Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Nilalaman

  • Ano ang Integrator?
  • Nagtatrabaho prinsipyo ng Integrator
  • Op-amp integrator circuit
  • Output ng isang integrator
  • Paggaling ng Op-amp bilang integrator
  • Praktikal na op-amp integrator
  • Mga aplikasyon ng integrator
  • Ano ang Pagkakaiba?
  • Op-amp bilang Pagkakaiba
  • Nagtatrabaho na Prinsipyo ng Pagkakaiba
  • Output waveform ng isang pagkakaiba-iba
  • Mga Aplikasyon ng Pagkakaiba

Ano ang Integrator?

Kahulugan ng Integrator

Kung ang landas ng puna ay ginawa sa pamamagitan ng isang kapasitor sa halip na isang paglaban, isang RC Network ang itinatag sa negatibong landas ng feedback ng mga amplifier. Ang ganitong paggawa ng pagsasaayos ng circuit ay tumutulong sa pagpapatupad ng pagpapatakbo ng matematika, partikular na pagsasama, at ang pagpapatakbo na amplifier circuit na ito ay kilala bilang isang Operational amplifier Integrator circuit.

Ang output ng circuit ay ang pagsasama ng inilapat na boltahe ng input na may oras.

Ang mga circuit ng integrator ay karaniwang binabaligtad ang mga pagpapatakbo ng amplifiers (gumagana ang mga ito sa pag-invert ng op-amp config, na may mga angkop na capacitor at resistor), na sa pangkalahatan ay gumagawa ng isang tatsulok na output ng alon mula sa isang square input na alon. Samakatuwid, ginagamit din sila para sa paglikha ng mga tatsulok na pulso.

Op-amp bilang Integrator

Nagtatrabaho prinsipyo ng Integrator

Maaaring gamitin ang mga amplifier ng pagpapatakbo para sa mga aplikasyon sa matematika tulad ng Pagsasama at Pagkakaiba sa pamamagitan ng pagpapatupad ng mga tukoy na mga pagsasaayos ng op-amp.

Kapag ang landas ng puna ay ginawa sa pamamagitan ng isang kapasitor sa halip na isang paglaban, isang RC Network ang naitatag sa negatibong landas ng feedback ng mga amplifier. Ang ganitong paggawa ng pagsasaayos ng circuit ay tumutulong sa pagpapatupad ng pagpapatakbo ng matematika, partikular na pagsasama, at ang pagpapatakbo na amplifier circuit na ito ay kilala bilang isang Operational amplifier Integrator circuit. Ang output ng circuit ay ang pagsasama ng inilapat na boltahe ng input na may oras.

Op-amp integrator circuit

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
Op-amp integrator circuit

Output ng isang integrator

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
input at output waveform ng isang integrator

Ang mga circuit ng integrator ay karaniwang binabaligtad ang mga pagpapatakbo ng amplifiers (gumagana ang mga ito sa pag-invert ng op-amp config, na may mga angkop na capacitor at resistor), na sa pangkalahatan ay gumagawa ng isang tatsulok na output ng alon mula sa isang square input na alon. Samakatuwid, ginagamit din sila para sa paglikha ng mga tatsulok na pulso.

Ang kasalukuyang sa daanan ng feedback ay kasangkot sa pagsingil at paglabas ng kapasitor; samakatuwid, ang lakas ng signal ng output ay nakasalalay sa dami ng oras na naroroon ang isang boltahe (inilapat) sa input terminal ng circuit.

Paggaling ng Op-amp bilang integrator

Tulad ng alam natin mula sa konsepto ng virtual ground, ang boltahe sa point 1 ay 0V. Samakatuwid, ang capacitor ay naroroon sa pagitan ng mga terminal, ang isa na mayroong zero potensyal at iba pa sa potensyal na V0. Kapag ang isang pare-pareho na boltahe ay inilapat sa pag-input, nagreresulta ito sa isang tuwid na pagtaas ng boltahe (positibo o negatibo ayon sa pag-sign ng input signal) sa output na ang rate ng pagbabago ay proporsyonal sa halaga ng inilapat na boltahe ng pag-input.

Mula sa itaas na circuitry sinusunod ito, V1 = V2 = 0

Ang kasalukuyang pag-input bilang:

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Dahil sa mga op-amp na katangian (ang input impedance ng op-amp ay walang katapusan) habang ang kasalukuyang pag-input sa input ng isang op-amp ay perpektong zero. Samakatuwid ang kasalukuyang pagpasa mula sa input risistor sa pamamagitan ng inilapat na input boltahe Vi ay lumipad kasama ang path ng feedback sa capacitor C1.

Samakatuwid ang kasalukuyang mula sa bahagi ng output ay maaari ding ipahayag bilang:

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Pagkukumpara sa mga equation sa itaas na nakukuha natin,

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Samakatuwid ang op-amp output ng integrator circuit na ito ay:

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Bilang kinahinatnan ang circuit ay may isang nakakakuha ng pare-pareho ng -1 / RC. Ang negatibong punto ng pag-sign patungo sa isang 180o pagbabago ng yugto.

Praktikal na op-amp bilang aintegrator

Kung naglalagay kami ng isang signal ng input ng sine wave sa integrator, pinapayagan ng integrator na pumasa ang mga signal ng mababang dalas habang pinapalabas ang mga bahagi ng mataas na frequency ng signal. Samakatuwid, kumikilos ito tulad ng a mababang-pass filter sa halip na isang integrator.

Ang praktikal na integrator ay mayroon ding iba pang mga limitasyon. Hindi tulad ng mga perpektong op-amp, ang mga praktikal na op-amp ay may isang may wakas na open-loop na nakuha, may wakas na impedance ng input, isang input na offset boltahe, at isang kasalukuyang pag-input na bias. Ang paglihis mula sa isang perpektong op-amp ay maaaring makaapekto sa pagtatrabaho sa maraming paraan. Halimbawa, kung Vin = 0, kasalukuyang dumadaan sa capacitor dahil sa pagkakaroon ng parehong output offset boltahe at kasalukuyang pag-input ng bias. Ito ay sanhi ng pag-anod ng boltahe ng output sa paglipas ng panahon hanggang sa op-amp saturates. Kung ang kasalukuyang boltahe ng pag-input ay zero sa kaso ng perpektong op-amp, kung gayon walang drift ang dapat na naroroon, ngunit hindi ito totoo para sa praktikal na kaso.

Upang mapawalang bisa ang epekto sanhi ng kasalukuyang pag-input ng bias, kailangan naming baguhin ang circuit tulad ng Rom = R1|| RF|| RL

Sa kasong ito, ang boltahe ng error ay magiging 

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Samakatuwid ang parehong boltahe na drop ay lilitaw sa parehong positibo at negatibong mga terminal dahil sa kasalukuyang pag-input ng bias.

Para sa isang perpektong op-amp na pagpapatakbo sa estado ng dc, ang capacitor ay gumaganap bilang isang bukas na circuit, at samakatuwid, ang pakinabang ng circuit ay walang katapusan. Upang mapagtagumpayan ito, isang mataas na resistor na halaga ng risistor RF ay konektado kahanay sa kapasitor sa feedback path. Dahil dito, ang pakinabang ng circuit ay limitado sa isang may hangganan na halaga (mabisang maliit) at samakatuwid ay nakakakuha ng isang maliit na error sa boltahe.

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
praktikal na op-amp integrator
  • VIOS ay tumutukoy sa input na offset boltahe
  • IBI tumutukoy sa kasalukuyang pag-input ng bias

Ano ang Pagkakaiba?

Kahulugan ng Iba't ibang

Kung ang paglaban sa input sa inverting terminal ay pinalitan ng isang kapasitor, isang RC Network ang naitaguyod sa negatibong landas ng feedback ng mga amplifier. Ang ganitong uri ng pagsasaayos ng circuit ay tumutulong sa pagpapatupad ng pagkita ng pagkakaiba ng input boltahe, at ang pagpapatakbo ng circuit ng amplifier na ito ay kilala bilang isang Operational amplifier differentiator circuit.

Ang isang tagapagpaiba ng pagpapatakbo ng amplifier ay karaniwang gumagana bilang isang mataas na pass filter at, ang amplitude ng output voltage na ginawa ng differentiator ay katimbang sa pagbabago ng inilapat na boltahe ng input.

Op-amp bilang isang Pagkakaiba

Tulad ng pinag-aralan namin nang mas maaga sa integrator circuit, maaaring magamit ang mga op-amp para sa pagpapatupad ng iba't ibang mga aplikasyon sa matematika. Dito namin pag-aaralan ang detalye ng pag-configure ng op-amp nang detalyado. Ginagamit din ang amplifier ng pagkakaiba-iba para sa paglikha ng mga hugis ng alon at din sa mga modulator ng dalas.

Ang isang tagapagpaiba ng pagpapatakbo ng amplifier ay karaniwang gumagana bilang isang mataas na pass filter at, ang amplitude ng output voltage na ginawa ng differentiator ay katimbang sa pagbabago ng inilapat na boltahe ng input.

Nagtatrabaho na Prinsipyo ng Pagkakaiba

Kapag ang paglaban sa input sa inverting terminal ay pinalitan ng isang kapasitor, isang RC Network ang naitatag sa negatibong landas ng feedback ng mga amplifier. Ang ganitong uri ng pagsasaayos ng circuit ay tumutulong sa pagpapatupad ng pagkita ng pagkakaiba ng input boltahe, at ang pagpapatakbo ng circuit ng amplifier na ito ay kilala bilang isang Operational amplifier differentiator circuit.

Sa isang pagkakaiba-iba ng op-amp circuit, ang output ng circuit ay ang pagkita ng pagkakaiba-iba ng input boltahe na inilapat sa op-amp na patungkol sa oras. Samakatuwid ang op-amp differentiator ay gumagana sa isang inverting amplifier na pagsasaayos, na nagiging sanhi ng output na 180 degree out of phase na may input. Ang pagkakaiba-iba ng pagsasaayos ng op-amp sa pangkalahatan ay tumutugon sa mga tatsulok o hugis-parihaba na mga format ng pag-input.

Isang Circuit ng Pagkakaiba

mga nagpapaiba-iba
Op-amp na pagkakaiba-iba ng circuit

Tulad ng ipinakita sa figure, isang koneksyon ng capacitor sa serye na may mapagkukunan ng input boltahe ay nagawa. Ang input capacitor C1 ay una nang walang singil at kaya't nagpapatakbo bilang isang open-circuit. Ang non-inverting terminal ng amplifier ay konektado sa lupa, samantalang ang inverting input terminal ay sa pamamagitan ng negatibong feedback resistor Rf at konektado sa output terminal.

Dahil sa perpektong mga katangian ng op-amp (ang input impedance ng op-amp ay walang katapusan) bilang kasalukuyang pag-input, ako sa input ng isang op-amp ay perpektong zero. Samakatuwid ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng capacitor (sa pagsasaayos na ito, ang paglaban sa input ay pinalitan ng isang kapasitor) dahil sa inilapat na input boltahe Vin dumadaloy kasama ang path ng feedback sa pamamagitan ng resistor ng feedback Rf.

Tulad ng naobserbahan mula sa pigura, ang point X ay halos na-grounded (ayon sa virtual ground concept) dahil ang non-inverting input terminal ay na-grounded (ang point Y ay nasa potensyal na ground ie, 0V).

Dahil dito, Vx = Vy = 0

Na patungkol sa input side capacitor, ang kasalukuyang pagdadala sa pamamagitan ng capacitor ay maaaring nakasulat bilang:

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Na patungkol sa risistor ng lumalabas na feedback resistor, ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito ay maaaring kinatawan bilang:

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Mula sa mga equation sa itaas kapag pinantay namin ang mga alon sa parehong mga resulta na nakuha namin,

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan

Ang pagkakaiba-iba ng circuit ng amplifier ay nangangailangan ng isang napakaliit na oras na pare-pareho para sa aplikasyon nito (pagkita ng kaibhan), at samakatuwid ito ay isa sa mga pangunahing bentahe nito.

Ang halaga ng produkto C1Rf ay kilala bilang pare-pareho ang oras ng differentiator, at ang output ng pagkakaiba ay C1Rf beses ang pagkakaiba-iba ng Vin signal Ang tanda na -ve sa equation ay tumutukoy na ang output ay 180o pagkakaiba sa phase na may pagtukoy sa input.

Kapag naglalapat kami ng isang pare-pareho na boltahe na may isang hakbang na pagbabago sa t = 0 tulad ng isang hakbang na signal sa input terminal ng differentiator, ang output ay dapat na perpektong zero dahil ang pagkita ng pagkakaiba ng pare-pareho ay zero. Ngunit sa pagsasagawa, ang output ay hindi eksaktong zero sapagkat ang pare-pareho na alon ng pag-input ay tumatagal ng ilang oras upang humakbang mula sa 0 volts hanggang sa ilang Vmax volts Samakatuwid ang output waveform ay lilitaw na may isang spike sa oras t = 0.

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
Output na form ng alon na naglalaman ng spike

Samakatuwid para sa isang parisukat na input ng alon, nakakakuha kami ng isang bagay tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba,

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang Katotohanan
Output waveform ng isang pagkakaiba-iba para sa isang parisukat na input ng alon

Para sa higit pang artikulo na nauugnay sa Electronics at ang kanilang paliwanag sa detalye  pindutin dito

.

Tungkol kay Amrit Shaw

Op-Amp bilang Integrator at Mga Pagkakaiba | Gumagawa Ito | 5+ Mahahalagang KatotohananKumonekta sa aming dating may-akda: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X