Дизайн PCB - Базовое понимание операционных усилителей

Чтобы лучше понять вычислительные усилители, следующие 16 вопросов и ответов могут быстро ознакомиться с основами вычислительных усилителей.

Как правило, в цепи антифазного / гомогенного усилителя присутствует уравновешенное сопротивление. Какова роль этого уравновешивающего сопротивления?

(1) Обеспечить правильное статическое смещение транзисторов внутри чипа.

Схемы внутри чипа обычно напрямую связаны и могут автоматически регулировать статические рабочие точки. Однако, если входной штырь подключен непосредственно к источнику питания или заземлению, его функция автоматической регулировки является ненормальной, поскольку транзистор внутри чипа не может увеличить напряжение земной линии или снизить напряжение источника питания, что приводит к тому, что чип не может удовлетворить условиям виртуального короткого замыкания и виртуального отключения и требует отдельного анализа электрических цепей.

(2) Чтобы устранить влияние тока статической базы на выходное напряжение, его размер должен быть сбалансирован с эквивалентным сопротивлением внешнего пути постоянного тока на двух входных зажимах, что также является причиной его названия.

Каковы функции гомогенных вычислительных усилителей с конденсаторами на сопротивлении обратной связи [/ H1] (1) Сопротивление обратной связи и конденсаторы образуют высокочастотные фильтры, которые особенно мощны для локального высокочастотного усиления.

(2) Предотвращение самовозбуждения.

Базовое понимание операционных усилителей

Каковы будут последствия, если схема синфазного усилителя операционного усилителя не подключена к балансировочному сопротивлению?

Сжигание операционного усилителя может повредить операционный усилитель, сопротивление может играть роль разделения напряжения.

4. Какую роль может играть нисходящий резистор при вытягивании конденсатора на входном конце операционного усилителя?

Он предназначен для получения положительных и отрицательных отзывов на вопросы, в зависимости от конкретной связи. Например, если я беру текущий входной сигнал напряжения и выходной сигнал напряжения, а затем удаляю провод на выходе, чтобы подключить его к входной части, то из - за сопротивления выше часть выходного сигнала получает значение напряжения после сопротивления, а напряжение шунтирования на входе уменьшается, что является отрицательной обратной связью. Поскольку выходной сигнал источника сигнала всегда является постоянным, выходной сигнал может быть скорректирован с помощью отрицательной обратной связи.

Операционный усилитель подключен к интегратору. Какова роль RF параллельного сопротивления на обоих концах интегрального конденсатора?

Резисторы разряда используются для предотвращения неконтролируемого выходного напряжения.

Почему резисторы и конденсаторы обычно последовательно соединяются на входном конце операционного усилителя?

Если вы знакомы с внутренней схемой операционного усилителя, вы знаете, что любой операционный усилитель состоит из нескольких транзисторов или MOS - труб. В отсутствие внешних компонентов операционный усилитель является компаратором. Когда напряжение на одном конце фазы высокое, он выводит уровень, аналогичный положительному напряжению, и наоборот. Но этот операционный усилитель кажется малополезным. Операционный усилитель может иметь функцию усиления и обратного равенства только тогда, когда внешняя схема формируется в форме обратной связи

7. Каковы будут последствия, если уравновешивающее сопротивление контура синфазного усиления операционного усилителя ошибается?

(1) Асимметричный противоположный конец не сбалансирован, и когда вход равен нулю, также будет выход. Когда входной сигнал, выходное значение всегда больше (или меньше) фиксированного числа, чем теоретическое выходное значение.

(2) Ошибка, вызванная входным смещением тока, не может быть устранена.

Какой коэффициент усиления идеального интегрального операционного усилителя, какое входное сопротивление и какое напряжение между синфазным и обратным входом?

Увеличение бесконечно велико, входное сопротивление бесконечно мало, напряжение между однонаправленным входом и обратным входом почти одинаково (не 0!!!!) (10 В на противоположном конце и 9,99999 В на противоположном конце)

Скажите, пожалуйста, почему коэффициент усиления на открытом кольце идеального операционного усилителя является бесконечным?

(1) Фактический коэффициент усиления по открытому кольцу операционного усилителя превышает 100 000, что очень и очень велико. Таким образом, усиление по открытому кольцу реального операционного усилителя представляется бесконечным и выводит виртуальное место.

(2) Экспортируемое виртуальное заземление используется только для антифазных усилителей.

Как видно из книги, усиление на открытом кольце операционного усилителя бесконечно велико, поэтому при проектировании схемы усиление на замкнутом кольце не может быть ограничено усилением на открытом кольце, а может зависеть только от внешних компонентов. Он предназначен для обеспечения стабильности усиления замкнутого цикла за счет большого усиления открытого кольца.

(3) При выводе операционного усилителя для соединения с отрицательной обратной связью виртуальная земля является не только антифазным усилителем; В положительной обратной связи нет виртуальной основы.

(4) Хорошо известно, что если усиление меньше, то для выходного напряжения разница напряжений, накладываемых на обоих концах операционного усилителя, относительно велика. Если они подключены к состоянию отрицательной обратной связи, напряжение на обоих концах операционного усилителя будет непоследовательным, что приведет к ошибке усиления.

(5) Операционный усилитель для достижения « мнимой короткости» имеет два условия:

1) усиление на открытом кольце операционного усилителя a должно быть достаточно большим;

2) Должны быть отрицательные схемы обратной связи.

Во - первых, мы знаем, что выходное напряжение операционного усилителя Vo равно разности между входным напряжением в положительной фазе и входным напряжением в обратной фазе, умноженной на коэффициент усиления в открытом кольце операционного усилителя a. То есть, VO = vid * a = (VI - VI -) * a (1) Поскольку выходное напряжение операционного усилителя на практике не превышает напряжение источника питания, это ограниченное значение.

В этом случае, если a большой, (VI - VI -) должен быть небольшой; Если (VI - VI -) в какой - то степени невелик, мы на самом деле можем рассматривать его как 0. На этом этапе будет существовать VI = VI - то есть напряжение на одном и том же входном конце операционного усилителя равно давлению на противоположном входном конце, которое, по - видимому, соединено. Это называется « виртуальное короткое замыкание». Обратите внимание, что они на самом деле не связаны, между ними существует сопротивление, и об этом нужно помнить.

В вышеприведенной дискуссии, как мы получаем результат « виртуального пустоты»?

Нашей отправной точкой является формула (1), которая является характеристикой операционного усилителя. Никаких проблем. Мы можем быть спокойны. Затем мы сделали два важных предположения. Один из них заключается в том, что выходное напряжение операционного усилителя ограничено, и это не проблема. Конечно, выход операционного усилителя не будет превышать мощность, поэтому это предположение верно, поэтому мы не будем упоминать об этом позже. Вторая причина заключается в значительном усилении открытого кольца операционного усилителя.

Обычные операционные усилители a обычно достигают 10 в 6, 7 и даже выше. Это предположение обычно не вызывает проблем, но не стоит забывать, что фактическое усиление операционного усилителя с открытым контуром также связано с его рабочим состоянием. Если вы покидаете линейную область, a не обязательно большой. Поэтому вторая гипотеза является условной. Давайте сначала запомним это.

Поэтому мы знаем, что, когда коэффициент усиления открытого кольца операционного усилителя a больше, в операционном усилителе может появиться « виртуальное короткое замыкание». Но это только одна возможность, а не автоматическая. Никто не поверит, что два входа в операционный усилитель - это « виртуальное короткое замыкание» - « виртуальное короткое замыкание», которое может быть реализовано только в определенных схемах.

Условия существования "виртуальной пустой головы" таковы:

1) усиление на открытом кольце операционного усилителя a должно быть достаточно большим;

2) Должны быть отрицательные схемы обратной связи.

Понимая условия « виртуального короткого замыкания», мы можем легко определить, когда можно использовать « виртуальное короткое замыкание» для анализа схемы. На самом деле, условия (1) применяются к большинству операционных усилителей, и ключ зависит от рабочей области.

Если это схема в книге, то об этом можно судить по вычислениям; Если это фактическая схема, измерительный прибор может узнать, является ли выходное напряжение операционного усилителя разумным. Другая ситуация, связанная с « виртуальным коротким замыканием», называется « виртуальным заземлением», то есть « виртуальным коротким замыканием» при заземлении входного зажима, и это не новая ситуация.

В некоторых книгах говорится, что « сугубо короткие» могут использоваться только в случае глубокой отрицательной обратной связи. Я не думаю, что это точно. Я думаю, что потенциальная идея заключается в том, что в случае отрицательной обратной связи глубины вычислительные усилители с большей вероятностью будут работать в линейных областях. Но это не так. Когда входной сигнал слишком велик, операционный усилитель с отрицательной обратной связью глубины все еще насыщен.

Поэтому следует достоверно судить по значениям выходного напряжения.

10. Входные сигналы добавляются непосредственно к входному концу синфазы, а входной конец обратной фазы заземлен через сопротивление. Почему u = u = Uiâ0? Разве это не пустое место?

Проблемное дополнение: необходимо выполнить определенные условия, чтобы сформировать дефицит. Должен ли он соответствовать определенным условиям для создания виртуальной земли? Что происходит? - Почему?

(1) В схемах синфазного усиления выход через обратную связь позволяет u () автоматически отслеживать u (-), таким образом, U (-) - u (-) приближается к 0. Похоже, что оба конца коротко замыкаются, поэтому их называют « виртуальными короткими замыканиями».

(2) Из - за феномена виртуального короткого замыкания и высокого входного сопротивления операционного усилителя ток двух входных зажимов, протекающих через операционный усилитель, очень мал и близок к нулю. Это явление называется « мнимым разрывом» (мнимое суждение проистекает из сугубо короткого, не думайте, что они противоречат друг другу).

(3) Виртуальное заземление в цепи антифазного арифметического усилителя, (-) концевое заземление, (-) вход и сеть обратной связи. Из - за существования виртуального короткого замыкания u (-) и u (-) [потенциал равен 0] очень близки, поэтому называется (-) конец ложного заземления - "виртуальное заземление"

(4) Что касается условий: виртуальное короткое замыкание является важной особенностью рабочего состояния замкнутого контура (короче говоря, с обратной связью) схемы синфазного усиления, а виртуальное заземление является основной особенностью схемы обратного усиления в замкнутом рабочем состоянии. Обратите внимание на понимание мнимых условий лаконичности (например, "близко к равенству"), должно быть возможно.

Я всегда нахожу модель операционного усилителя немного странной. Первый - это « суеверное», потому что « суеверное». Когда операционный усилитель подключен к однофазному усилителю, оба входных потенциала одинаковы. На этом этапе, если форма волны, входящая в измерение, одинакова, это похоже на конформный сигнал. На самом деле, на обоих входных концах все еще есть небольшие дифференциальные сигналы. Тем не менее, искусственный « виртуальный короткое замыкание» (так как виртуальное короткое замыкание является результатом отрицательной обратной связи глубины, которая является искусственной) добавляет два входных конформных сигнала, что ставит под сомнение производительность операционного усилителя. Почему именно так должен работать усилитель?

(1) Коммодальные сигналы синфазных усилителей намного больше, чем у антифазных усилителей, и предъявляются высокие требования к коэффициенту подавления симмодов.

(2) Мое мнение о « способности подавлять сигналы с одним и тем же модулем и обратным усилителям» Преимущества и недостатки коэффициента подавления сигналов с одним модулем (значение DB) операционного усилителя в основном зависят от симметрии и усиления дифференциального усилителя внутри операционного усилителя (только внутри). Очевидно, что нет операционного усилителя, который обеспечивал бы его комодулярное подавление и прикреплял бы структурные условия к внешним схемам.

Для однополюсного ввода, как синфазного, так и противоположного, эквивалентное комодульное значение составляет половину входного значения. Однако, поскольку входное сопротивление с синфазным усилением обычно больше, чем входное сопротивление с обратным усилением, его помехоустойчивость, безусловно, хуже.

Как упоминалось выше, при вводе обратной фазы напряжение на противоположном конце почти равно нулю, поэтому напряжение коллектора дифференциального шунта изменяется только в одной трубке. При входе в одну фазу напряжение на противоположном конце равно напряжению на том же конце фазы, поэтому напряжение в одном модуле равно входному напряжению! То есть, коллекторное напряжение разностной пары транзисторов изменяется в одном направлении, за исключением частей двух транзисторов, которые изменяются в разных направлениях одновременно, что является общим выходным напряжением.

Это соответствует напряжению одной из труб. Таким образом, это может легко привести к насыщению (или отключению) трубопровода. К счастью, увеличение конформного напряжения в десятки тысяч раз больше, чем увеличение дифференциального модуля.

Это не означает, что вход дифференциального модуля усилителя отличается от коэффициента подавления симплекса ввода симплекса! Это должен быть синфазный вход, и будет добавлен аналоговый сигнал, эквивалентный входу! Поэтому, когда входной сигнал больше, следует с осторожностью использовать режим синфазного усиления.

Почему операционные усилители обычно должны быть увеличены в обратном направлении?

Основное различие между методом обратного ввода и методом синфазного ввода заключается в следующем:

Для метода обратного ввода равновесный резистор заземлен на гомогенном конце, на этом резисторе нет тока (потому что входное сопротивление операционного усилителя велико), поэтому этот гомогенный конец примерно равен земному потенциалу, который называется « виртуальным местом», и потенциал противоположного конца и гомогенного конца очень близок, поэтому на противоположном конце также есть « виртуальное заземление».

Преимущество виртуального заземления заключается в отсутствии входного сигнала с общим модулем. Даже если коэффициент подавления симплекса операционного усилителя невелик, нет вывода симплекса. Метод соединения с синфазным входом не имеет « виртуального заземления». При использовании одностороннего входного сигнала генерируется конформный входной сигнал. Даже при использовании операционных усилителей с высоким коэффициентом подавления комодулей все равно будет общий выход.

Поэтому, как правило, в максимально возможной степени будет использоваться метод обратного входного соединения.

13. Некоторые операционные усилители после включения выводят даже без ввода напряжения, а выход невелик, поэтому в качестве эталонного напряжения часто используется VCC / 2.

Выход операционного усилителя не имеет входов, что вызвано асимметричной конструкцией самого операционного усилителя, то есть входным смещением напряжения Vos, который является очень важным параметром производительности операционного усилителя. Поскольку операционный усилитель работает на одном источнике питания, VCC / 2 часто используется в качестве эталонного напряжения для операционного усилителя. На данный момент фактической ссылкой на операционный усилитель является VCC / 2. Таким образом, смещение DC в VCC / 2 часто предоставляется на положительном конце операционного усилителя, и земля часто используется в качестве ориентира при предоставлении как положительного, так и отрицательного питания.

При выборе операционного усилителя необходимо обратить внимание на множество проблем. В менее строгих условиях часто необходимо учитывать рабочее напряжение операционного усилителя, выходной ток, энергопотребление, умножение полосы пропускания усиления, цену и так далее. Конечно, при использовании операционных усилителей в особых условиях необходимо учитывать различные факторы воздействия.

14. Почему схемы усиления, состоящие из операционных усилителей, обычно отображают обратный входной режим?

(1) Основное различие между методом обратного ввода и методом гомогенного ввода заключается в следующем:

Для метода обратного ввода равновесный резистор заземлен на гомогенном конце, на этом резисторе нет тока (потому что входное сопротивление операционного усилителя велико), поэтому этот гомогенный конец примерно равен земному потенциалу, который называется « виртуальным местом», и потенциал противоположного конца и гомогенного конца очень близок, поэтому на противоположном конце также есть « виртуальное заземление».

Преимущество виртуального заземления заключается в отсутствии входного сигнала с общим модулем. Даже если коэффициент подавления симплекса операционного усилителя невелик, нет вывода симплекса. Метод соединения с синфазным входом не имеет « виртуального заземления». При использовании одностороннего входного сигнала генерируется конформный входной сигнал. Даже при использовании операционных усилителей с высоким коэффициентом подавления комодулей все равно будет общий выход. Поэтому, как правило, в максимально возможной степени будет использоваться метод обратного входного соединения.

(2) Положительная фаза является генератором, обратная фаза может стабилизировать усилитель, соединение с отрицательной обратной связью

(3) В принципе, можно подключить коаксиальный коаксиальный ультра - высокой частоты УВЧ. Однако в практическом применении усилительный сигнал (то есть дифференциальный сигнал) часто очень мал. На этом этапе следует обратить внимание на подавление шума (обычно это конформные сигналы). Схема усиления в том же масштабе имеет плохую способность подавлять сигналы в одном модуле, сигнал, который должен быть увеличен, будет погружен в шум, что не способствует последующей обработке. Поэтому обычно выбираются обратные пропорциональные схемы усиления с хорошей ингибирующей способностью.

Каковы основные функции усилителя?

(1) Если напряжение на обоих входных концах операционного усилителя равно 0 В, выходное напряжение также должно быть равно 0 В. Но на самом деле на выходе всегда есть некоторое напряжение, которое называется смещением напряжения Vos. Если напряжение смещения на выходе делится на усиление шума в цепи, результат называется входным напряжением смещения или входным эталонным напряжением смещения. Эта особенность обычно выражается в виде Vos в таблице данных.

Vos эквивалентен источнику напряжения, последовательно подключенному к обратному входу операционного усилителя. Дифференциальное напряжение должно быть приложено к двум входам усилителя, чтобы создать выход 0V.

(2) Импульс входного сопротивления идеального операционного усилителя бесконечно велик, поэтому ток не поступает в вход. Однако фактические вычислительные усилители, использующие биполярные транзисторы (BJT) на входном уровне, требуют некоторого рабочего тока, который называется смещенным током (IB). Как правило, есть два смещенных тока: IB и IB, которые впадают в два входа соответственно. Значение IB имеет большой диапазон и представляет собой особый тип операционного усилителя.