Hyrje në përforcuesit operacionalë: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:23

Në këtë Instructable, unë do të bëj një hyrje në Amplifikatorin Operacional, një nga pajisjet analoge më të dobishme. Kjo pajisje mund të konfigurohet si një përforcues jo përmbysës ose përmbysës, një krahasues, përforcues i tensionit, përforcues përmbledhës, përforcues instrumentesh, tampon, filtër aktiv, oshilator Wien urë plus shumë aplikacione të tjera. Opamp vjen në konfigurime të ndryshme, të tilla si DIP i vetëm LM741 me 8 kunja ose amplifikatori me katër kunja LM324 14 pin i treguar më sipër. Ekzistojnë gjithashtu lloje të cilat vijnë në variante të montimit sipërfaqësor.

Hapi 1: Çfarë është një përforcues operacional?

Amplifikatori operacional i cili njihet shkurt edhe si op-amp, është një përforcues i tensionit me fitim të lartë të shoqëruar me DC, i përfshirë në një çip IC. Ata kanë dy hyrje (hyrje diferenciale) dhe një dalje. Ato janë përdorur si blloqe ndërtimi në elektronikën analoge që kur pajisjet e para dolën në fund të viteve 1960. Një nga bukuritë e këtyre pajisjeve është se ato thjeshtuan shumë modelin elektronik nga natyra e standardizimit të tyre. Dizajnimi i amplifikatorëve me komponentë diskrete përfshinte shumë ndryshime për shkak të ndryshimeve midis pajisjeve aktive. Nëse përforcuesit janë ndërtuar të gjithë nga e njëjta shtresë silikoni, të gjithë mund të bëhen të njëjtë dhe të kenë të njëjtat karakteristika. Kur dizajnoni me amplifikatorë operacionalë, një përfitim specifik për pajisjen mund të merret duke instaluar dy rezistorë të jashtëm me një raport specifik të rezistencës. Për shembull, nëse dëshirohet një fitim i tensionit 100, një rezistencë 100k dhe një rezistencë 1k mund të vendosen në qark për të marrë një raport 100. Duke përdorur këtë strategji, fitimi është i njëjtë çdo herë. Amplifikatori më i popullarizuar i të gjitha kohërave është 741 i cili ka qenë në qarkullim që nga fillimi i viteve '70 dhe është përdorur nga brezat e hobbyistëve në çdo gjë, nga amplifikuesit audio deri te furnizimet me energji elektrike. 741 nuk është përdorur nga industria për shumë vite, sepse janë zhvilluar op-amperë më të mirë, por ato ende kanë ndjekësit në mesin e hobistëve dhe janë të lehta për t'u marrë. Pajisjet e para dolën në një stil paketimi të dyfishtë me 8 kunja ose një kuti metalike rrethore. Më vonë, pajisjet e montimit në sipërfaqe u bënë të disponueshme. 741 dhe op-amperët e tjerë të cilësisë së mirë përdorën transistorë bipolarë me pajisje që përdorin hyrje të transistorëve të efektit fushor që dalin më vonë. Hyrjet e transistorëve të efektit fushor filluan të përdoren për shkak të nevojës për të pasur rezistencë më të madhe hyrëse dhe rrjedhje më të ulët të rrymës.

Hapi 2: Përforcuesi jo-përmbysës

Përforcuesi jo përmbysës është qarku i parë që do të mbulojmë. Në diagramin e mësipërm, përforcuesi op lidhet me hyrjen që shkon në hyrjen pozitive me rezistencën e reagimit që shkon në hyrjen negative. Raporti i Rf me Rg përcakton fitimin. Në rastin e qarkut të mësipërm, fitimi i tensionit është 10. Diagrami në mes kufizimet e "botës reale" të 741 op amp kur një valë katrore 10 kHz futet në hyrje, por del si një formë valore trekëndore për shkak të shpejtësia e kufizuar e ndërrimit të pajisjes. Kur hyrja ulet në një valë katrore 1 kHz dalja përmirësohet dhe duket më shumë si një valë katrore e vërtetë. Matja e aftësisë së op amp-it për të ndjekur ndryshimet e sinjalit të hyrjes në amplitudë quhet "Shkalla e Slevimit" dhe matet në volt-për-mikrosekond. 741 ka një vlerësim shumë të zbutur në.5 volt-për-mikrosekond. Amperet op me shpejtësi të lartë kanë vlerësime deri në 5000 volt / mikrosekondë edhe pse një tipik si TL081 do të ketë një vlerësim mesatar prej 13 volt-për-mikrosekond.

Hapi 3: Përforcuesi përmbysës

Opamp mund të konfigurohet në atë mënyrë që një valë negative prej 1 volt të mund të përmbyset dhe të amplifikohet për të dhënë një formë valore pozitive 10 volt. Përdorimet për këtë konfigurim mund të jenë kudo që nevojitet një ndryshim fazor siç është në fazat e drejtuesit të amplifikatorëve diskret të transistorit.

Hapi 4: Përdorimi i një Amp Op si një valë katrore në valën e sinusit

Qarku i mësipërm do të ndryshojë një valë katrore 1000 Hz në një valë sinus 1000 Hz. E bën këtë duke filtruar të gjithë komponentët e frekuencës (harmonikat) mbi dhe poshtë themelore, e cila është një valë sinus. Në vend që të përdorim rezistorë në qarkun e reagimit, ne përdorim komponentë përzgjedhës të frekuencës (kondensatorë) që japin reagime negative për të anuluar frekuencat e padëshiruara. Diagrami i mesëm tregon qarkun aktual të simuluar dhe formën e valës të prodhuar. Diagrami i tretë tregon përgjigjen e frekuencës së qarkut. Emri teknik i këtij lloji të qarkut është një filtër aktiv i bandës. Ai lejon vetëm një brez shumë të ngushtë frekuencash të kalojnë pa u dobësuar.

Hapi 5: Përdorimi i një Amp Op si një Krahasues

Ka patate të skuqura të dedikuara që janë krahasues më të mirë, por ndonjëherë ju mund të mos i keni në dorë, kështu që është gjithmonë e dobishme të dini se si të bëni një krahasues nga një opamp. Një rishikim i shpejtë i asaj që është një krahasues, është në thelb një opamp i ngritur si një përforcues pa reagime, duke lejuar amplifikatorin të funksionojë me përfitimin e tij maksimal. Kur një hyrje është e lidhur me një tension specifik siç janë 3 voltët e treguar në diagram, qarku do të japë një dalje që është pothuajse tensioni maksimal i hekurudhës kur të dy hyrjet janë në të njëjtin tension. Në rastin e qarkut të mësipërm, një valë sinus prej 1 kHz jep një dalje kur ngrihet mbi 3 volt dhe kalon përsëri kur vala e sinusit shkon nën 3 volt. Krahasuesit zakonisht përdoren në (ADC) dhe oshilatorë relaksues.

Hapi 6: Ndërtimi i një përforcuesi përmbledhës me një opamp

Përforcuesi përmbledhës i mësipërm merr dy sinjale 1 kHz, një nga majat 10 mV në majë dhe një tjetër prej 20 mV në kulm. Prodhimi rezultues është 60 mV kulm në kulm. Meqenëse është një përforcues përmbysës, ai jep një sinjal të fazës së kundërt.

Përforcuesit përmbledhës përdoren në përzierësit audio ku hyrje të ndryshme duhet të shtohen së bashku. Duke ushqyer sinjalet në potenciometra, sinjalet mund të ndryshojnë për të dhënë daljen e dëshiruar.

Hapi 7: Tre përzierës audio me hyrje

Ky qark mund të përdoret për të përzier së bashku dy instrumente dhe një këngë vokale, më shumë hyrje mund të shtohen sipas nevojës. Çdo nivel hyrës mund të rregullohet në mënyrë të pavarur me potenciometrat.