Isang mahalagang pagpapakilala sa Operational Amplifier o Op-Amp | Gumagawa ito

Isang mahalagang pagpapakilala sa Operational Amplifier o Op-Amp | Nagtatrabaho ito

Operational Amplifier

Cover Image ni: MartinccoAurora Borealis - mga ilaw ng polar 3CC BY-SA 4.0

Nilalaman

Ano ang op amp?

Ang Op-amp ay isang pagpapaikli ng Operation amplifier, isang direktang kaisa na high gain amplifier. Sa term na Operational Amplifier, ang 'Operational' ay kumakatawan na ang amplifier ay maaaring magsagawa ng ilang mga operasyon tulad ng - pagbubuod, pagbabawas, paghahambing, atbp Ang salitang 'Amplification' ay nagpapahiwatig na maaari nitong palakasin ang input signal.

Tamang-tama op Amp

Ang isang perpektong op amp ay hindi praktikal na mayroon ngunit may pinakamahusay na mga katangian. Ang lahat ng mga praktikal na Operational Amplifier ay binuo upang makamit ang mga malapit na katangian bilang isang perpektong op amp. Talakayin natin ang ilan sa mga tampok ng isang perpektong op-amp.

Mainam na mga katangian ng op amp

  1. Nagbibigay ang mainam na op amp ng walang katapusang nakakuha ng boltahe.
  2. Mayroon itong walang katapusang impedance sa pag-input.
  3. Mayroon itong zero output resistence.
  4. Mayroon itong walang katapusang bandwidth.
  5. Karaniwang Mode Reaction Ratio ay walang hanggan.
  6. Ang ratio ng Supply Supply Reaction ay walang hanggan.
  7. Ang pinatay na rate ay 0.

Pagbaligtar ng op amp

Ang Op-amp ay may iba't ibang mga mode ng pagpapatakbo. Ang Inverting Operational Amplifier ay kumakatawan sa uri ng proseso kung saan ang input signal ay ibinibigay sa pamamagitan ng inverting terminal ng op-amp. Ang yugto ng output ng amplifier ay babaligtad sa proseso ng paglaki. Ang inverting op-amp ay may mas mataas na pakinabang kaysa sa hindi inververt na Operational Amplifier.

operational amplifier
Larawan sa pamamagitan ng: Inductiveload, Op-Amp Inverting Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Non-inverting op amp

Ang hindi pag-invertting ay isa pang mode ng pagpapatakbo gamit ang isang op amp. Dito, ang input signal ay ibinibigay gamit ang non-inverting terminal ng op amp. Kaya, ang yugto ng output ay mananatiling pareho at hindi baligtad sa pagpapatakbo. Iyon ang dahilan kung bakit ang operasyong ito na gumagamit ng isang op amp ay kilala bilang isang 'non-inverting op amp.' Nagbibigay ang op amp na ito ng mas mataas na katatagan ng system dahil sa negatibong feedback system, ngunit mayroon itong mas kaunting pakinabang kaysa sa isang inverting op amp. Sa pagitan ng isang non-inverting op amp at isang inverting op amp, ang isang inverting amplifier ay binibigyan ng higit pang mga kagustuhan.

operational amplifier
Larawan ni: InductiveloadOp-Amp Non-Inverting Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Op amp circuit | Pangunahing mga circuit ng op amp

Ang mga circuit ng mga op-amp ay tiyak para sa kanilang mga operasyon. Ang isang Operational Amplifier ay may kakayahang magsagawa ng maraming mga pagpapatakbo sa matematika. Ang mga circuit ay ginawa ayon sa pangangailangan. Ang imahe sa ibaba ay kumakatawan sa isang tipikal na simbolo ng circuit ng isang op-amp.

Maaari nating obserbahan na ang isang op-amp ay may dalawang mga input (minarkahan bilang 1 at 2). Ang input na may label na '-' ay ang inverting terminal. Ang input na may label na '' 'sign ay ang non-inverting terminal. Ang mag-asawa na koneksyon sa boltahe, ipinakita bilang + Vsat at -Vsat, ay ang positibong boltahe ng saturation at negatibong boltahe ng saturation, na kumakatawan sa pinakamataas at pinakamababang limitasyon sa Operational Amplifier; ang mga maaaring obserbahan sa output.

Ang mga voltation ng saturation ay inilalapat sa op-amp upang balansehin ang pagpapatakbo ng amplifier patungkol sa lupa. Ang output ay nakolekta mula sa 'O' terminal.

741 op amp

Ang mga op-amp ay magagamit na ngayon sa mga merkado sa pamamagitan ng ICs. Ang isang tulad ng IC ay ang 741 Operational Amplifier. Ito ay isang monolithic IC (lahat ng mga koneksyon ay nabuo sa isang solong piraso ng mala-kristal na silikon). Ang IC ay binubuo ng isang op-amp. Ang Fairchild Semiconductor noong unang bahagi ng ikaanimnapung taon ay unang binuo ito. Ipinapahiwatig ng bilang na 741 na ang IC ay may pitong mga functional pin, apat na input pin, at isang output pin.

741 op amp pinout

Ang sumusunod na diagram ay nagbibigay ng pinout ng IC. Ang terminolohiya ng IC na binubuo ng isang pagpapatakbo na amplifier ay naglalarawan din ng mga pin. Ang bilang 7 mula sa 741 ay kumakatawan sa pitong mga functional pin, apat na input pin, at isang output pin.

741 op amp eskematiko

Ang sumusunod na salamangkero ay kumakatawan sa diagram ng eskematiko ng isang 741Operational Amplifier.

Isang mahalagang pagpapakilala sa Operational Amplifier o Op-Amp | Nagtatrabaho ito
Schema ni: InductiveloadOp-Amp Panloob, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Op amp integrator

Nabanggit na namin kanina, at ang isang Operational Amplifier ay maaaring gumawa ng maraming mga pagpapatakbo sa matematika. Alamin natin kung paano magagawa ng isang Operational Amplifier ang isang operasyon na 'pagsasama' sa isang input signal. Upang ipatupad ang integrator gamit ang isang op-amp, kailangan namin ng isang kapasitor at isang pares ng mga resistors, at isang op-amp! Ang diagram ng circuit sa ibaba ay naglalarawan ng op amp integrator circuit.

operational amplifier
Integrator Circuit, Larawan ni - RutujadeshpandeIntegrator circuitCC BY-SA 3.0

Pagpapatakbo ng integrator

Ang konsepto ng virtual ground - gumagana dahil sa pag-aakalang walang katapusang pakinabang ng OP AMP. Iyon ang dahilan kung bakit ang 'A' node sa imahe ay isang virtual na lupa. Hayaang dumaloy ang kasalukuyang 'i' sa pamamagitan ng paglaban ng R. Kaya, ang kasalukuyang maaaring masusukat bilang i = V1 / R.

 Dito, ang V1 ay ang input boltahe na ibinigay sa inverting terminal, at ang non-inverting terminal ay may grounded na may isang risistor at dahil sa mataas na impedance ng pag-input, ang parehong kasalukuyang ay dumadaloy sa pamamagitan ng path ng feedback, pagkakaroon ng isang kapasitor doon. Kaya, ang boltahe ng output ay maaaring nakasulat bilang:

Vo = - 1 / C 0 t [i dt]

O, Vo = - 1 / RC 0 t [V1 dt]

Kaya, maaari nating sabihin na ang output boltahe ay proporsyonal sa oras ng pag-input ng boltahe na integral at Iyon ang dahilan kung bakit ang circuit ay tinawag bilang integrator o Miller integrator.

Op amp kumpara

Ang isang op-amp na kumpare o isang kumpare ng boltahe, o isang kumpare, ay isang aparato na electronics na naghahambing ng dalawang mga voltages ng pag-input at nagbibigay ng isang nagpapahiwatig na output. Ipinapahiwatig ng output kung alin sa dalawang mga boltahe ng input na mas hindi kapansin-pansin sa mga halaga.

Ang op-amp ay idinisenyo sa mga bukas na pagsasaayos ng circuit upang magamit ang isang Operational Amplifier bilang isang kumpare.

  • Kung ang boltahe sa non-inverting terminal ay mas mataas kaysa sa boltahe sa inverting terminal, ang output ay inililipat sa positibong boltahe ng saturation ng op-amp.
  • Kung ang boltahe ng inverting terminal ay mas greter kaysa sa boltahe sa non-inverting terminal, ang o / p ay inililipat sa -ve na boltahe ng saturation ng Operational Amplifier.

Op amp na kumpara sa circuit

Ang imahe sa ibaba ay kumakatawan sa Operational Amplifier comparator circuit.

operational amplifier
Maghahambing, Larawan ni: InductiveloadOp-Amp Comparator, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Op amp makakuha

Ang op-amp na nakuha ay tumutukoy sa ratio ng output boltahe sa input boltahe at ang Operational Amplifier ay may dalawang uri ng pakinabang tulad ng sumusunod.

  • Closed-loop Gain: Kung ang sistema ng Operational Amplifier ay may isang sistema ng puna na nauugnay dito, kung gayon ang pakinabang ng system ay kilala bilang kita ng closed-loop.
  • Buksan ang Looped Gain: Kung ang Operational Amplifier circuit ay walang isang sistema ng puna na nauugnay dito, kung gayon ang nakuha ay open-loop na nakuha.

Para sa isang perpektong Operational Amplifier, ang makakuha ay walang katapusan para sa anumang mga frequency. Para sa mga tunay na amplifier, ang nakuha ay isang ganap na pare-pareho. Ang makukuha ay ang parameter ng pagganap para sa amplifier.

Hindi pag-invert ng op na nakakuha

Ang pangkalahatang pagpapahayag ng boltahe ng output na di-inverting amplifier ay: Vout = k * Vin

Ang output equation ng non-inverting amplifier ay: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin

Kaya, sa paghahambing ng parehong equation, ang halaga ng k ay magiging

k = [1 + (Rf / R1)]

Ang ekspresyong ito ng risistor ay kilala bilang pakinabang na hindi na-inverting na amplifier. Maaari naming obserbahan na kung Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Kaya, ang input boltahe ay napalakas ng isang kadahilanan ng 2. Karaniwang kinokontrol ng (Rf / R1) na ratio ang nakuha. Ang pagtaas ng Rf ay nagdaragdag ng halaga ng makakuha.

Op amp buffer

Ang isang op-amp buffer o isang pagkakaangkin na nakakakuha ng buffer, o isang boltahe na tagasunod na circuit ay isang espesyal na idinisenyong modelo ng di-baligtad na amplifier. Pagmasdan ang circuit ng non-inverting amplifier na ibinigay sa itaas. Kung ginawa namin ang pagtutol ng feedback na zero at ang pag-invert ng terminal na walang katapusang paglaban, ang nakuha ng amplifier ay magiging pagkakaisa. Iyon ang dahilan kung bakit ang circuit na ito ay kilala bilang pagkakaisa na nakakakuha ng buffer. Ginagamit ang buffer na ito para sa pagtutugma ng impedance.

Pagkakaiba op amp

Ang Pagkakaiba ng Operational Amplifier o pagkakaiba ng amplifier ay ang op-amp na nagpapalaki ng pagkakaiba sa pagitan ng dalawang input voltages at nagbibigay na bilang output at isinasagawa ang operasyon ng pagbabawas, hindi katulad ng isang summing amplifier na nagdaragdag ng mga input voltage.

Ang circuit sa ibaba ay naglalarawan ng circuit ng isang kaugalian na amplifier.

operational amplifier
Pagkakaiba ng Amplifier, Larawan sa pamamagitan ng - InductiveloadOp-Amp na Pagkakaiba ng Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Mga Operasyon

Gamit ang konsepto ng virtual ground, maaari nating tapusin na ang boltahe sa node A ay kapareho ng boltahe sa node B. Gamit ang KCL, maaari naming isulat iyon -

(V1 - Vx) / R1 = (Vx - VO) / R2

& (V2 - Vx) / R1 = Vx / R2

Dito, ang V1 ay ang boltahe ng pag-input. Ang Vx ay ang boltahe sa A node (pati na rin ang B). Ang Vo ay ang boltahe ng output. Ngayon ipinapalagay namin na ang Operational Amplifier ay may mataas na impedance sa pag-input. Paghahambing at paggamit ng parehong mga equation, maaari kaming magsulat -

Vo = (V2 - V1) * R2 / R1

Ang output equation na ito ay nagbibigay-katwiran sa operasyon.

Pagbaligtar ng op amp gain

Ang pangkalahatang pagpapahayag ng boltahe ng output ng invertting amplifier ay: Vout = -k * Vin

Ang output equation ng inverting amplifier ay: V0 = - (Rf / R1) * Vin

Ngayon, sa paghahambing ng parehong equation, masasabi nating -

k = (Rf / R1)

Ito ay ang nakuha ng closed-loop ng inverting amplifier.

Summing op amp

Ang summing Operational Amplifier o adder op-amp ay ang amplifier na nagpapalaki sa kabuuan ng input voltages at nagbibigay bilang output. Gumagawa ito ng pagpapatakbo o pagdaragdag ng operasyon, hindi katulad ng isang kaugalian na amplifier na nagsasagawa ng mga operasyon sa pagbabawas.

Ang imaheng nasa ibaba ay kumakatawan sa pagbubuo ng Operational Amplifier.

operational amplifier
Summing amplifier, Larawan ni - InductiveloadOp-Amp Summing Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Operasyon

Gamit ang konsepto ng virtual ground, ang potensyal sa A node ay kapareho ng potensyal sa B node. Ang paglalapat ng KCL, maaari kaming magsulat -

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

O, V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = - Vo / Rf

O, Vo = - [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Ngayon kung R1 = R2 = ... = Rn = Rf, pagkatapos ay maaari kaming magsulat -

Vo = - [V1 + V2 +… + Vn]

Tagasubaybay sa Boltahe op amp | Op amp na tagasunod

Ang isang volt follower op amp o isang pagkakaisa na nakakakuha ng buffer, o isang boltahe na tagasunod circuit ay isang espesyal na idinisenyong di-baligtarin na modelo ng amplifier at kung ginawa namin ang zero na pagtutol ng feedback at ang inverting na terminal na walang katapusang paglaban, ang nakuha ng amplifier ay magiging pagkakaisa. Tulad ng output boltahe ay sumusunod lamang sa input boltahe nang walang amplification, ang amplifier ay kilala bilang voltage follower op ap. Iyon ang dahilan kung bakit ang circuit na ito ay kilala rin bilang isang buffer ng pagkakaisa. Ginagamit ang buffer na ito para sa pagtutugma ng impedance.

Discrete op amp

Ang discrete op-amp ay itinayo upang maibigay ang kaunting labi sa pagitan ng positibo at negatibong mga pag-input, kung kaya't higit na nagiging sanhi ng mataas na kita. Ang mga discrete op-amp ay karaniwang ginagamit para sa mga audio application kaysa sa maginoo na mga op-amp. Mayroon itong maraming kalamangan sa maginoo na mga op-amp dahil posible ang pasadyang disenyo, nangangailangan ng mas kaunting mga sangkap, nagbibigay ng mas mahusay na katatagan ng temperatura, atbp.

Lm741 op amp

Ang lm741 ay isang monolithic IC na mayroong isang op amp sa loob nito. Mayroon itong walong mga pin. Hindi nangangailangan ang IC ng panlabas na kabayaran sa dalas. Nagbibigay ito ng mas mataas na CMRR at nakakonsumo ng mas kaunting lakas. Ang pinout ng lm741 ay ibinibigay sa ibaba.

Numero ng Pinpaglalarawan
1, 5Offset Null para sa pagtanggal ng offset at pagbabalanse sa lupa.
2Inverting Input terminal
3Non-inverting na terminal
4Negatibong boltahe ng saturation
6Output ng op amp
7Positibong boltahe ng saturation
8Walang koneksyon (NC)

Pagkakaiba ng op amp

Op-amp pinagkaiba o ginagawa ng kaugalian na op-amp ang pagpapatakbo ng pagkita ng kaibhan sa isang signal ng input voltage. Upang maipatupad ang pagkakaiba gamit ang isang op-amp, kailangan namin ng isang kapasitor at isang pares ng mga resistors, at isang op-amp! Ang diagram ng circuit sa ibaba ay naglalarawan ng op amp na pagkakaiba-iba ng circuit.

Mga equation ng op amp

Ang mga equation na op-amp ay pangkalahatang tinutukoy bilang mga output equation ng isang op-amp. Ang mga equation ng output ay kumakatawan sa ugnayan sa pagitan ng mga input at output voltages. Ang kadahilanan ng pakinabang ay maaari ring matukoy mula sa mga equation ng output. Ang ilan sa mga equation ng output ng ilang mga pangunahing amplifier ay ibinibigay sa ibaba.

Mga hindi katumbas na op amp equation: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin

Pagbaligtarin ang mga equation ng op amp: V0 = - (Rf / R1) * Vin

Mga uri ng op amp

Ang Op-amp ay may maraming mga uri kaysa sa maraming mga mode ng pagpapatakbo. Ang iba't ibang mga uri ng op-amp ay nagsasagawa ng iba't ibang mga pagpapatakbo sa matematika. Ang ilan sa kanila ay -

  1. Pagbaligtar ng op amp
  2. Non-inverting op amp
  3. Pagkakaiba op amp
  4. Summing amplifier
  5. Integrator
  6. Differential amplifier
  7. Logarithmic amplifier
  8. COMPARATOR
  9. Kasalukuyang converter ng boltahe
  10. Boltahe sa kasalukuyang converter

Pagbaligtad vs hindi pag-invert ng op amp

Gumawa tayo ng isang comparative analysis sa pagitan ng pag-invert at non-inverting op amp.

Paksa ng Paghahambing.Pagbaligtad ng op-ampNon-inverting na op-amp
Input TerminalAng input ay ibinibigay sa pamamagitan ng inverting terminal.Ang input ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang non-inverting terminal.
Polarity ng outputAng polarity ng input boltahe ay nabago sa output.Ang polarity ng input ay mananatiling pareho sa output.
pakinabangIbinibigay ang pakinabang bilang: Av = - (Rf / R1)Ibinibigay ang pakinabang bilang: Av = (1 + Rf / R1)
Mga impedance ng inputAng input impedance ay mas mababa kaysa sa non-inverting op amp.Ang impedance ng input ay mas mataas kaysa sa pag-invert ng op amp.
Bahagi ng outputAng input at output ay nasa phase.Ang input at output ay wala sa phase.

Negatibong feedback op amp

Para sa isang closed-loop system ng isang op-amp, kung ang sistema ng feedback ay konektado sa inverting terminal ng op-amp, ang sistema ng feedback ay kilala bilang negatibong feedback. Ang isang op-amp na pagpapatakbo na may negatibong feedback na isinasama dito ay kilala bilang negatibong feedback. Ang mga negatibong feedback na op-amp ay may mas mahusay na katatagan ng system, ngunit ang nakuha ay mas mababa kaysa sa positibong feedback na Operational Amplifier.

Para sa higit pang artikulong nauugnay sa Elektronika pindutin dito

Tungkol sa Sudipta Roy

Isang mahalagang pagpapakilala sa Operational Amplifier o Op-Amp | Nagtatrabaho itoIsa akong mahilig sa electronics at kasalukuyang nakatuon sa larangan ng Elektronika at Komunikasyon.
Mayroon akong masidhing interes sa paggalugad ng mga makabagong teknolohiya tulad ng AI & Machine Learning.
Ang aking mga sulatin ay nakatuon sa pagbibigay ng tumpak at na-update na data sa lahat ng mga nag-aaral.
Ang pagtulong sa isang tao sa pagkakaroon ng kaalaman ay nagbibigay sa akin ng labis na kasiyahan.

Kumonekta tayo sa pamamagitan ng LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

en English
X