Sissejuhatus töövõimenditesse: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Selles juhendis tutvustan operatiivvõimendit, mis on üks kõige kasulikumaid analoogseadmeid. Seda seadet saab konfigureerida inverteerimata või inverteeriva võimendina, võrdlusena, pingevõimendina, summeerimisvõimendina, mõõteriistade võimendina, puhverna, aktiivfiltrina, Wieni sillaostsillaatorina ja paljude muude rakendustena. Opamp on saadaval erinevates konfiguratsioonides, nagu üks 8 -pin LM741 DIP või LM324 14 pin quad op amp, mis on näidatud ülal. On ka tüüpe, mis on saadaval pinnakinnitusega variantides.

Samm: mis on operatiivne võimendi?

Operatsioonivõimendi, mida lühidalt nimetatakse ka op-võimendiks, on alalisvooluühendusega suure võimendusega pingevõimendi, mis on integreeritud IC-kiipi. Neil on kaks sisendit (diferentsiaalne sisend) ja üks väljund. Neid on kasutatud analoog -elektroonika ehitusplokkidena alates esimeste seadmete ilmumisest 1960ndate lõpus. Nende seadmete üks ilu on see, et nad lihtsustasid elektroonilist disaini oluliselt nende standardiseerimise olemuse tõttu. Diskreetsete komponentidega võimendite projekteerimine hõlmas aktiivseadmete erinevuste tõttu palju muutmist. Kui kõik võimendid on valmistatud samast räni stantsist, saab need kõik teha ühesugusteks ja neil on samad omadused. Operatsioonivõimenditega projekteerimisel saab seadmele konkreetse võimenduse, kui paigaldada kaks välist takistit, millel on konkreetne takistussuhe. Näiteks kui soovitakse saada pingetõusu 100, võiks 100k takisti ja 1k takisti lülitada vooluahelasse, et saada suhe 100. Seda strateegiat kasutades on võimendus iga kord sama. Kõigi aegade populaarseim op-võimendi on 741, mis on olnud kasutusel alates 70ndate algusest ja mida on harrastajate põlvkonnad kasutanud kõiges alates helivõimenditest kuni toiteallikateni. 741 pole tööstuses aastaid kasutanud, sest on välja töötatud paremad võimendid, kuid neil on harrastajate seas endiselt järgijaid ja neid on lihtne hankida. Esimesed seadmed tulid välja kas 8 -pin kahekordse inline pakendi stiilis või ümmarguse metallpurgiga. Hiljem hakati müüma pinnapealseid seadmeid. 741 ja teised selle vintage op-võimendid kasutasid bipolaarseid transistore koos seadmetega, mis kasutasid väljatransistori sisendeid, mis ilmuvad hiljem. Väljatransistori sisendeid hakati kasutama, kuna oli vaja suuremat sisendtakistust ja väiksemat voolu äravoolu.

Samm: mittepöördev võimendi

Mitte-inverteeriv võimendi on esimene ahel, mida me käsitleme. Ülaltoodud skeemil on op -võimendi juhtmega ühendatud, sisend läheb positiivsele sisendile ja tagasiside takisti läheb negatiivsele sisendile. Rf ja Rg suhe määrab võimenduse. Ülaltoodud vooluahela puhul on pingetõus 10. Diagramm keskel 741 op -võimendi "reaalse maailma" piirangud, kui 10 kHz ruutlaine sisestatakse sisendisse, kuid väljub kolmnurkse lainekuju tõttu seadme piiratud lülituskiirus. Kui sisend langetatakse 1 kHz ruutlainele, paraneb väljund ja näeb välja rohkem nagu tõeline ruutlaine. Operatsioonivõimendi võimekust jälgida sisendsignaali amplituudi muutusi nimetatakse "pöörlemissageduseks" ja seda mõõdetakse voltides mikrosekundis. 741-l on väga talutav reiting, 5 volti mikrosekundi kohta. Kiirete võimendite nimivõimsus on kuni 5000 volti mikrosekundi kohta, kuigi tüüpilise, näiteks TL081, keskmine väärtus on 13 volti mikrosekundi kohta.

3. samm: inverteeriv võimendi

Opampit saab konfigureerida nii, et 1-voldise negatiivse lainekuju saab ümber pöörata ja võimendada, et saada 10-voldine positiivne lainekuju. Seda konfiguratsiooni saab kasutada kõikjal, kus on vaja faasimuutust, näiteks diskreetsete transistorvõimendite draiverietappides.

Samm 4: op -võimendi kasutamine ruutlaine ja siinuslaine muundurina

Ülaltoodud ahel muudab 1000 Hz ruutlaine 1000 Hz siinuslaineks. Ta teeb seda, filtreerides välja kõik sageduskomponendid (harmoonilised) põhi- ja allpool põhialust, mis on siinuslaine. Tagasisideahelas takistite asemel kasutame soovimatuid sagedusi tühistamiseks sagedust selektiivseid komponente (kondensaatoreid), mis annavad negatiivset tagasisidet. Keskmine diagramm näitab tegelikku vooluringi simuleeritud ja toodetud lainekuju. Kolmas diagramm näitab ahela sagedusreaktsiooni. Seda tüüpi vooluahela tehniline nimi on aktiivne ribalaiuse filter. See võimaldab nõrgenemata läbida ainult väga kitsa sagedusriba.

Samm: op -võimendi kasutamine võrdlusena

On spetsiaalseid kiipe, mis on paremad võrdlusvahendid, kuid mõnikord ei pruugi teil neid käepärast olla, seega on alati kasulik teada, kuidas opampist võrdlusmasinat teha. Kiire ülevaade sellest, mis on võrdlus, see on põhimõtteliselt võimendina seadistatud opamp, millel puudub tagasiside, mis võimaldab võimendil töötada maksimaalse võimendusega. Kui üks sisend on seotud kindla pingega, näiteks skeemil näidatud 3 voltiga, annab vooluahel väljundi, mis on peaaegu maksimaalne rööpapinge, kui kaks sisendit on sama pingega. Ülaltoodud vooluahela puhul annab siinuslaine 1 kHz väljundi, kui see tõuseb üle 3 volti ja lülitub uuesti, kui siinuslaine langeb alla 3 volti. Võrdlejaid kasutatakse tavaliselt (ADC) ja lõõgastusostsillaatorites.

6. samm: summeerimisvõimendi ehitamine Opampiga

Ülaltoodud summeerimisvõimendi võtab vastu kaks 1 kHz signaali, üks 10 mV tipust tippu ja teine 20 mV tipust tippu. Tulemuseks on 60 mV tipp -tipp. Kuna see on inverteeriv võimendi, annab see välja vastupidise faasi signaali.

Summeerimisvõimendeid kasutatakse helimikserites, kus erinevad sisendid tuleb kokku liita. Söötes signaale potentsiomeetritesse, saab signaale soovitud väljundi saamiseks muuta.

Samm: kolme sisendiga helisegisti

Seda vooluringi saab kasutada kahe instrumendi ja vokaalraja segamiseks, vajadusel saab lisada rohkem sisendeid. Iga sisendi taset saab potentsiomeetritega iseseisvalt reguleerida.