באלקטרוניקה רדיו ומיקרו-מעגלים, המגבר התפעולי (op-amp) נמצא בשימוש נרחב. יש לו מאפיינים טכניים מצוינים (TX) להגברת אותות. כדי להבין את היקף מערכת ההפעלה, אתה צריך לדעת את עקרון הפעולה שלה, את דיאגרמת החיבור ואת ה-TX הראשי.
מהו מגבר תפעולי
OU - מעגל משולב (IC), שמטרתו העיקרית היא להגביר את הערך של זרם ישר. יש לו רק פלט אחד, שנקרא דיפרנציאלי. לפלט זה יש גורם הגברה אות גבוה (Ky). מגברי Op-amp משמשים בעיקר בבניית מעגלים עם משוב שלילי (NFB), אשר, עם ההגבר העיקרי TX, קובע את Ku של המעגל המקורי. Op-amps משמשים לא רק בצורה של ICs בודדים, אלא גם בלוקים שונים של מכשירים מורכבים.
ל-Op-amp יש 2 כניסות ויציאה 1, ויש לו גם יציאות לחיבור מקור מתח (IP). עקרון הפעולה של מגבר תפעולי הוא פשוט. יש 2 כללים שנלקחים כבסיס.הכללים מתארים את התהליכים הפשוטים של פעולת ה-IC המתרחשים במערכת ההפעלה, וכיצד פועל ה-IC ברור אפילו לבובות. ביציאה, הפרש המתח (U) הוא 0, וכניסות ה-Op-amp כמעט ולא שואבות זרם (I). קלט אחד נקרא לא-היפוך (V+) והשני נקרא היפוך (V-). בנוסף, לכניסות ה-Op-amp יש התנגדות גבוהה (R) וכמעט לא צורכות I.
השבב משווה את ערכי ה-U בכניסות ומוציא אות, ומגביר אותו מראש. ל-Ku OU יש ערך גבוה, שמגיע ל-1000000. אם מוחל U נמוך על הקלט, אז במוצא ניתן לקבל ערך השווה ל-U של מקור הכוח (Uip). אם U בכניסה V+ גדול יותר מאשר ב-V-, אז הפלט יהיה הערך החיובי המרבי. כאשר מופעל על ידי U חיובי של הכניסה ההפוכה, ליציאה יהיה מתח שלילי מקסימלי.
הדרישה העיקרית לתפעול מערכת ההפעלה היא השימוש ב-IP דו קוטבי. אפשר להשתמש ב-IP חד קוטבי, אבל היכולות של ה-Op-amp מוגבלות מאוד. אם אתה משתמש בסוללה ולוקח את הצד הפלוס שלה כ-0, אז כשמודדים את הערכים מקבלים 1.5 V. אם לוקחים 2 סוללות ומחברים אותן בסדרה, אז יתווסף U, כלומר. המכשיר יציג 3V.
אם ניקח את המסוף השלילי של הסוללה כאפס, אז המכשיר יראה 3 V. אחרת, אם ניקח את המסוף החיובי כ-0, אז נקבל -3 V. כאשר משתמשים בנקודה בין שתי הסוללות כאפס, אנו קבל IP דו קוטבי פרימיטיבי. אתה יכול לבדוק את תקינותו של מגבר ההפעלה רק כאשר אתה מחבר אותו למעגל.
סוגים וסמלים בתרשים
עם התפתחות המעגלים החשמליים, מגברים תפעוליים משתפרים ללא הרף ומופיעים דגמים חדשים.
סיווג לפי בקשה:
- תעשייתי היא אופציה זולה.
- דיוק (ציוד מדידה מדויק).
- אלקטרומטרי (ערך קטן של Iin).
- מיקרו כוח (צריכת כוח I קטן).
- ניתן לתכנות (הזרמים נקבעים באמצעות I חיצוני).
- רב עוצמה או זרם גבוה (נותן ערך גדול יותר של I לצרכן).
- מתח נמוך (פועל ב-U<3 V).
- מתח גבוה (תוכנן לערכי U גבוהים).
- תגובה מהירה (קצב נימה גבוה ותדירות רווח).
- עם רמת רעש נמוכה.
- סוג קולי (הרמוניה נמוכה).
- לאספקת חשמל מסוג דו קוטבי וחד קוטבי.
- הבדל (מסוגל למדוד U נמוך ברעש גבוה). משמש ב-shunts.
- מפלי הגברה מהסוג המוגמר.
- מתמחה.
על פי אותות הקלט, מגברי ההפעלה מחולקים ל-2 סוגים:
- עם 2 כניסות.
- עם 3 כניסות. 3 קלט משמש להרחבת הפונקציונליות. יש OOS פנימי.
מעגל המגבר התפעולי הוא די מסובך, ואין טעם לייצר אותו, וחובב הרדיו רק צריך לדעת את מעגל מיתוג המגבר התפעולי הנכון, אבל בשביל זה צריך להבין את הפענוח של מסקנותיו.
הייעודים העיקריים של ממצאי ה-IC:
- V+ הוא קלט שאינו מתהפך.
- V- - קלט הפוך.
- Vout - פלט Vs + (Vdd, Vcc, Vcc +) - מסוף חיובי של ה-IP.
- Vs- (Vss, Vee, Vcc-) - מינוס IP.
כמעט בכל מגבר הפעלה יש 5 מסקנות. עם זאת, זנים מסוימים עשויים להיעדר את ה-V. ישנם דגמים בעלי מסקנות נוספות המרחיבות את היכולות של ה-Op-amp.
מסקנות לאספקת חשמל לא חייבות להיות מסומנות, כי. זה מגדיל את קריאות הדיאגרמה. פלט הכוח מהמסוף החיובי או הקוטב של ה-IP ממוקם בחלק העליון של המעגל.
מאפיינים עיקריים
למגברי הפעלה, כמו רכיבי רדיו אחרים, יש TX, שניתן לחלק לסוגים:
- מַגְבִּיר.
- קֶלֶט.
- סופי שבוע.
- אֵנֶרְגִיָה.
- סְחִיפָה.
- תדירות.
- ביצועים.
הרווח הוא המאפיין העיקרי של מגבר ההפעלה. הוא מאופיין ביחס בין אות הפלט לקלט. זה נקרא גם משרעת, או העברה TX, המוצג בצורה של גרפי תלות. הקלט כולל את כל הערכים עבור הקלט של מגבר ההפעלה: רין, זרמי הטיה (Ism) והיסט (Iin), סחיפה והפרש קלט מקסימלי U (Udifmax).
Icm משמש להפעלת מגבר ההפעלה בכניסות. יש צורך ב-IN עבור פעולת שלב הקלט של המגבר. Iin shift - ההפרש Icm עבור 2 מוליכים למחצה קלט של המגבר OP.
במהלך בניית המעגלים, יש לקחת את אלה I בחשבון בעת חיבור נגדים. אם Iin לא נלקח בחשבון, אז זה יכול להוביל ליצירת U דיפרנציאלי, שיוביל לפעולה לא נכונה של המגבר.
Udifmax - U, המוזן בין הכניסות של מגבר ההפעלה. ערכו מאפיין את החרגת הנזק למוליכים למחצה של מפל הדיפרנציאלי.
להגנה אמינה בין הכניסות של המגבר, 2 דיודות ודיודת זנר מחוברות באנטי-מקביל. הכניסה הדיפרנציאלית R מאופיינת ב-R בין שתי הכניסות, וכניסת ה-common mode R היא הערך בין 2 הכניסות של מגבר ההפעלה המשולבות והארקה (אדמה). פרמטרי הפלט של מגבר ההפעלה כוללים פלט R (Rout), פלט מקסימלי U ו-I. פרמטר ה-Rout צריך להיות קטן יותר עבור מאפייני רווח טובים יותר.
כדי להשיג Rout קטן, עליך להשתמש בעוקב פולט. Iout משתנה עם האספן I.Energy TX מוערך לפי ההספק המרבי שמערכת ההפעלה צורכת. הסיבה לפעולה השגויה של המגבר היא התפשטות ה-TX של המוליכים למחצה של שלב המגבר הדיפרנציאלי, התלויה במחווני טמפרטורה (סחף טמפרטורה). פרמטרי התדר של מגבר ההפעלה הם העיקריים. הם תורמים להגברה של אותות הרמוניים ואימפולסים (מהירות).
במגבר ה-Op-IC של צורה כללית ומיוחדת, כלול קבל למניעת יצירת אותות בתדר גבוה. בתדרים בעלי ערך נמוך, למעגלים יש מקדם K גדול ללא משוב (OS). מערכת ההפעלה משתמשת בחיבור שאינו מתהפך. בנוסף, במקרים מסוימים, למשל, בייצור של מגבר הפוך, מערכת ההפעלה אינה משמשת. בנוסף, למגבר ההפעלה יש מאפיינים דינמיים:
- Uout של קצב סליקה (SN Uout).
- הגדרת זמן Uout (תגובת מגבר הפעלה בקפיצה U).
במקרים רלוונטיים
ישנם 2 סוגים של מעגלי Op-amp, הנבדלים זה מזה באופן החיבור שלהם. החיסרון העיקרי של ה-OU הוא חוסר העקביות של Ku, שתלוי באופן הפעולה. תחומי היישום העיקריים הם מגברים: הפוך (IU) ו-non-inverting (NIO). במעגל NRU, Ku על ידי U מוגדר על ידי נגדים (יש להחיל את האות לכניסה). ה-OU מכיל OOS מסוג רציף. חיבור זה נעשה על אחד מהנגדים. הוא מוגש רק ב-V-.
ב-DUT, האותות מוסטים פאזה. כדי לשנות את הסימן של המתח השלילי במוצא, יש צורך במשוב מקביל על U. הכניסה, שאינה מתהפכת, חייבת להיות מוארקת. אות הכניסה מוזן דרך נגד לכניסת ההיפוך.אם הקלט הלא-היפוך עובר לאדמה, ההפרש U בין הכניסות של מגבר ההפעלה הוא 0.
אתה יכול לבחור מכשירים המשתמשים במערכת הפעלה:
- קדם מגברים.
- מגברים של אותות תדר אודיו ווידאו.
- U משווים.
- מפיצים.
- מבדילים.
- אינטגרטורים.
- רכיבי סינון.
- מיישרים (דיוק מוגבר של פרמטרי פלט).
- מייצבים U ואני.
- סוג מחשבון אנלוגי.
- ADC (ממירים אנלוגיים לדיגיטליים).
- DAC (ממירים דיגיטליים לאנלוגיים).
- מכשירים להפקת אותות שונים.
- טכנולוגיית מחשב.
מגברים תפעוליים ויישומם נמצאים בשימוש נרחב בציוד שונים.
מאמרים דומים:
