Impulsu ģenerators darbības pastiprinātāju testēšanai. Operacionālo pastiprinātāju funkcionalitātes pārbaude

Šo mikroshēmu klāsts ir ļoti plašs, un tie nav savietojami viens ar otru kontaktu atrašanās vietas ziņā. Šīs mikroshēmas var pārbaudīt, iestatot darbības režīmu, ko var izdarīt uz speciāli konkrētam gadījumam samontēta statīva, kur mikroshēma ir savienota, izmantojot universālo kontaktligzdu, vai arī testu var veikt jau samontētas ķēdes ietvaros. uz viņiem. Otrais ir ērtāks, jo tas prasa mazāk laika.

Tagad par pašu verifikāciju. Pirmkārt, jums ir jāmēra barošanas sprieguma līmeņi, spriegumi mikroshēmas ieejās, kā arī izejā (ar digitālo voltmetru). Parasti, ja ir zināmas negatīvās atgriezeniskās saites rezistoru vērtības, tad, aprēķinot pastiprinājumu, var izdarīt secinājumus par to, kam vajadzētu būt izejā un ar kādu zīmi, protams, ja tas ir lineārais pastiprinātājs.

Šaubas var rasties, pārbaudot sarežģītākas shēmas (integratorus, autoģeneratorus utt.). Šajā gadījumā varat izmantot citu metodi. Kā jūs zināt, jebkuru darbības pastiprinātāju var viegli iestatīt, lai tas darbotos salīdzinājuma režīmā. Lai to izdarītu, mēs varam īslaicīgi pielikt nelielu spriegumu pārmaiņus mikroshēmas tiešajām un apgrieztajām ieejām no ārēja avota caur strāvu ierobežojošu rezistoru (6.17. att.). Spriegums pie “Op-amp” izejas jāuzrauga ar digitālo voltmetru vai osciloskopu (normālas darbības laikā mēs redzēsim izejas pārslēgšanu).

Rīsi. 6.17. Operacionālo pastiprinātāju testēšanas princips

Osciloskops ir ērtāks šādu mērījumu veikšanai, jo tas ļauj noteikt ne tikai izmaiņas izvades līmeņos, bet arī neparedzētu kaskāžu pašizdegšanos (pašģenerāciju).

Avots: Radioamatieri: noderīgas diagrammas. 6. grāmata - M / SOLON-Press, 2005. 240 lpp.

Saistītās ziņas

Tabulā 1.4 un 1.5 parāda saules moduļu un akumulatoru elektriskos raksturlielumus. 1.4. tabula. Vietējā ražojuma saules moduļu elektriskie raksturlielumi FSM-50 50 21 2,95 10720 FSM-55 55 21 3,15 1028x450x28…….

Darba elementā, veidojot nepārtrauktību starp strāvas ķēdēm, jābūt bezgalīgi lielai pretestībai, bet starp vadības elektrodu un vienu no spailēm (tiristora katodu) jābūt nelielai pretestībai (no 30 līdz ... ....

Lai ātri pievilktu mazās skrūves grūti aizsniedzamās vietās (un nepazaudētu tās atskrūvējot), būs nepieciešams skrūvgriezis ar magnētu. Šādu skrūvgriezi ir viegli izgatavot no parasta. Ap skrūvgrieža vārpstu pietiek aptīt 100-200.......

Veicot traucējummeklēšanu, esiet uzmanīgi, lai pasargātu sevi no elektriskās strāvas trieciena vai veļas mazgājamās mašīnas savienotāju un daļu atvienošanas. Ievērojiet elektriskās drošības pasākumus! Vispirms pārbaudiet katra savienotāja savienojumus. Ja jūs nomaināt PWB…….

tālvadības pults (RC) 90% tālvadības pults aizņem divu veidu defekti: 1) dažas pogas nedarbojas (parasti tās, kuras tiek spiestas bieži). Šajā gadījumā jums ir jāizgriež folijas gabals un …….

Radioamatieru praksē bieži ir nepieciešams izmantot op-amps, kas iegūti no veciem dizainiem vai iespiedshēmu platēm. Kā liecina prakse, nav lieki pārbaudīt radio tirgū iegādātās mikroshēmas.
Pirmā metode testēšana ir balstīta uz op-amp izmantošanu kā sprieguma sekotāju. Apsvērsim to, izmantojot vienkāršu op-amp ar iekšējo korekciju LM358N piemēru.


Ārējo tapu savienojums ir parādīts attēlā. 1 un 2. attēlā - testēšanas shēma. Lai uzstādītu op-amp, tiek izmantota DIP-8 ligzda, bet var izmantot arī DIP-14/I6. Visas detaļas ir piestiprinātas pie ligzdas ar iespējami īsākiem vadiem. Tā kā vienā LM358N pakotnē ir divi darbības pastiprinātāji, sākotnēji tiek pārbaudīts pirmais (kontakti 1, 2, 3). un tad otrais (5, 6, 7). SZ kondensators ir uzstādīts tieši uz kontaktligzdas. Pēc tam salieciet testa ķēdi 2. attēlā un piegādājiet tai strāvu. Rezistoru R2 izmanto, ja izmantotajam barošanas blokam nav aizsargstrāvas regulēšanas.


LAI PALIELINĀTU (SAMAZINĀTU) DIAGRAMMU, KLIKŠĶINIET UZ ATTĒLA


Ja ir, tad R2 nav uzstādīts, bet barošanas avota aizsardzības strāva tiek ieslēgta uz īsslēguma strāvas svarīgumu. 10...20 mA. Op-amp izejai ir pievienots PV pastāvīgā sprieguma voltmetrs ar ierobežojumu 20 V. Dažos gadījumos elementi R1, CI, C2 var netikt uzstādīti. Pēc ieslēgšanas mēs pārvietojam SA1 no vienas pozīcijas uz otru un novērojam voltmetru. Ja op-amp darbojas pareizi, slēdža pozīcijā "1" voltmetram vajadzētu parādīt gandrīz barošanas spriegumu, bet pozīcijā "O" - tuvu nullei.
Otrā metode testēšana ir balstīta uz op-amp pārslēgšanas ķēdi kā salīdzinājumam, t.i. divu spriegumu salīdzinājums (3. att.). Šīs shēmas uzstādīšanas prasības ir tādas pašas kā iepriekšējā. Izmantojot R1, tiek iestatīts vairāku voltu spriegums, kuru kontrolē augstas pretestības voltmetrs PV1. Apmēram tāds pats spriegums jāiestata ar rezistoru R2, ko arī kontrolē augstas pretestības PV2.


LAI PALIELINĀTU (SAMAZINĀTU) DIAGRAMMU, KLIKŠĶINIET UZ ATTĒLA


Spriegumu pie op-amp izejas kontrolē voltmetrs PV3, un strādājošam op-amp tas strauji mainīsies no praktiski padeves līdz gandrīz nullei, nedaudz pakustinot R1 dzinēju vienā vai otrā virzienā. Rezistoru R1, R2 vērtības var izvēlēties jebkurā diapazonā no 10 kOhm līdz 1 MOhm, taču tām jābūt vienādām. Protams, aplūkotajā ķēdē vispār nav nepieciešams izmantot trīs voltmetrus, tas var būt viens, pārmaiņus savienots trīs punktos.
Noslēgumā mēs atzīmējam, ka otrā shēma ir universālāka, jo ļauj pārbaudīt darbības pastiprinātājus, kas nesatur iebūvētu korekciju (“pretuzbudinājumu”), neinstalējot pēdējo ar ārējiem elementiem.

Vladislavs Artemenko, UT5UDJ, Kijeva

Kādu dienu veikalā nopirku operacionālo pastiprinātāju (op-amp) par 1,5$, atnācu mājās, pielodēju, klusums. Nebija šaubu, ka vainojama operētājsistēmas ķēdes darbspēja, tāpēc atlodēju iegādāto op-amp un nolēmu to pārbaudīt. Pieslēdzu invertējošo ieeju izejai, pieliku strāvu un spriegumu tiešajai ieejai (1V), izejā strādājošam operētājsistēmas pastiprinātājam vajadzēja dot to, kas tika ievadīts ieejā, patiesībā tas ir tas, kas pārbauda op- amp ir viss par, bet mana izeja ir nulle.

Interesanti, toreiz domāju, vai nu lodējot pārkarsu, kas ir maz ticams, vai arī nopirku bojātu. Aizgāju vēlreiz uz veikalu, nopirku vēl vienu, bet nolēmu pirms aizzīmogošanas pārbaudīt un lūk, arī šis ir ar defektu, bet nu vismaz var atdot pārdevējai, acīmredzot viņam ir vesels daudz viņi...

Bet man nebija laika to izdomāt, es devos uz citu veikalu un nopirku to pašu op-amp, bet par $ 4. Kad es to nopirku, mēs vienojāmies, ka, ja tas nedarbosies, es to atvedīšu atpakaļ . Atnācu mājās, pārbaudīju - strādā, pielodēju - strādā. No tā var izdarīt šādu secinājumu: pēc detaļas iegādes, pirms lodēšanas, ieteicams to pārbaudīt, un pārdevējs, visticamāk, pasūtīja šo op-amp partiju no Ķīnas un, kad viņš to saņēma, nav. pārbaudiet, tas ir saprotams, ja jums ir vesels veikals ar radio komponentiem, lai pārbaudītu visu, kas jums apniks.

Kāpēc es to visu rakstīju, pēc tam es meklēju šos op-amps uz Ali un, kad es tos atradu, es biju patīkami pārsteigts, jo naudu, ko es iztērēju savā pilsētā, lai iegādātos darbojošos pastiprinātāju (4 USD), es varētu Ķīnā esmu nopirkusi 5 gabalus, bet tie atradās soic8 ēkā, un, ņemot vērā iepriekš aprakstīto negatīvo pieredzi, es, protams, gribēju tos pārbaudīt, kad viņi ieradās. Šo problēmu varētu atrisināt vairākos veidos, iekodējot maizes dēli, kurā katru reizi varētu ielodēt op-amp, savukārt, lai tas netiktu pielodēts, varētu vienkārši piespiest op-amp pie plates ar drēbju sprādze, šis jau ir labāks, bet ir vēl interesantāks variants, tā kā bieži nākas saskarties ar soic8, nolēmu paskatīties ZIF adapteris soic8 – dip8, tad ķēdi būs iespējams salikt, izmantojot maizes dēlis, kas ievērojami paātrinās procesu.



Kopumā es atradu šādu adapteri Ali par 1,7 USD, un tas ietver piegādi. Kad ieradās op-amps, adapteris jau bija rokā, un, tā kā manā arsenālā ir signāla ģenerators, es tos pārbaudīju pēc diagrammas no datu lapas.

Sveiki visiem. Šodien es vēršu jūsu uzmanību uz īsu piezīmi par OPA627U iegādi.
Klīstot pa ebay un prasot cenu par augstas kvalitātes op-amps, uzgāju diezgan lētu OPA627U (2gab/partija), lietotā stāvoklī.
Tā kā šis ir populārs un tajā pašā laikā dārgs op-amp, ķīnieši nevilcinās to viltot. Šeit ir šādas situācijas piemērs:

Šajā sakarā ir biedējoši šādās vietās ņemt dārgas sastāvdaļas, vai tas būtu op-amp vai, piemēram, jaudīgs Mosfet draiveris (pārbaudīts no manas negatīvās pieredzes).

Tajā pašā laikā pārdevēji vai nu pārdod darbības pastiprinātājus gandrīz par velti (99% no tiem ir viltoti), vai arī ļoti dārgi (kāda jēga no tiem pirkt, ja cena bezsaistē ir aptuveni tāda pati?). Par Aliexpress labāk klusēt... Lai gan jūs strīdā uzvarēsit, jūs tērēsit laiku.

Jauna op-amp cena uzticamos veikalos ir aptuveni 25 USD gabalā: šeit divi par 6,5 USD (piegādes maksa ir 4 USD).

Priekšmets mani piesaistīja, jo šķita, ka tas ir izmantots, un tajā pašā laikā pārdevējai bija diezgan daudz pasūtījumu bez negatīvām atsauksmēm.
Pārdevējs nosūta divus op-amps uzreiz, kas ir ļoti ērti. Acīmredzot viņam tās jau sāk beigties.

Tātad, ko viņi nosūtīja?(atvainojos par slikto foto kvalitāti) :








Cik redzams, tad op-amp tiešām ir lietots, vismaz pielodēts (starp citu, ar aci grūti pamanīt), bet ļoti labā stāvoklī. Cik saprotu, tad izlaiduma gads ir 2000. gads.

Pārbauda op-amp.

Meklējot informāciju par šādu op-ampu oriģinalitātes pārbaudi, es saskāros ar šādu tēmu no vegalab:

Droši vien vispareizākais veids, kā šeit pārbaudīt, būtu pārbaudīt deklarēto troksni, izmantojot osciloskopu (cik saprotu, ņemot vērā barošanas avota troksni). Diemžēl man vēl nav tādas iespējas.
Rezultātā es pārbaudīju pretestību starp mikroshēmas 1. un 5. kāju katrā operētājsistēmā, un tas notika:



Kā redzat, pretestība ir aptuveni 50 kOhm, it kā oriģināls).

Es pārbaudīju op-amp datus, tas darbojas labi. Es nerakstīšu par audio testiem, lai neradītu strīdus, un man vēl nav bijis laika tos nopietni pārbaudīt, es vienkārši pārbaudīju to veiktspēju.

Turklāt es joprojām gaidu viņiem adapterus (uz DIP8): lai vadītu šo slavēto op-amp dažādos testos, īpaši klausoties mūziku.

Es ceru, ka šī piezīme palīdzēs tiem, kuri meklēja šo op-amp par saprātīgu naudu, jo tēma ir līdzīga oriģinālam.

Plānoju pirkt +13 Pievienot pie favorītiem Man patika apskats +26 +42

Sveicināti, dārgie draugi! Beidzot tiku pie sava datora, uztaisīju sev tēju un cepumus un devos...

Tiem, kas ir jauni manā blogā un īsti nesaprot, kas šeit notiek, steidzu atgādināt, ka mani sauc Vladimirs Vasiļjevs un šajās lapās es dalos ar saviem lasītājiem svētajās zināšanās no elektronikas un ne tikai elektronikas jomas. . Tā ka varbūt šeit atradīsi ko noderīgu sev, vismaz es tā ceru. Noteikti abonējiet, tad neko nepalaidīsit garām.

Un šodien mēs runāsim par šādu elektronisku ierīci kā darbības pastiprinātāju. Šos pastiprinātājus izmanto visur, kur nepieciešams pastiprināt signālu jaudas ziņā, ir darbs op-amp.

Operacionālo pastiprinātāju izmantošana ir īpaši izplatīta audio inženierijā. Katrs audiofils cenšas uzlabot savu mūzikas skaļruņu skaņu un tāpēc cenšas padarīt pastiprinātāju jaudīgāku. Šeit mēs sastopamies ar darbības pastiprinātājiem, jo ​​daudzas audio sistēmas ir vienkārši noslogotas ar tiem. Pateicoties darbības pastiprinātāja spējai pastiprināt signālu ar jaudu, mēs jūtam spēcīgāku spiedienu uz bungādiņām, kad klausāmies dziesmas savos audio skaļruņos. Tā mēs ikdienā pēc auss novērtējam operacionālā pastiprinātāja kvalitāti.

e Šajā rakstā mēs neko nevērtēsim pēc ausīm, bet mēģināsim visu detalizēti apsvērt un salikt visu pa plauktiņiem, lai to saprastu pat vissamovārākā tējkanna.

Kas ir operacionālais pastiprinātājs?

Operacionālie pastiprinātāji ir mikroshēmas, kas var izskatīties atšķirīgi.

Piemēram, šajā attēlā redzami divi Krievijā ražoti darbības pastiprinātāji. Kreisajā pusē ir K544UD2AR operacionālais pastiprinātājs plastmasas DIP korpusā, bet labajā pusē ir op-amp metāla korpusā.

Sākumā, pirms iepazinos ar op-amp, es pastāvīgi sajaucu mikroshēmas šādos metāla korpusos ar tranzistoriem. Man likās, ka tie ir tik gudri daudzu emiteru tranzistori :)

Parastais grafiskais apzīmējums (UGO)

Darbības pastiprinātāja simbols ir šāds.

Tātad darbības pastiprinātājam (operatīvajam pastiprinātājam) ir divas ieejas un viena izeja. Ir arī tapas strāvas pieslēgšanai, taču tās parasti nav norādītas uz grafiskajiem simboliem.

Šādam pastiprinātājam ir divi noteikumi, kas palīdzēs izprast darbības principu:

  1. Operētājsistēmas pastiprinātāja izeja nodrošina, ka sprieguma starpība tā ieejās ir vienāda ar nulli
  2. Operacionālā pastiprinātāja ieejas nepatērē strāvu.

1. ievade ir apzīmēta ar “+” un tiek saukta par neinvertējošu, bet 2. ieeja ir apzīmēta kā “-” un ir invertējoša.

Op-amp ieejām ir augsta ieejas pretestība vai kā citādi saukta par augstu pretestību.

Tas nozīmē, ka operacionālā pastiprinātāja ieejas gandrīz nepatērē strāvu (burtiski daži nanoampēri). Pastiprinātājs vienkārši novērtē spriegumu pie ieejām un, atkarībā no tā, rada signālu izejā, pastiprinot to.

Operacionālā pastiprinātāja ieguvums ir vienkārši milzīgs, tas var sasniegt miljonu, un tā ir ļoti liela vērtība! Tas nozīmē, ka, ja ieejai pieliksim nelielu spriegumu, vismaz 1 mV, tad izejā mēs uzreiz iegūsim maksimumu, spriegumu, kas gandrīz vienāds ar operētājsistēmas pastiprinātāja barošanas avota spriegumu. Šīs īpašības dēļ opamps gandrīz nekad netiek izmantots bez atgriezeniskās saites (OS). Patiešām, kāda jēga ir ieejas signālam, ja mēs vienmēr saņemam maksimālo spriegumu izejā, bet mēs par to runāsim nedaudz vēlāk.

Op-amp ieejas darbojas tā, ka, ja vērtība pie neinvertējošā ieejas ir lielāka nekā pie invertējošā ieejas, tad izejai būs maksimālā pozitīvā vērtība +15 V. Ja spriegums pie invertējošās ieejas izrādās pozitīvāks, tad izejā mēs novērojam maksimālo negatīvo vērtību, kaut kur ap -15 V.

Patiešām, darbības pastiprinātājs var radīt gan pozitīvas, gan negatīvas polaritātes sprieguma vērtības. Iesācējam var rasties jautājums, kā tas ir iespējams? Bet tas patiešām ir iespējams, un tas ir saistīts ar strāvas avota izmantošanu ar dalītu spriegumu, tā saukto bipolāro barošanas avotu. Apskatīsim op-amp barošanas avotu nedaudz sīkāk.

Pareiza OU barošana

Droši vien nebūs noslēpums, ka, lai op-amp strādātu, tam ir jābūt barotam, t.i. pievienojiet to strāvas avotam. Bet ir interesants punkts, kā mēs redzējām nedaudz agrāk, darbības pastiprinātājs var izvadīt gan pozitīvas, gan negatīvas polaritātes spriegumus. Kā tas var būt?

Bet tas var notikt! Tas ir saistīts ar bipolārā barošanas avota izmantošanu, protams, ir iespējams izmantot arī unipolāru avotu, taču šajā gadījumā darbības pastiprinātāja iespējas būs ierobežotas.

Vispār, strādājot ar barošanas blokiem, daudz kas ir atkarīgs no tā, ko ņēmām par izejas punktu, t.i. uz 0 (nulle). Noskaidrosim šo.

Ar akumulatoru darbināms piemērs

Parasti visvieglāk ir minēt piemērus uz pirkstiem, bet elektronikā, manuprāt, der arī AA baterijas :)

Pieņemsim, ka mums ir parasta AA baterija. Tam ir divi stabi, pozitīvs un negatīvs. Ja negatīvo polu ņemam par nulli, mēs to uzskatām par nulles atskaites punktu, tad attiecīgi akumulatora pozitīvais pols rādīs + 5V (vērtība ar plusu).

Mēs to varam redzēt ar multimetra palīdzību (starp citu, tas palīdzēs), vienkārši pievienojiet negatīvo melno zondi ar akumulatora mīnusu un sarkano zondi ar plusu un voila. Šeit viss ir vienkārši un loģiski.

Tagad nedaudz sarežģīsim uzdevumu un paņemsim tieši to pašu otro akumulatoru. Savienosim baterijas virknē un apsvērsim, kā mainās mērinstrumentu (multimetri vai voltmetru) rādījumi atkarībā no dažādiem zondu pielietošanas punktiem.

Ja ņemam galējā akumulatora negatīvo polu par nulli un savienojam mērzondi ar akumulatora pozitīvo, tad multimetrs mums parādīs vērtību +10 V.

Ja akumulatora pozitīvais pols tiek ņemts par atskaites punktu un mērzonde tika pievienota negatīvajam, tad jebkurš voltmetrs mums rādīs -10 V.

Bet, ja par sākumpunktu ņem punktu starp divām baterijām, tad rezultātā mēs varam iegūt vienkāršu bipolāru barošanas avotu. Un jūs varat to pārbaudīt; multimetrs mums apstiprinās, ka tas tā ir. Mums būs pieejams gan pozitīvās polaritātes spriegums +5V, gan negatīvās polaritātes spriegums -5V.

Bipolārās barošanas ķēdes

Es sniedzu piemērus par baterijām, lai tas būtu skaidrāks. Tagad apskatīsim dažus vienkāršu dalītas barošanas avota ķēžu piemērus, ko varat izmantot savos radioamatieru projektos.

Ķēde ar transformatoru, ar krānu no “viduspunkta”.

Un jūsu priekšā ir pirmā operētājsistēmas pastiprinātāja barošanas avota shēma. Tas ir diezgan vienkārši, bet es nedaudz paskaidrošu, kā tas darbojas.

Ķēde tiek darbināta no mums ierastā mājas tīkla, tāpēc nav pārsteidzoši, ka transformatora primārajam tinumam tiek piegādāta 220 V maiņstrāva. Tad transformators pārvērš 220V maiņstrāvu tajā pašā maiņstrāvā, bet 30V. Tādu transformāciju mēs vēlējāmies veikt.

Jā, uz sekundārā tinuma būs maiņspriegums 30 V, taču pievērsiet uzmanību krānam no sekundārā tinuma viduspunkta. Uz sekundārā tinuma tiek izveidots zars, un apgriezienu skaits pirms šī atzara ir vienāds ar apgriezienu skaitu pēc zara.

Pateicoties šai atzarai, mēs varam iegūt gan 30 V, gan 15 V maiņspriegumu pie sekundārā tinuma izejas. Mēs izmantojam šīs zināšanas.

Tālāk mums ir jāiztaisno mainīgais un jāpārvērš tas par konstanti. Diodes tilts tika galā ar šo uzdevumu, un izejā mēs saņēmām ne pārāk stabilu konstanti 30 V. Šo spriegumu mums parādīs multimetrs, ja mēs savienosim vadus ar diodes tilta izeju, bet mums ir jāatceras par atzaru uz sekundārā tinuma.

Mēs esam sasnieguši nulles atskaites punktu starp pozitīvās un negatīvās polaritātes potenciālu poliem. Rezultātā pie izejas mums ir diezgan stabils spriegums gan +15V, gan -15V. Šo shēmu, protams, var vēl vairāk uzlabot, pievienojot Zener diodes vai integrētos stabilizatorus, taču, neskatoties uz to, iepriekš minētā shēma jau var tikt galā ar darbības pastiprinātāju barošanas uzdevumu.

Šī shēma, manuprāt, ir vienkāršāka, vienkāršāka tādā ziņā, ka nevajag meklēt transformatoru ar krānu no vidus vai pašiem veidot sekundāro tinumu. Bet šeit jums būs jāmeklē otrais diodes tilts.

Diožu tilti ir savienoti tā, ka pozitīvais potenciāls veidojas no pirmā tilta diožu katodiem, bet negatīvais potenciāls nāk no otrā tilta diožu anodiem. Šeit starp diviem tiltiem tiek novilkts nulles atskaites punkts. Pieminēšu arī to, ka šeit tiek izmantoti izolācijas kondensatori, kas aizsargā vienu diodes tiltu no ietekmes no otrā.

Arī šī shēma ir viegli pakļauta dažādiem uzlabojumiem, bet galvenais, tā atrisina galveno problēmu - to var izmantot darbības pastiprinātāja barošanai.

Atsauksmes par operācijas pastiprinātāju

Kā jau minēju, operacionālie pastiprinātāji gandrīz vienmēr tiek izmantoti ar atgriezenisko saiti (OS). Bet kas ir atgriezeniskā saite un kam tā paredzēta? Mēģināsim to izdomāt.

Ar atgriezenisko saiti sastopamies visu laiku: kad gribas ieliet krūzē tēju vai kaut vai aiziet uz tualeti mazai vajadzībai :) Kad cilvēks brauc ar mašīnu vai velosipēdu, šeit darbojas arī atgriezeniskā saite. Patiešām, lai brauktu viegli un dabiski, esam spiesti pastāvīgi uzraudzīt vadības ierīces atkarībā no dažādiem faktoriem: situācijas uz ceļa, transportlīdzekļa tehniskā stāvokļa utt.

Ko darīt, ja ceļš kļūst slidens? Jā, mēs reaģējām, veicām korekciju un virzāmies uz priekšu uzmanīgāk.

Operatīvā pastiprinātājā viss notiek līdzīgi.

Bez atgriezeniskās saites, kad ieejai tiek ievadīts noteikts signāls, mēs vienmēr saņemsim tādu pašu sprieguma vērtību izejā. Tas būs tuvu barošanas spriegumam (jo pastiprinājums ir ļoti liels). Mēs nekontrolējam izejas signālu. Bet, ja mēs nosūtīsim daļu signāla no izejas atpakaļ uz ieeju, ko tas dos?

Mēs varēsim kontrolēt izejas spriegumu. Šī vadība būs tik efektīva, ka jūs varat vienkārši aizmirst par ieguvumu; opamp kļūs paklausīgs un paredzams, jo tā darbība būs atkarīga tikai no atgriezeniskās saites. Tālāk es jums pastāstīšu, kā efektīvi kontrolēt izejas signālu un kā to kontrolēt, taču šim nolūkam mums ir jāzina dažas detaļas.

Pozitīvas atsauksmes, negatīvas atsauksmes

Jā, atgriezeniskā saite tiek izmantota darbības pastiprinātājos un ļoti plaši. Bet atsauksmes var būt gan pozitīvas, gan negatīvas. Mums ir jāsaprot, kāda ir jēga.

Pozitīvas atsauksmes tas ir tad, kad daļa izejas signāla tiek padots atpakaļ uz ieeju un tas (izvades daļa) tiek summēts ar ieeju.

Pozitīvās atsauksmes opampos netiek izmantotas tik plaši kā negatīvās atsauksmes. Turklāt pozitīvas atsauksmes bieži vien ir dažu shēmu nevēlama blakusparādība, un cilvēki cenšas izvairīties no pozitīvas atsauksmes. Tas ir nevēlams, jo šis savienojums var palielināt ķēdes kropļojumus un galu galā izraisīt nestabilitāti.

No otras puses, pozitīvas atsauksmes nesamazina op-amp, kas var būt noderīgi. Un nestabilitāte tiek pielietota arī salīdzinātājos, ko izmanto ADC (Analog-to-Digital Converter).

Negatīvās atsauksmes tas ir savienojums, kurā daļa izejas signāla tiek padots atpakaļ uz ieeju, bet tajā pašā laikā tas tiek atņemts no ieejas

Bet darbības pastiprinātājiem vienkārši tiek radītas negatīvas atsauksmes. Lai gan tas nedaudz samazina pastiprinājumu, tas nodrošina ķēdes stabilitāti un vadāmību. Tā rezultātā ķēde kļūst neatkarīga, tās īpašības pilnībā kontrolē negatīva atgriezeniskā saite.

Izmantojot negatīvas atsauksmes, op-amp iegūst vienu ļoti noderīgu īpašību. Opamp uzrauga savu ieeju stāvokļus un cenšas nodrošināt, lai tā ieejas potenciāls būtu vienāds. Operatīvais pastiprinātājs pielāgo izejas spriegumu tā, lai iegūtais ieejas potenciāls (starpība starp In.1 un In.2) būtu nulle.

Lielākā daļa op-amp ķēžu ir veidotas, izmantojot negatīvas atsauksmes! Tātad, lai saprastu, kā darbojas negatīvā sakabe, mums ir jāaplūko operētājsistēmas pastiprinātāja komutācijas shēmas.

Operacionālā pastiprinātāja shēmas

Operacionālo pastiprinātāju pievienošanas shēmas var būt ļoti dažādas, tāpēc maz ticams, ka varēšu runāt par katru no tiem, taču mēģināšu apsvērt galvenās.

Op-amp salīdzinātājs

Salīdzinājuma shēmas formulas būs šādas:

Tie. rezultāts būs spriegums, kas atbilst loģiskajam.

Tie. rezultāts būs spriegums, kas atbilst loģiskajai nullei.

Salīdzinājuma ķēdei ir augsta ieejas pretestība (impedance) un zema izeja.

Vispirms apsvērsim šo ķēdi op-amp ieslēgšanai salīdzinājuma režīmā. Šai komutācijas ķēdei nav atgriezeniskās saites. Šādas shēmas tiek izmantotas digitālajās shēmās, kad nepieciešams novērtēt ieejas signālus, noskaidrot, kurš ir lielāks, un iegūt rezultātu digitālā formā. Rezultātā izvade būs loģiskā 1 vai loģiskā nulle (piemēram, 5V ir 1 un 0V ir nulle).

Pieņemsim, ka Zenera diodes stabilizācijas spriegums ir 5 V, mēs pielietojām 3 V pirmajai un 1 V ieejai 2. Tālāk komparatorā notiek sekojošais: spriegums tiešajā ieejā 1 tiek izmantots tāds, kāds tas ir (vienkārši tāpēc, ka tā ir neinvertējoša ieeja), un apgrieztās ieejas 2 spriegums tiek apgriezts. Rezultātā kur bija 3B paliek 3B un kur bija 1B būs -1B.

Rezultātā 3V-1V = 2V, bet, pateicoties op-amp pastiprinājumam, izeja saņems spriegumu, kas vienāds ar strāvas avota spriegumu, t.i. apmēram 15 V. Bet Zener diode darbosies un 5V nonāks izejā, kas atbilst loģiskam.

Tagad iedomājieties, ka mēs iemetām 3 V pie 2. ieejas un pielikām 1 V pie 1. ieejas. Opamp to visu košļās, atstās nemainītu tiešo ievadi un nomainīs apgriezto (invertējošo) ieeju uz pretējo 3V un padarīs -3V.

Rezultātā 1V-3V = -2V, bet pēc darbības loģikas strāvas padeves mīnuss aizies uz izeju, t.i. -15V. Bet mums ir Zener diode, un tas nepalaidīs garām, un izejā mums būs vērtība tuvu nullei. Tā būs loģiska nulle digitālajai shēmai.

Šmita sprūda op-amp

Nedaudz agrāk mēs uzskatījām šādu shēmu op-amp pievienošanai kā salīdzinājumu. Salīdzinātājs salīdzina divus ieejas spriegumus un rada rezultātu pie izejas. Bet, lai salīdzinātu ieejas spriegumu ar nulli, jums ir jāizmanto tieši iepriekš parādītā shēma.

Šeit signāls tiek padots uz invertējošo ieeju, un tiešā ieeja ir iezemēta līdz nullei.

Ja mums pie ieejas ir lielāks spriegums par nulli, tad izejā būs -15V. Ja spriegums ir mazāks par nulli, tad izeja būs +15V.

Bet kas notiek, ja mēs vēlamies pielietot spriegumu, kas vienāds ar nulli? Tādu spriegumu izveidot nekad neizdosies, jo ideālas nulles nav un ieejas signāls pat par mikrovoltu daļām noteikti mainīsies vienā vai otrā virzienā. Rezultātā izejā valdīs pilnīgs haoss, izejas spriegums daudzkārt pārlēks no maksimālā līdz minimumam, kas praksē ir pilnīgi neērti.

Lai atbrīvotos no šāda haosa, tiek ieviests histeresists - tā ir noteikta sprauga, kuras ietvaros izejas signāls nemainīsies.

Šī plaisa ļauj īstenot šo ķēdi, izmantojot pozitīvas atsauksmes.

Iedomāsimies, ka ieejā pielikām 5V, un pirmajā brīdī izeja radīs -15V sprieguma signālu. Tad pozitīvās atsauksmes sāk darboties. Atgriezenisko saiti veido sprieguma dalītājs, kā rezultātā pie op-amp tiešās ieejas parādās spriegums -1,36V.

Apgrieztajā ieejā signāls ir pozitīvāks, tāpēc darbības pastiprinātājs darbosies šādi. Tā iekšpusē 5V signāls tiek apgriezts un kļūst par -5V, tad tiek pievienoti divi signāli un iegūta negatīva vērtība. Negatīvā vērtība pastiprinājuma dēļ kļūs -15V. Izejas signāls nemainīsies, kamēr ieejas signāls nenoslīdēs zem -1,36 V.

Ļaujiet ieejas signālam mainīties un kļūt par -2V. Iekšpusē šis -2V ir apgriezts un kļūst par +2V, un -1,36V paliks kā bija. Tad tas viss tiek summēts un iegūta pozitīva vērtība, kas izejā pārvērtīsies par +15V. Tiešajā ieejā vērtība -1,36V atgriezeniskās saites dēļ pārvērtīsies par +1,36V. Tagad, lai mainītu izejas vērtību uz pretējo, jums jāpielieto signāls, kas pārsniedz 1,36 V.

Tādējādi mums ir zona ar nulles jutību ar diapazonu no -1,36 V līdz +1,36 V. Šo mirušo zonu sauc par histerēzi.

Atkārtotājs

Vienkāršākais negatīvo atsauksmju īpašnieks ir atkārtotājs.

Retranslators izvada spriegumu, kas tika pievienots tā ieejai. Šķiet, kāpēc tas ir vajadzīgs, jo nekas no tā nemainās. Bet tam ir jēga, jo atcerēsimies op-amp īpašību: tam ir augsta ieejas pretestība un zema izejas pretestība. Ķēdēs atkārtotāji darbojas kā buferis, kas aizsargā vājas izejas no pārslodzes.

Lai saprastu, kā tas darbojas, nedaudz attiniet atpakaļ uz vietu, kur mēs apspriedām negatīvās atsauksmes. Tur es minēju, ka negatīvas atsauksmes gadījumā opamp visos iespējamos veidos cenšas sasniegt vienādu potenciālu visās ieejās. Lai to izdarītu, tā pielāgo spriegumu izejā tā, lai potenciālā starpība pie ieejām būtu nulle.

Pieņemsim, ka mums ir 1B ieejā. Lai pie ieejām būtu potenciāls, arī invertējošajai ieejai jābūt 1V. Tāpēc viņš ir atkārtotājs.

Neinvertējošā pastiprinātāja ķēde ir ļoti līdzīga atkārtotāja ķēdei, tikai šeit atgriezeniskā saite tiek attēlota ar sprieguma dalītāju un savienota ar zemi.

Apskatīsim, kā tas viss darbojas. Pieņemsim, ka ieejai tiek pievienots 5 V, rezistors R1 = 10 omi, rezistors R2 = 10 omi. Lai spriegumi ieejās būtu vienādi, opamp ir spiests paaugstināt spriegumu izejā tā, lai potenciāls apgrieztajā ieejā būtu vienāds ar tiešo. Šajā gadījumā sprieguma dalītājs dala uz pusēm, izrādās, ka izejas spriegumam jābūt divreiz lielākam par ieejas spriegumu.

Kopumā, lai piemērotu šo pārslēgšanas shēmu, jums pat nekas nav jārauj galvā, vienkārši izmantojiet formulu, kur pietiek, lai uzzinātu koeficientu K.

Un tagad mēs aplūkosim šādas komutācijas ķēdes kā invertējošā pastiprinātāja darbību. Invertējošajam pastiprinātājam ir šādas formulas:

Invertējošais pastiprinātājs ļauj pastiprināt signālu, vienlaikus invertējot (mainot tā zīmi). Turklāt mēs varam iestatīt jebkuru ieguvumu. Mēs ģenerējam šo pieaugumu, izmantojot negatīvu atgriezenisko saiti, kas ir sprieguma dalītājs.

Tagad izmēģināsim to darbībā, pieņemsim, ka mums ir 1 V signāls pie ieejas, rezistors R2 = 100 omi, rezistors R1 = 10 omi. Signāls no ieejas iet caur R1, pēc tam R2 un uz izeju. Pieņemsim, ka izejas signāls neticami kļūst par 0 V. Aprēķināsim sprieguma dalītāju.

1V/110=X/100, tātad X = 0,91V

Izrādās, ka punktā A potenciāls ir 0,91 V, bet tas ir pretrunā ar darbības pastiprinātāja noteikumu. Galu galā opamp cenšas izlīdzināt potenciālu tā ieejās. Tāpēc potenciāls punktā A būs nulle un vienāds ar potenciālu punktā B.

Kā uztaisīt, lai pie ieejas būtu 1V un punktā A 0V?

Lai to izdarītu, jums jāsamazina izejas spriegums. Un rezultātā mēs iegūstam

Diemžēl invertējošajam pastiprinātājam ir viens acīmredzams trūkums - zema ieejas pretestība, kas ir vienāda ar rezistoru R1.

Un šī savienojuma shēma ļauj pievienot vairākus ieejas spriegumus. Turklāt spriegumi var būt gan pozitīvi, gan negatīvi. Patiesībā analogos datorus var uzbūvēt, izmantojot darbības pastiprinātājus. Tātad izdomāsim.

Summatora pamatā ir tas pats invertējošais pastiprinātājs ar tikai vienu atšķirību: vienas ieejas vietā tam var būt tik daudz šo ieeju, cik vēlaties. Atcerēsimies invertējošā pastiprinātāja formulu Punkta X potenciāls būs vienāds ar nulli, tāpēc no katras ieejas ienākošo strāvu summa izskatīsies šādi: Ja mūsu mērķis ir tīra ieejas spriegumu pievienošana, tad visi rezistori šajā ķēdē ir izvēlēti tā, lai tiem būtu vienāda vērtība. Tas arī noved pie tā, ka katras ieejas pastiprinājums būs vienāds ar 1. Tad invertējošā pastiprinātāja formula ir šāda:

Nu, es domāju, ka nav grūti saprast summētāja un citu komutācijas ķēžu darbību operācijas pastiprinātājos. Pietiek nedaudz pavingrināties un mēģināt salikt šīs shēmas un redzēt, kas notiek ar ieejas un izejas signāliem.

Un es droši vien beigšu šeit, jo, strādājot ar operacionālajiem pastiprinātājiem, tiek izmantotas ļoti dažādas komutācijas shēmas, tie ir dažādi strāvas-sprieguma pārveidotāji, summatori, integratori un logaritmiskie pastiprinātāji, un tos visus var izskatīt ļoti ilgi. .

Ja interesē citas pārslēgšanas shēmas un vēlies tās saprast, iesaku tās izskatīt, viss noteikti nostāsies savās vietās.

Un ar to es noslēgšu, jo īpaši tāpēc, ka raksts izrādījās diezgan apjomīgs un pēc uzrakstīšanas tas ir nedaudz jānoslīpē un jānovieto vietā.

Draugi, neaizmirstiet abonēt emuāra atjauninājumus, jo jo vairāk lasītāju abonē atjauninājumus, jo vairāk es saprotu, ka daru kaut ko svarīgu un noderīgu, un tas mani motivē jauniem rakstiem un materiāliem.

Starp citu, draugi, man radās forša ideja, un man ir ļoti svarīgi dzirdēt jūsu viedokli. Domāju izdot mācību materiālu par operacionālajiem pastiprinātājiem, šis materiāls būs parastas pdf grāmatas vai video kursa veidā, vēl neesmu izlēmis. Man šķiet, ka, neskatoties uz lielo informācijas pārbagātību internetā un literatūrā, joprojām trūkst vizuālas, praktiskas, ikvienam saprotamas informācijas.

Tāpēc, lūdzu, rakstiet komentāros, kādu informāciju jūs vēlētos redzēt šajā apmācību materiālā, lai es varētu sniegt ne tikai noderīgu informāciju, bet arī informāciju, kas patiešām ir pieprasīta.

Un tas man ir viss, tāpēc novēlu veiksmi, panākumus un lielisku garastāvokli, pat neskatoties uz to, ka ārā ir ziema!

Ar n/a Vladimiru Vasiļjevu.

P.S. Draugi, noteikti abonējiet atjauninājumus! Abonējot jaunus materiālus saņemsi tieši uz savu e-pastu! Un, starp citu, ikviens, kurš pierakstīsies, saņems noderīgu dāvanu!