari RF pada kedua-dua hujung kondensator penyelesaian?

Penegang pembuangan digunakan untuk menghalang tekanan output daripada keluar dari kawalan.

6. Mengapa resistor dan kondensator biasanya disambung dalam siri pada input penyembah operasi?

Jika anda biasa dengan litar dalaman penyampai operasi, anda akan tahu bahawa tidak kira apa penyampai operasi terdiri dari beberapa transistor atau tabung MOS. Dalam ketiadaan komponen luaran, penyampai operasi adalah perbandingan. Apabila tekanan di terminal dalam fasa tinggi, ia akan output aras yang sama dengan tekanan positif, dan sebaliknya... Tetapi penyembah operasi ini kelihatan sedikit berguna. Hanya apabila sirkuit luaran terbentuk dalam bentuk balas balik, boleh amplifikasi operasi mempunyai fungsi amplifikasi, songsang dan sebagainya

7. Apa akibatnya jika lawan seimbang sirkuit amplifikasi dalam fasa bagi amplifikasi operasi salah?

(1) Terminal pembukaan fasa tidak seimbang, dan akan ada output bila input ialah 0. Apabila isyarat input input, nilai output sentiasa nombor tetap yang lebih besar (atau lebih kecil) daripada nilai output teori.

(2) Ralat disebabkan oleh bias input semasa tidak dapat dibuang.

8. Apakah faktor amplifikasi bagi amplifikasi operasi terintegrasi ideal, apakah impedance input, dan apa voltas antara input dalam fasa dan input terbalik?

Pembesar adalah tak terbatas, impedance input adalah tak terbatas, dan tekanan antara input arah yang sama dan input terbalik hampir sama (bukan 0!!! (10V di hujung bertentangan dan 9.99999v di hujung bertentangan)

Maafkan saya, kenapa pendapatan loop terbuka dari penyembah operasi yang ideal tidak terbatas?

(1) Ganjaran loop terbuka sebenar penyampai operasi adalah lebih dari 100000, yang sangat, sangat besar. Oleh itu, keuntungan loop terbuka penyembah operasi sebenar dibayangkan sebagai tak terbatas, dan tanah maya ditambah.

(2) Tanah maya berasal hanya untuk penyampai terbalik.

Dilihat dalam buku bahawa keuntungan loop terbuka bagi penyampai operasi tidak terbatas, sehingga apabila kita merancang sirkuit, keuntungan loop tertutup tidak boleh dibatasi oleh keuntungan loop terbuka, tetapi hanya bergantung pada komponen luaran. Ia adalah untuk mengorbankan keuntungan terbuka-loop besar untuk kestabilan keuntungan loop tertutup.

(3) Diturunkan bahawa tanah maya bukan sahaja penyampai terbalik apabila penyampai operasi disambung dengan balas balik negatif; Tiada tanah maya dalam balas balik positif.

(4) Ia dipahami dengan baik bahawa jika pendapatan kecil, untuk tekanan output, perbezaan antara tekanan yang dilaksanakan pada kedua-dua hujung penyampai operasi adalah relatif besar. Jika ia disambung dengan keadaan balas balik negatif, tekanan pada kedua-dua hujung penyampai operasi akan tidak konsisten, mengakibatkan ralat penyampilan.

(5) Ada dua syarat untuk menyadari "pendek maya" penyembah operasi:

1) pendapatan loop terbuka salah satu penyampai operasi seharusnya cukup besar;

2) akan ada litar balas negatif.

Pertama, kita tahu bahawa tekanan output Vo bagi penyampai operasi sama dengan perbezaan vid diantara tekanan input fasa positif dan tekanan input fasa terbalik darabkan dengan peningkatan loop terbuka satu penyampai operasi. Maksudnya, VO = vid * a = (VI - VI -) * a (1) kerana tenaga output amplifier operasi tidak akan melebihi tenaga bekalan kuasa dalam praktek, ia adalah nilai terbatas.

Dalam kes ini, jika a besar, (VI - VI -) mesti kecil; Jika (VI - VI -) adalah kecil kepada kadar tertentu, kita boleh mempertimbangkannya sebagai 0. Pada masa ini, akan ada VI = VI -, iaitu, tekanan pada input dalam fasa penyampai operasi sama dengan tekanan pada input terbalik, yang seolah-olah tersambung bersama-sama. Ini dipanggil "sirkuit pendek maya". Perhatikan bahawa mereka tidak benar-benar terhubung, dan ada perlawanan di antara mereka, yang mesti diingat.

Dalam perbincangan di atas, bagaimana kita dapat hasil dari "pendek maya"?

Titik permulaan kita ialah formula (1), yang merupakan ciri-ciri penyembah operasi. Tak ada masalah. Kita boleh yakin. Kemudian, kami membuat dua asumsi penting. Satu ialah tenaga output penyembah operasi terbatas, yang bukan masalah. Sudah tentu, output penyembah operasi tidak akan melebihi bekalan kuasa, jadi anggapan ini benar, jadi kita tidak akan menyebutnya di masa depan. Yang kedua adalah bahawa loop terbuka mendapatkan satu dari penyampai operasi adalah sangat besar.

A dari penyampai operasi biasa biasanya sehingga kuasa ke-6, ke-7 10 atau lebih tinggi. Anggapan ini biasanya bukan masalah, tetapi jangan lupa bahawa keuntungan loop terbuka sebenar penyembah operasi juga berkaitan dengan keadaan kerjanya. Jika anda meninggalkan kawasan linear, a tidak perlu besar. Oleh itu, asumsi kedua ini adalah syarat. Mari kita ingat ini dulu.

Oleh itu, kita tahu bahawa apabila gelung terbuka mendapatkan salah satu penyampai operasi besar, penyampai operasi boleh mempunyai "pendek maya". Tapi ini cuma kemungkinan, bukan automatik. Tiada siapa yang akan percaya bahawa dua input dari penyembah operasi adalah "pendek virtual" hanya boleh diselesaikan dalam sirkuit tertentu.

Keadaan untuk wujud "pendek maya" adalah:

1) pendapatan loop terbuka salah satu penyampai operasi seharusnya cukup besar;

2) akan ada litar balas negatif.

Selepas memahami syarat "pendek maya", kita boleh dengan mudah menilai apabila kita boleh dan tidak boleh menggunakan "pendek maya" untuk analisis sirkuit. Sebenarnya, syarat (1) adalah benar bagi kebanyakan penyembah operasi, dan kunci bergantung pada kawasan kerja.

Jika ia adalah litar dalam buku, hakimlah dengan hitungan; Jika ia adalah sirkuit sebenar, anda boleh tahu sama ada tekanan output amplifier operasi adalah masuk akal dengan mengukur instrumen. Situasi lain berkaitan dengan "pendek maya" dipanggil "tanah maya", iaitu "pendek maya" apabila terminal input dibawah, yang bukan situasi baru.

Beberapa buku mengatakan bahawa "pendek maya" hanya boleh digunakan dalam keadaan balas negatif dalam. Saya rasa ini tidak tepat. Saya rasa pemikiran yang mendasarkan ialah bahawa dalam kes feedback negatif dalam, op amp lebih mungkin bekerja di kawasan linear. Tapi ini tidak benar. Apabila isyarat input terlalu besar, op amp dengan balas balik negatif dalam masih memasuki ketepuan.

Oleh itu, ia patut dihukum dengan yakin oleh nilai tekanan output.

10. isyarat input ditambah secara langsung ke terminal input dalam fasa, dan terminal input terbalikkan ditandai melalui perlawanan. Mengapa u_= U =Ui â™0? Bukankah tempat kosong?

Tambahan masalah: syarat tertentu mesti dipenuhi untuk membentuk kekurangan dan kekurangan. Adakah ia perlu memenuhi syarat tertentu untuk membentuk tanah maya? Ada apa? Mengapa?

(1) Dalam litar penyampai dalam fasa, output membuat u () secara automatik mengesan U (-) melalui balas balik, sehingga u () - U (-) akan dekat dengan 0. Nampaknya kedua-dua hujung berkeliaran pendek, jadi ia dipanggil "pendek maya".

(2) Kerana fenomena pendek maya dan perlahan input tinggi bagi penyampai operasi, semasa mengalir melalui dua terminal input penyampai operasi sangat kecil, hampir 0. Fenomen ini dipanggil "pecahan maya" (pecahan maya berasal dari pendek maya, jangan fikir kedua-dua adalah bertentangan)

(3) Tanah maya berada dalam sirkuit penyampai operasi terbalik, () terminal didasarkan, (-) input dan rangkaian balas balik. Kerana wujud pendek maya, u (-) dan U () [potensi sama dengan 0] sangat dekat, jadi ia dipanggil pendaratan palsu pada (-) akhir - "tanah maya"

(4) Tentang keadaan: pendek maya adalah ciri penting bagi keadaan kerja loop tertutup (dalam pendek, dengan balas balik) sirkuit penyampai dalam fasa, dan tanah maya adalah ciri penting bagi sirkuit penyampai terbalik dalam keadaan kerja loop tertutup. Perhatikan untuk memahami keadaan pendek maya (seperti "dekat dengan persamaan"), ia sepatutnya OK.

11. saya sentiasa berfikir ada sesuatu yang pelik tentang model penyembah operasi. Pertama adalah "pendek maya", kerana "pendek maya". Apabila penyampai operasi disambung dengan penyampai dalam fasa, potensi kedua-dua input adalah sama. Pada masa ini, jika bentuk gelombang input diukur adalah sama, ia adalah seperti isyarat mod umum. Sebenarnya, masih ada isyarat mod perbezaan kecil pada kedua-dua input, Namun, dengan cara ini, "pendek maya" secara seniman (kerana pendek maya adalah hasil dari balas balik negatif dalam, yang adalah seniman) meningkatkan isyarat mod umum pada kedua input, yang menjadikan cabaran untuk prestasi penyembah operasi. Mengapa penambah operasi perlu digunakan seperti ini?

(1) Sinyal mod umum penyampai dalam fasa jauh lebih besar daripada yang penyampai terbalik, dan keperluan nisbah tolak mod umum adalah tinggi.

(2) pendapat saya tentang "kemampuan penghalang isyarat mod umum bagi penyampai yang sama dan songsang" keuntungan dan kelemahan (nilai DB) nisbah penghalang isyarat mod umum bagi penyampai operasi terutamanya bergantung pada simetri dan keuntungan penyampai perbezaan (hanya dalaman) dalaman penyampai operasi. Jelas bahawa tiada penyembah operasi menyediakan nisbah tolak mod umum dan melekat syarat struktur sirkuit luaran.

Untuk input terakhir tunggal, sama ada dalam-fasa atau terbalik, nilai mod umum yang sama adalah separuh nilai input. Bagaimanapun, kerana impedance input amplifikasi dalam fasa biasanya lebih besar daripada amplifikasi terbalik, kemampuan anti-gangguannya pasti lebih buruk.

Seperti yang disebutkan di atas, apabila membalikkan input, tekanan terminal yang membalikkan hampir kosong, jadi hanya ada satu perubahan tub dalam tekanan kolektor tub berbeza. Semasa input dalam fasa, tekanan pada hujung terbalik sama dengan tekanan pada hujung dalam fasa, jadi tekanan mod umum sama dengan tekanan input! Maksudnya, tenaga kolektor bagi pasangan transistor berbeza berubah dalam arah yang sama tambah kepada bahagian dua transistor yang berubah dalam arah berbeza pada masa yang sama, iaitu tenaga output mod umum.

Ia ditambah dalam fasa dengan tekanan salah satu tabung. Oleh itu, ia mudah untuk membawa ke ketepuan (atau batasan) tabung. Untungnya, peningkatan tenaga mod umum hanya satu puluh ribu peningkatan mod perbezaan.

Yang di atas tidak bermakna nisbah tolak mod umum bagi input mod berbeza dan input mod umum bagi penyampai berbeza! Ia sepatutnya input dalam fasa, dan isyarat mod umum yang sama dengan input akan ditambah! Oleh itu, mod amplifikasi dalam fasa patut digunakan dengan berhati-hati apabila isyarat input besar.

12. Mengapa op amps biasanya perlu dibelakang sebaliknya?

Perbezaan utama antara kaedah input terbalik dan kaedah input dalam fasa ialah:

Untuk kaedah input terbalik, penentang seimbang disambung ke tanah pada terminal dalam fasa, dan tiada semasa pada penentang ini (kerana penentang input amplifier operasi sangat besar), jadi terminal dalam fasa ini kira-kira sama dengan potensi tanah, yang dipanggil "tanah maya", - dan potensi elektrik terminal terbalik dan terminal dalam fasa sangat dekat, jadi ada juga "tanah maya" di terminal terbalik.

Keuntungan tanah maya ialah tiada isyarat input mod biasa. Walaupun nisbah tolak mod umum bagi penyampai operasi ini tidak tinggi, tiada output mod umum. Kaedah sambungan input dalam fasa tidak mempunyai "tanah maya". Apabila isyarat input terakhir tunggal digunakan, isyarat input mod umum akan dijana. Walaupun penyembah operasi dengan nisbah tolak mod umum tinggi digunakan, masih ada output mod umum.

Oleh itu, secara umum, kaedah sambungan input terbaliknya akan digunakan sebanyak mungkin.

13. Beberapa penyembah operasi akan keluar walaupun tiada tenaga dimasukkan selepas kuasa menyala, dan output tidak kecil, jadi VCC / 2 sering digunakan sebagai tenaga rujukan.

Penampilkan operasi mempunyai output tanpa sebarang input, yang disebabkan oleh struktur desain asinmetrik penyampilkan operasi sendiri, iaitu, voltaj ofset input Vos, yang merupakan parameter prestasi yang sangat penting bagi penyampilkan operasi. VCC / 2 sering digunakan sebagai voltaj rujukan bagi penyampai operasi kerana penyampai operasi berada dalam keadaan kerja bekalan kuasa tunggal. Pada masa ini, rujukan sebenar bagi penyampai operasi adalah VCC / 2. Oleh itu, bias DC VCC / 2 sering diberikan pada hujung positif penyampai operasi, dan tanah sering digunakan sebagai rujukan apabila bekalan kuasa positif dan negatif diberikan.

Banyak perkara perlu diperhatikan dalam pemilihan penyembah operasi. Dalam keadaan yang tidak sangat ketat, tekanan operasi, arus output, konsum kuasa, hasil lebar bandwidth, harga, dll. bagi amplifier operasi sering perlu dianggap. Sudah tentu, apabila penyembah operasi digunakan dalam keadaan istimewa, faktor pengaruh berbeza perlu dianggap.

14. Mengapa sirkuit penyampai terdiri dari penyampai operasi secara umum sampel mod input terbalik?

(1) Perbezaan utama antara kaedah input terbalik dan kaedah input dalam fasa ialah:

Untuk kaedah input terbalik, penentang seimbang disambung ke tanah pada terminal dalam fasa, dan tiada semasa pada penentang ini (kerana penentang input amplifier operasi sangat besar), jadi terminal dalam fasa ini kira-kira sama dengan potensi tanah, yang dipanggil "tanah maya", - dan potensi elektrik terminal terbalik dan terminal dalam fasa sangat dekat, jadi ada juga "tanah maya" di terminal terbalik.

Keuntungan tanah maya ialah tiada isyarat input mod biasa. Walaupun nisbah tolak mod umum bagi penyampai operasi ini tidak tinggi, tiada output mod umum. Kaedah sambungan input dalam fasa tidak mempunyai "tanah maya". Apabila isyarat input terakhir tunggal digunakan, isyarat input mod umum akan dijana. Walaupun penyembah operasi dengan nisbah tolak mod umum tinggi digunakan, masih ada output mod umum. Oleh itu, secara umum, kaedah sambungan input terbaliknya akan digunakan sebanyak mungkin.

(2) Fasa positif ialah oscillator, fasa terbalik boleh stabilkan penyembah, dan balas negatif disambung

(3) Dalam prinsip, ia adalah mungkin untuk menyambung litar amplifikasi proporsional dalam fasa. Namun, dalam aplikasi praktik, isyarat amplifikasi (iaitu isyarat mod berbeza) sering sangat kecil. Pada masa ini, perhatian patut diberikan untuk menekan bunyi (biasanya isyarat mod biasa). Sirkuit amplifikasi proporsional dalam fasa mempunyai kemampuan penghalang yang lemah kepada isyarat mod umum, dan isyarat untuk ditambah akan ditenggelamkan dalam bunyi, yang tidak menyebabkan proses-selepas. Oleh itu, litar amplifikasi proporsional terbalik dengan kemampuan penghalang yang baik secara umum dipilih.

15. Apa ciri-ciri penting amplifier?

(1) Jika tenaga pada kedua-dua input penyampai operasi adalah 0V, tenaga output juga sepatutnya sama dengan 0V. Tetapi sebenarnya, sentiasa ada tekanan pada output, yang dipanggil tekanan ofset Vos. Jika tenaga ofset pada output dibahagi dengan tingkat bunyi sirkuit, keputusan dipanggil tenaga ofset input atau tenaga ofset rujukan input. Ciri-ciri ini biasanya diberikan dalam Vo dalam jadual data.

Vos adalah sama dengan sumber tegangan yang disambung dalam siri dengan input terbalik penyampai operasi. Tengah berbeza mesti dilaksanakan pada kedua-dua input penyampai untuk menghasilkan output 0V.

(2) Impedansi input bagi penyampai operasi ideal tidak terbatas, jadi tiada aliran semasa ke dalam input. Namun, penyembah operasi sebenar menggunakan transistor bipolar (BJT) dalam tahap input memerlukan beberapa semasa operasi, yang dipanggil semasa bias (IB). Biasanya terdapat dua arus bias: IB dan IB -, yang mengalir ke dalam kedua-dua input berdasarkan. Julat nilai IB sangat besar, yang merupakan jenis istimewa penyampai operasi