Усилитель на операционном усилителе. Операционный усилитель: принцип работы, характеристики и применение

Что такое операционный усилитель. Как работает операционный усилитель. Какие основные параметры операционного усилителя. Для чего применяются операционные усилители в электронике. Какие схемы можно построить на операционных усилителях.

Что такое операционный усилитель

Операционный усилитель (ОУ) — это усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и очень большим коэффициентом усиления. Основные особенности операционных усилителей:

• Два входа — инвертирующий и неинвертирующий
• Один выход
• Очень высокий коэффициент усиления (от 20000 до миллионов)
• Высокое входное и низкое выходное сопротивление
• Широкая полоса пропускания

Операционные усилители выпускаются в виде интегральных микросхем и являются одним из самых распространенных компонентов аналоговой электроники. Их названия часто начинаются с «К» для российских микросхем (например, К140УД7) или с «LM» для зарубежных (например, LM358).

Принцип работы операционного усилителя

Базовый принцип работы операционного усилителя заключается в усилении разности напряжений между его входами. Выходное напряжение ОУ определяется формулой:

Uвых = K(U+ — U-)

где:

• K — коэффициент усиления ОУ
• U+ — напряжение на неинвертирующем входе
• U- — напряжение на инвертирующем входе

Из-за очень большого коэффициента усиления, даже небольшая разность входных напряжений приводит к насыщению выхода ОУ. Поэтому на практике ОУ всегда используется с отрицательной обратной связью, которая стабилизирует его работу.

Основные параметры операционных усилителей

При выборе операционного усилителя для конкретного применения следует обращать внимание на следующие ключевые параметры:

• Коэффициент усиления — определяет чувствительность ОУ
• Входное сопротивление — чем выше, тем меньше ОУ нагружает источник сигнала
• Выходное сопротивление — чем ниже, тем большую нагрузку может обеспечить ОУ
• Напряжение смещения нуля — остаточное выходное напряжение при нулевом входном
• Ширина полосы пропускания — диапазон частот, в котором ОУ может работать
• Скорость нарастания выходного сигнала — определяет быстродействие ОУ

Выбор конкретного ОУ зависит от требований схемы — нужного усиления, быстродействия, точности и т.д.

Применение операционных усилителей

Благодаря своим характеристикам операционные усилители находят широкое применение в аналоговой электронике для построения различных функциональных узлов:

• Усилители сигналов (инвертирующие, неинвертирующие)
• Сумматоры и вычитатели сигналов
• Интеграторы и дифференциаторы
• Активные фильтры
• Компараторы напряжения
• Генераторы сигналов
• Преобразователи сигналов
• Стабилизаторы напряжения и тока

ОУ используются практически во всех областях электроники — от бытовой техники до сложных измерительных приборов и систем управления.

Базовые схемы на операционных усилителях

Рассмотрим несколько базовых схем на основе операционных усилителей:

Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя на ОУ выглядит следующим образом:

«` «`

Коэффициент усиления данной схемы определяется соотношением резисторов и равен:

K = -R2/R1

Знак минус означает инверсию фазы входного сигнала.

Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя:

«` R1 R2 «`

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя:

K = 1 + R2/R1

Данная схема не инвертирует фазу входного сигнала.

Преимущества использования операционных усилителей

Операционные усилители обладают рядом важных преимуществ, которые обусловили их широкое распространение:

• Универсальность — на ОУ можно построить множество различных схем
• Высокая точность работы благодаря большому усилению
• Стабильность характеристик, определяемых обратной связью
• Широкий частотный диапазон
• Простота расчета и проектирования схем
• Компактность и низкая стоимость микросхем ОУ

Все эти факторы делают операционные усилители незаменимыми компонентами современной аналоговой электроники.

Проблемы и ограничения операционных усилителей

При работе с операционными усилителями следует учитывать некоторые их ограничения:

• Напряжение смещения нуля — может вносить погрешность в работу прецизионных схем
• Ограниченная скорость нарастания выходного сигнала
• Зависимость параметров от температуры
• Необходимость частотной коррекции для обеспечения устойчивости
• Ограниченный выходной ток и напряжение

Эти особенности необходимо учитывать при проектировании схем на ОУ. В ответственных применениях используются прецизионные ОУ с улучшенными параметрами.

Заключение

Операционные усилители — это универсальные и мощные компоненты, которые значительно упрощают разработку аналоговых электронных устройств. Понимание принципов их работы и основных схем включения позволяет создавать эффективные решения для широкого спектра задач в области обработки сигналов и измерений. Непрерывное совершенствование характеристик ОУ открывает новые возможности для их применения в современной электронике.

Усилитель тока на операционном усилителе

Сопротивление нагрузки и ее мощность приведены в задании на курсовую работу, а коэффициент усиления определяется по выражению 3. Во-первых, следует выбрать схему усилителя мощности. Выбор схемы УМ — важнейший этап его проектирования. При оптимальном подходе к этому этапу работы можно значительно облегчить все последующие расчеты усилителя. В любом случае следует стремиться к наиболее простым решениям.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Операционный усилитель для чайников
• 3. 3. Увеличение выходного тока оу
• 4.07. Источники тока
• Операционные усилители
• Усилители для фотодиодов на операционных усилителях. Часть 2
• Операционный усилитель
• Операционный усилитель? Это очень просто!

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Лекция 270. Простой источник тока на операционном усилителе

Операционный усилитель для чайников

Операционный усилитель ОУ ; англ. В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем.

Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций отсюда его название , путём использования напряжения как аналоговой величины. Однако идеальный ОУ является многофункциональным схемотехническим решением, он имеет множество применений помимо математических операций. Реальные ОУ, основанные на транзисторах , электронных лампах или других активных компонентах , выполненные в виде дискретных или интегральных схем , являются приближением к идеальным.

Первые промышленные ламповые ОУ е годы выполнялись на паре двойных триодов , в том числе в виде отдельных конструктивных сборок в корпусах с октальным цоколем. Позднее были разработаны ОУ и на другой элементной базе: на полевых транзисторах с p-n переходом конец х годов и с изолированным затвором начало х годов , что позволило существенно улучшить ряд характеристик.

Многие из более современных ОУ могут быть установлены в схемы, спроектированные для без каких-либо доработок, при этом характеристики схемы только улучшатся.

Применение ОУ в электронике чрезвычайно широко. Операционный усилитель, вероятно, наиболее часто встречающийся элемент в аналоговой схемотехнике.

Добавление лишь нескольких внешних компонентов делает из ОУ конкретную схему аналоговой обработки сигналов. На рисунке показано схематичное изображение операционного усилителя. Выводы имеют следующее значение:. Указанные пять выводов присутствуют в любом ОУ и необходимы для его функционирования. Однако, существуют операционные усилители, не имеющие неинвертирующего входа [1].

Предназначены для работы в составе интеграторов , сумматоров , устройств слежения-хранения. Эти ОУ предназначены для применения в составе электронных устройств установки коэффициентов, инверторов, электронных переключателей, в функциональных преобразователях, в множительных устройствах. Помимо этого, некоторые ОУ могут иметь дополнительные выводы предназначенные, например, для установки тока покоя, частотной коррекции, балансировки или других функций.

Часто выводы питания не рисуют на схеме, чтобы не загромождать её несущественными деталями, при этом способ подключения этих выводов явно не указывается или считается очевидным особенно часто это происходит при изображении одного усилителя из микросхемы с четырьмя усилителями с общими выводами питания.

При обозначении ОУ на схемах можно менять местами инвертирующий и неинвертирующий входы, если это удобно; выводы питания, как правило, всегда располагают единственным способом положительный вверху. В общем случае ОУ использует двухполярное питание , то есть источник питания имеет три вывода со следующими потенциалами:.

Вывод источника питания с нулевым потенциалом непосредственно к ОУ обычно не подключается, но, как правило, является сигнальной землёй и используется для создания обратной связи. Часто вместо двухполярного используется более простое однополярное, а общая точка создаётся искусственно или совмещается с отрицательной шиной питания.

Рассмотрим работу ОУ как отдельного дифференциального усилителя, то есть без включения в рассмотрение каких-либо внешних компонентов. В этом случае ОУ ведёт себя как обычный усилитель с дифференциальным входом, то есть поведение ОУ описывается следующим образом:. Все напряжения считаются относительно общей точки схемы. Рассматриваемый способ включения ОУ без обратной связи практически не используется [3] вследствие присущих ему серьёзных недостатков:.

Для того, чтобы рассматривать функционирование ОУ в режиме с обратной связью, необходимо вначале ввести понятие идеального операционного усилителя. Идеальный ОУ является физической абстракцией , то есть не может реально существовать, однако позволяет существенно упростить рассмотрение работы схем на ОУ благодаря использованию простых математических моделей.

Из формулы 1 следует, что для поддержания нужного напряжения на выходе необходимо поддерживать следующую разность входных напряжений:. Так как собственный коэффициент усиления идеального ОУ бесконечно большой, то разность входных напряжений стремится к нулю. Отсюда следует важнейшее свойство идеального ОУ, упрощающее рассмотрение схем с его использованием:. Идеальный ОУ, охваченный отрицательной обратной связью , поддерживает одинаковое напряжение на своих входах [5] [6].

На самом деле ОУ выставляет на выходе такое напряжение, которое через обратную связь подействует на входы таким образом, что разность входных напряжений уменьшится до нуля. Легко убедиться в справедливости равенства 2. Тогда входное дифференциальное напряжение, усиленное в ОУ, вызвало бы вследствие бесконечного коэффициента усиления бесконечно большое выходное напряжение, которое, в соответствии с определением ООС , ещё уменьшило бы разность входных напряжений.

И так до тех пор, пока равенство 2 не будет выполнено. Из рассмотрения принципа работы идеального ОУ следует очень простая методика проектирования схем:. Пусть необходимо построить цепь на ОУ с требуемыми свойствами. Для создания схемы нужно подключить к ОУ такую обратную связь, чтобы при требуемом выходном состоянии достигалось равенство напряжений на входах ОУ инвертирующем и неинвертирующем , а обратная связь была бы отрицательной.

Таким образом, требуемое состояние системы будет устойчивым состоянием равновесия, и система будет в нем находиться неограниченно долго [7]. Пользуясь этим упрощённым подходом, несложно получить простейшую схему неинвертирующего усилителя.

Расчёт реального коэффициента усиления для идеального или реального, но который можно с определёнными допущениями считать идеальным усилителя очень прост. Заметим, что в том случае, когда усилитель находится в состоянии равновесия, напряжения на его входах можно считать одинаковыми.

Следует обратить внимание, что в неинвертирующей схеме включения коэффициент усиления напряжения всегда больше или равен 1, вне зависимости от номиналов используемых резисторов. Таким образом, коэффициент передачи усилителя, построенного на ОУ с достаточно большим усилением, практически зависит только от параметров обратной связи. Это полезное свойство позволяет проектировать системы с очень стабильным коэффициентом передачи, необходимые, например, при измерениях и обработке сигналов.

Для операционного усилителя, включенного по инвертирующей схеме, расчёт при принятых допущениях тоже не представляет сложности. Отсюда падения напряжения на резисторах равны, соответственно, входному и выходному напряжениям. Следует обратить внимание, что в инвертирующей схеме включения коэффициент усиления может быть как больше, так и меньше единицы и зависит от номиналов резисторов делителя.

То есть усилитель может использоваться как активный аттенюатор ослабитель входного напряжения. Это значительно упрощает расчёт влияния нагрузки на источник сигнала и их взаимное согласование. В моменты насыщения усилитель не действует в соответствии с формулой 1 , что вызывает отказ в работе ООС и появлению разности напряжений на его входах, что обычно является признаком неисправности схемы и это легко обнаруживаемый наладчиком признак проблем.

Выпускаемые промышленностью операционные усилители постоянно совершенствуются, параметры ОУ приближаются к идеальным. Однако улучшить все параметры одновременно технически невозможно или нецелесообразно из-за дороговизны полученного чипа. Для того, чтобы расширить область применения ОУ, выпускаются различные их типы, в каждом из которых один или несколько параметров являются выдающимися, а остальные на обычном уровне или даже чуть хуже.

Это оправдано, так как в зависимости от сферы применения от ОУ требуется высокое значение того или иного параметра, но не всех сразу. Отсюда вытекает классификация ОУ по областям применения. При проектировании устройств на первом приближённом этапе операционные усилители можно считать идеальными. Далее для каждого ОУ определяются требования, которые накладывает на него схема, и подбирается ОУ, удовлетворяющий этим требованиям.

Если получается, что требования к ОУ слишком жёсткие, то можно частично перепроектировать схему для обхода данной проблемы. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 25 января ; проверки требуют 2 правки.

Основная статья: Применение операционных усилителей. Это очень просто! Для эффективной работы при низких питающих напряжениях существует особый класс низковольтных ОУ. В действительности выходное напряжение даже в теоретической модели всегда ограничено из-за использования отрицательной обратной связи. Категории : Базовые электронные узлы Аналоговые интегральные схемы Радио Радиотехника Электроника Радиоэлектроника Усилители электроника.

Пространства имён Статья Обсуждение. В других проектах Викисклад. Эта страница в последний раз была отредактирована 23 мая в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Подробнее см. Условия использования. Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Свяжитесь с нами Разработчики Заявление о куки Мобильная версия.

3.3. Увеличение выходного тока оу

Операционный усилитель ОУ англ. Operational Amplifier OpAmp , в народе — операционник, является усилителем постоянного тока УПТ с очень большим коэффициентом усиления. Имеется ввиду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн! На схемах операционный усилитель обозначается вот так:. Чаще всего ОУ на схемах обозначаются без выводов питания. Итак, далее по классике, слева два входа, а справа — выход.

Усилители, обладающие этим свойством, носят название усилителей постоянного тока (УПТ) независимо от того, какая из величин – ток или.

4.07. Источники тока

Операционный усилитель — это усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления, который может быть очень большим, вплоть до миллионов. Часто встречается коэффициент усиления в Операционные усилители способны усиливать сигналы переменного тока, также как сигналы постоянного тока, они чаще используются в измерительном оборудовании для усиления сигналов постоянного тока. Например, устройство для извлечение квадратного корня является контрольно-измерительным устройством, в котором используется операционный усилитель для определения квадратного корня сигналов для обеспечения контроля изменения величины потока жидкой или газообразной среды. Операционные усилители не обладают бесконечными входными сопротивлениями и нулевыми выходными сопротивлениями. Хотя возможно входное сопротивление в несколько триллионов Ом, и выходные сопротивления близкие к нулю. В результате выходные сигналы от таких операционных усилителей могут очень точно регулироваться.

Операционные усилители

Приветствую вас дорогие друзья! А сегодня речь пойдет о таком электронном устройстве как операционный усилитель. Например на этой картинке изображены два операционных усилителя российского производства. Также имеются выводы для подключения питания но на условных графических обозначениях их обычно не указывают. Для такого усилителя есть два правила которые помогут понять принцип работы:.

Мощность, отдаваемая операционным усилителем в нагрузку ограничена его выходными параметрами большинство серийно выпускаемых ОУ имеют см. Таким образом, выходная мощность ОУ не превышает.

Усилители для фотодиодов на операционных усилителях. Часть 2

Схемы генераторов тока, управляемых напряжением, на ОУ и выходными каскадами на биполярных и полевых транзисторах. Это нужно знать Весь перечень знаний находится на этой странице. Весь перечень знаний находится на этой странице. Источники тока на операционных усилителях. Продолжаем наш тематический вечер, посвящённый схемотехническим исследованиям генераторов стабильного тока, источников тока и иже с ними — стабилизаторов тока.

Операционный усилитель

Операционный усилитель — это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз. Своё начало операционные усилители ведут от аналоговых компьютеров, где они применялись во многих линейных, нелинейных и частото-зависимых схемах. Параметры схем с операционными усилителями определяются только внешними компонентами, а так же небольшой температурной зависимостью или разбросом параметров при их производстве, что делает операционные усилители очень популярными элементами при конструировании электронных схем. Операционные усилители являются наиболее востребованными приборами среди современных электронных компонент, они находят своё применение в потребительской электронике, применяются индустрии и в научных приборах. Многие стандартные микросхемы операционных усилителей стоят всего несколько центов. Но некоторые модели гибридных или интегрированных операционных усилителей со специальными характеристиками, выпускаемые мелкими партиями, могут стоить более сотни долларов. Операционные усилители обычно выпускаются как отдельные компоненты, а так же они могут являться элементами более сложных электронных схем.

Рисунок 1 — Схема операционного усилителя. Назначение и описание выводов инвертирующего усилителя постоянного тока КУД8. Операционным.

Операционный усилитель? Это очень просто!

Общие сведения. В устройствах автоматического управления, регулирования и контроля часто регистрируются величины, изменение которых во времени происходит чрезвычайно медленно, то есть их частота составляет всего лишь единицы или даже доли герца. Усилители, обладающие этим свойством, носят название усилителей постоянного тока УПТ независимо от того, какая из величин — ток или напряжение — подлежит усилению, а также независимо от значения верхней частоты рабочего диапазона частот. При этом необходимо подчеркнуть, что обычно основная информация заключается не в исходном постоянном напряжении, а в его последующих изменениях, не важно в каких, медленных или быстрых с частотами до f в.

Говоря операционный усилитель, я зачастую подразумеваю LM Так как если нету каких-то особых требований к быстродействию, очень широкому диапазону напряжений или большой рассеиваемой мощности, то LM хороший выбор. Так как LM имеет в своем составе два операционных усилителя, у каждого по два входа и один выход 6 — выводов и два контакта нужны для питания, то всего получается 8 контактов. Есть и металлокерамическое исполнение для особо тяжелых условий работы. Я применял LM только для поверхностного монтажа — просто и удобно паять. Вместе с LM выпускается большое количество похожих операционных усилителей.

Идеальные операционные усилители.

Большой собственный коэффициент усиления О У приводит к тому, что инвертирующий вход является виртуальной землей, поэтому протекающий через резистор ток равен току Следовательно, выходное напряжение определяется соотношением. Показанная на рис. Верхний предел тока ограничивается выходным током ОУ. Недостаток схемы состоит в том, что ее нельзя включать в произвольной точке контура с током, так как входной ток должен замыкаться на землю. Преобразователь тока в напряжение с виртуальной землей. Коэффициент преобразования: где — коэффициент усиления ОУ и — эквивалентное сопротивление между входом ОУ и землей, включающее в себя сопротивление источника тока и дифференциальное входное сопротивление ОУ. Входное сопротивление: Выходное напряжение смещения: где — входное напряжение смещения ОУ, — входной ток смещения ОУ.

Операционный усилитель ОУ ; англ. В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Операционный усилитель: 5 важных характеристик

Что такое операционный усилитель?

Операционный усилитель — это аббревиатура от операционного усилителя, усилителя с высоким коэффициентом усиления с прямой связью. В термине «операционный усилитель» термин «рабочий» означает, что усилитель может выполнять определенные операции, такие как суммирование, вычитание, сравнение и т. Д. Слово «усиление» предполагает, что он может усиливать входной сигнал.

Идеальный операционный усилитель

Идеального операционного усилителя практически не существует, но он обладает наилучшими характеристиками. Все практичные операционные усилители созданы для достижения близких характеристик к идеальному операционному усилителю. Обсудим некоторые особенности идеального операционного усилителя.

Идеальные характеристики операционного усилителя

1. Идеальный операционный усилитель обеспечивает бесконечное усиление напряжения.
2. Он имеет бесконечное входное сопротивление.
3. Он имеет нулевое выходное сопротивление.
4. У него бесконечная пропускная способность.
5. Коэффициент подавления синфазного сигнала бесконечен.
6. Коэффициент отклонения источника питания бесконечен.
7. Скорость нарастания 0.

Инвертирующий операционный усилитель

Операционный усилитель имеет различные режимы работы. Инвертирующий операционный усилитель представляет собой тип процесса, в котором входной сигнал подается через инвертирующий терминал операционного усилителя. В процессе усиления фаза на выходе усилителя инвертируется. Инвертирующий операционный усилитель имеет более высокое усиление, чем неинвертирующий операционный усилитель.

Изображение предоставлено: Inductiveload, Op-Amp Inverting Amplifier, помечено как общественное достояние, более подробная информация на Wikimedia Commons

Неинвертирующий операционный усилитель

Неинвертирующий — еще один режим работы с операционным усилителем. Здесь входной сигнал подается через неинвертирующий вывод операционного усилителя. Таким образом, выходная фаза остается прежней и не инвертируется во время работы. Вот почему эта операция с использованием операционного усилителя известна как «неинвертирующий операционный усилитель». Этот операционный усилитель обеспечивает более высокую стабильность системы из-за системы отрицательной обратной связи, но он имеет меньшее усиление, чем инвертирующий операционный усилитель. Между неинвертирующим операционным усилителем и инвертирующим операционным усилителем больше предпочтений отдается инвертирующему усилителю.

Изображение от: Индуктивная нагрузка, Неинвертирующий усилитель на операционном усилителе, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Схемы операционных усилителей | Базовые схемы операционных усилителей

Схемы операционных усилителей специфичны для их работы. Операционный усилитель может выполнять несколько математических операций. Схемы изготавливаются по необходимости. На изображении ниже представлен типичный схемный образ операционного усилителя.

Изображение от: Пользователь: Омегатрон, Символ операционного усилителя, CC BY-SA 3.0

Мы можем заметить, что операционный усилитель имеет два входа (помечены как 1 и 2). Вход, помеченный знаком «-», является инвертирующим контактом. Вход, помеченный знаком «+», является неинвертирующим контактом. Пара подключения напряжения, обозначенная как + Vsat и -Vsat, представляет собой положительное напряжение насыщения и отрицательное напряжение насыщения, представляющее наивысший и наименьший предел рабочего усилителя; их можно наблюдать на выходе.

Напряжения насыщения прикладываются к операционному усилителю, чтобы сбалансировать операционный усилитель относительно земли. Выходной сигнал собирается с клеммы «O».

741 операционный усилитель

Операционные усилители теперь доступны на рынках через микросхемы. Одной из таких микросхем является операционный усилитель 741. Это монолитная ИС (все соединения выполнены на едином куске кристаллического кремния). ИС состоит из одного операционного усилителя. Впервые его разработала компания Fairchild Semiconductor в начале шестидесятых годов. Число 741 указывает на то, что ИС имеет семь функциональных контактов, четыре входных контакта и один выходной контакт.

Распиновка операционного усилителя 741

На следующей схеме показана распиновка ИС. Терминология IC, состоящая из операционного усилителя, также описывает контакты. Число 7 из 741 представляет семь функциональных контактов, четыре входных контакта и один выходной контакт.

Распиновка, изображение: ТедПавлик, Распиновка Generic 741 сверху, CC BY-SA 3.0

Схема операционного усилителя 741

На следующем рисунке представлена ​​принципиальная схема операционного усилителя 741.

Схема: Индуктивная нагрузка, Операционный усилитель внутренний, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Интегратор операционного усилителя

Мы упоминали ранее, что операционный усилитель может выполнять несколько математических операций. Давайте узнаем, как операционный усилитель может выполнять операцию «интегрирования» по входному сигналу. Чтобы реализовать интегратор с использованием операционного усилителя, нам понадобится конденсатор, пара резисторов и операционный усилитель! На приведенной ниже принципиальной схеме изображена схема интегратора операционного усилителя.

Схема интегратора, изображение — Рутуджадешпанде, Схема интегратора, CC BY-SA 3.0

Работа интегратора

Концепция виртуальной земли – работает благодаря предположению ОУ бесконечный выигрыш. Вот почему узел «А» на изображении является виртуальной землей. Пусть ток «i» протекает через сопротивление R. Таким образом, ток можно измерить как i = V1/R.

 Здесь V1 — это входное напряжение, подаваемое на инвертирующий вывод, а неинвертирующий вывод заземлен с помощью резистора, и из-за высокого входного импеданса тот же ток будет течь через путь обратной связи с конденсатором в нем. Итак, выходное напряжение можно записать как:

Vo = — 1 / C 0 t [i dt]

Или Vo = — 1 / RC 0 t [V1 dt]

Таким образом, мы можем сказать, что выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения по времени, и поэтому схема называется интегратором или интегратором Миллера.

Компаратор операционного усилителя

Компаратор операционного усилителя, или компаратор напряжения, или компаратор — это электронное устройство, которое сравнивает два входных напряжения и обеспечивает ориентировочный выходной сигнал. Выход показывает, какое из двух входных напряжений имеет более необычные значения.

Операционный усилитель спроектирован с разомкнутой схемой для использования операционного усилителя в качестве компаратора.

• Если напряжение на неинвертирующем выводе выше, чем напряжение на инвертирующем выводе, выход переключается на положительное напряжение насыщения операционного усилителя.
• Если напряжение инвертирующей клеммы больше, чем напряжение на неинвертирующей клемме, реле переключается на отрицательное напряжение насыщения операционного усилителя.

Схема компаратора операционного усилителя

На изображении ниже представлена ​​схема компаратора операционного усилителя.

Компаратор, Изображение: Индуктивная нагрузка, Компаратор операционных усилителей, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Усиление операционного усилителя

Коэффициент усиления операционного усилителя относится к отношению выходного напряжения к входному напряжению, а операционный усилитель имеет два следующих типа усиления.

• Коэффициент усиления замкнутого контура: Если с системой операционного усилителя связана система обратной связи, то коэффициент усиления системы известен как коэффициент усиления с обратной связью.
• Коэффициент усиления по разомкнутой петле: Если схема операционного усилителя не имеет связанной с ней системы обратной связи, то усиление — это усиление без обратной связи.

Для идеального операционного усилителя коэффициент усиления бесконечен для любых частот. Для реальных усилителей коэффициент усиления является абсолютной константой. Коэффициент усиления — это параметр производительности усилителя.

Коэффициент усиления неинвертирующего операционного усилителя

Общее выражение выходного напряжения неинвертирующего усилителя: Vвых = k * Вин

Выходное уравнение неинвертирующего усилителя: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin

Итак, сравнивая оба уравнения, значение k будет

к = [1 + (Rf / R1)]

Это выражение резистора известно как коэффициент усиления неинвертирующего усилителя. Мы можем заметить, что если Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Таким образом, входное напряжение усиливается в 2 раза. Отношение (Rf / R1) обычно регулирует усиление. Увеличение Rf увеличивает значение усиления.

Буфер операционного усилителя

Буфер операционного усилителя, буфер с единичным усилением или схема повторителя напряжения — это специально разработанная модель неинвертирующего усилителя. Соблюдайте приведенную выше схему неинвертирующего усилителя. Если бы мы сделали нулевое сопротивление обратной связи и бесконечное сопротивление инвертирующего вывода, коэффициент усиления усилителя был бы равен единице. Вот почему эта схема известна как буфер единичного усиления. Этот буфер используется для согласования импеданса.

Дифференциальный операционный усилитель

Дифференциальный операционный усилитель или дифференциальный усилитель — это операционный усилитель, который усиливает разницу между двумя входными напряжениями и выдает их на выходе и выполняет операцию вычитания, в отличие от суммирующего усилителя, который суммирует входные напряжения.

На схеме ниже изображена схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель, изображение — Индуктивная нагрузка, Дифференциальный усилитель операционного усилителя, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Операционный отдел

Используя концепцию виртуальной земли, мы можем заключить, что напряжение в узле A такое же, как напряжение в узле B. Используя KCL, мы можем написать, что —

(V1 — Vx) / R1 = (Vx — VO) / R2

& (V2 — Vx) / R1 = Vx / R2

Здесь V1 — входное напряжение. Vx — это напряжение на узле A (а также на узле B). Vo — выходное напряжение. Теперь предположим, что операционный усилитель имеет высокое входное сопротивление. Сравнивая и используя оба уравнения, мы можем написать —

Vo = (V2 — V1) * R2 / R1

Это выходное уравнение оправдывает операцию.

Инвертирование усиления операционного усилителя

Общее выражение выходного напряжения инвертирующего усилителя: Vвых = -к * Вин

Выходное уравнение инвертирующего усилителя: V0 = — (Rf / R1) * Vin

Теперь, сравнивая оба уравнения, мы можем сказать —

к = (Rf / R1)

Это коэффициент усиления инвертирующего усилителя с обратной связью.

Суммирующий операционный усилитель

Суммирующий операционный усилитель или операционный усилитель сумматора — это усилитель, который усиливает суммирование входных напряжений и выдает их на выходе. Он выполняет операции суммирования или сложения, в отличие от дифференциального усилителя, который выполняет операции вычитания.

На изображении ниже представлен суммирующий операционный усилитель.

Суммирующий усилитель, Изображение — Индуктивная нагрузка, Суммирующий усилитель операционного усилителя, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

Эксплуатация

Используя концепцию виртуальной земли, потенциал в узле А такой же, как потенциал в узле В. Применение KCL, мы можем написать —

I1 + I2 + I3 +… + IN = IO

Или V1 / R1 + V2 / R2 +… + Vn / Rn = — Vo / Rf

Или Vo = — [(V1 * Rf / R1) + (Rf * V2 / R2) +… + (Rf * Vn / Rn)

Теперь, если R1 = R2 =… = Rn = Rf, то мы можем написать —

Vo = — [V1 + V2 +… + Vn]

Операционный усилитель с повторителем напряжения | Последователь операционного усилителя

Операционный усилитель с повторителем напряжения, или буфер с единичным коэффициентом усиления, или схема с повторителем напряжения — это специально разработанная модель неинвертирующего усилителя, и если бы мы сделали обратную связь сопротивление нулевое, а инвертирующий терминал бесконечный сопротивление, коэффициент усиления усилителя будет равен единице. Поскольку выходное напряжение следует за входным напряжением без усиления, усилитель известен как повторитель напряжения. Вот почему эта схема также известна как буфер с единичным усилением. Этот буфер используется для согласования импеданса.

Дискретный операционный усилитель

Дискретный операционный усилитель создан для обеспечения минимальной разницы между положительным и отрицательным входами, что дополнительно способствует высокому усилению. Дискретные операционные усилители обычно используются для аудио приложений, а не обычные операционные усилители. Он имеет несколько преимуществ по сравнению с обычными операционными усилителями, поскольку возможна индивидуальная конструкция, требуется меньше компонентов, обеспечивается лучшая температурная стабильность и т. Д.

Lm741 операционный усилитель

Lm741 — это монолитная ИС, внутри которой находится один операционный усилитель. Он имеет восемь контактов. ИС не требует внешней частотной компенсации. Он обеспечивает более высокий CMRR и потребляет меньше энергии. Распиновка lm741 приведена ниже.

Пин код	Описание
1, 5	Смещение NULL для удаления смещения и балансировки с землей.
2	Инвертирующий входной терминал
3	Неинвертирующий терминал
4	Отрицательное напряжение насыщения
6	Выход операционного усилителя
7	Положительное напряжение насыщения
8	Нет связи (NC)

Дифференциатор операционного усилителя

ОУ дифференциатор или дифференциальный операционный усилитель выполняет операцию дифференцирования по сигналу входного напряжения. Чтобы реализовать дифференциатор с помощью операционного усилителя, нам понадобится конденсатор, пара резисторов и операционный усилитель! На приведенной ниже принципиальной схеме изображена схема дифференциатора операционного усилителя.

Уравнения операционного усилителя

Уравнения операционного усилителя обычно называют выходными уравнениями операционного усилителя. Выходные уравнения представляют собой соотношение между входным и выходным напряжениями. Коэффициент усиления также можно определить из выходных уравнений. Некоторые из выходных уравнений некоторых основных усилителей приведены ниже.

Неинвертирующие уравнения операционного усилителя: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin

Инвертирование уравнений операционного усилителя: V0 = — (Rf / R1) * Vin

Типы операционных усилителей

Операционный усилитель имеет несколько типов, а не несколько режимов работы. Различные типы операционных усилителей выполняют различные математические операции. Некоторые из них —

1. Инвертирующий операционный усилитель
2. Неинвертирующий операционный усилитель
3. Разница в операционном усилителе
4. Суммирующий усилитель
5. интегратора
6. Дифференциальный усилитель
7. Логарифмический усилитель
8. Компаратор
9. Преобразователь тока в напряжение
10. Преобразователь напряжения в ток

Инвертирующий и не инвертирующий операционный усилитель

Давайте проведем сравнительный анализ инвертирующего и неинвертирующего ОУ.

Предмет сравнения.	Инвертирующий операционный усилитель	Неинвертирующий операционный усилитель
Входной разъем	Вход осуществляется через инвертирующий терминал.	Вход осуществляется через неинвертирующий терминал.
Выходная полярность	На выходе изменяется полярность входного напряжения.	Полярность входа остается той же на выходе.
Gain	Коэффициент усиления определяется как: Av = — (Rf / R1)	Коэффициент усиления определяется как: Av = (1 + Rf / R1)
Входные сопротивления	Входное сопротивление меньше, чем у неинвертирующего ОУ.	Входное сопротивление выше, чем у инвертирующего операционного усилителя.
Выходной этап	Вход и выход находятся в фазе.	Вход и выход не совпадают по фазе.

Операционный усилитель с отрицательной обратной связью

Для замкнутой системы операционного усилителя, если система обратной связи подключена к инвертирующему выводу операционного усилителя, система обратной связи известна как отрицательная обратная связь. Операционный усилитель, работающий со встроенной отрицательной обратной связью, известен как отрицательная обратная связь. Операционные усилители с отрицательной обратной связью имеют лучшую стабильность системы, но коэффициент усиления ниже, чем у операционного усилителя с положительной обратной связью.

Дополнительные статьи по электронике нажмите сюда

Операционные усилители (ОУ) | Analog Devices

Операционный усилитель (операционный усилитель) является важной частью любой цепи аналоговых сигналов, часто выступая в качестве важной части интерфейса между датчиками и нашими ведущими в мире АЦП. Общие функции аналоговых операционных усилителей включают усиление, буферизацию, фильтрацию и сдвиг уровня. Портфолио Analog Devices предлагает самый широкий выбор операционных усилителей в отрасли, обеспечивающих непревзойденное качество, надежность и производительность для создания оптимизированных решений для автомобильного, промышленного, потребительского и медицинского рынков.

Исследуйте операционные усилители по параметрам и получите экспертные рекомендации по проблемам проектирования на уровне системы с помощью наших эталонных проектов (Схемы из лаборатории®), инструментов проектирования, руководств по выбору, проектирования фильтров, калькуляторов и моделей LTSpice®/SPICE для операционных усилителей.

Подкатегории

• Операционные усилители с токовой обратной связью
• Операционные усилители общего назначения
• Операционные усилители с высоким выходным током ≥ 100 мА
• Быстродействующие операционные усилители (полоса пропускания ≥ 50 МГц)
• Высоковольтные операционные усилители ≥12 В
• JFET входные операционные усилители
• Операционные усилители с низким входным током смещения (≤100 пА)
• Малошумящие операционные усилители (≤ 10 нВ/√Гц)
• Маломощные операционные усилители (≤ 1 мА/ампер)
• Прецизионные операционные усилители (Vos ≤1 мВ и TCVos ≤2 мкВ/Кл)
• Rail-to-Rail операционные усилители
• Операционные усилители с нулевым дрейфом

Таблица выбора продуктов

Мастер проектирования аналоговых фильтров

Используйте Мастер аналоговых фильтров для проектирования низкочастотных, высокочастотных или полосовых фильтров с реальными операционными усилителями за считанные минуты. По мере продвижения в процессе проектирования вы можете наблюдать за характеристиками вашего фильтра от идеальных характеристик до реального поведения схемы. Быстро оцените компромиссы в характеристиках операционных усилителей, включая коэффициент усиления, шум и потребляемый ток, чтобы определить наилучшую конструкцию фильтра, отвечающую вашим требованиям.

Мастер аналогового фильтра

Сигнальные цепи Precision Technology

Экономьте время и быстрее доставляйте свои решения с помощью нового набора сигнальных цепочек прецизионных технологий ADI. Согласуйте свои приложения, начиная от интеллектуальной промышленности и заканчивая приборами, электрификацией и цифровым здравоохранением, с точно подобранными комбинациями высокоточных технологий.

Создайте свою сигнальную цепочку с уверенностью

Все ресурсы

Технические статьи

Show More . .

Видео

Show More ..

Примечания

Show More ..

Статьи

Пресс -релизы

Дизайн Примечания

Руководство по продукту

Design Примечания

Руководство по продукту

.

Инструменты дизайна

Интернет-трансляции

Показать больше..

Учебные пособия

Показать больше..

Часто задаваемые вопросы

Показать больше..

Операционные усилители (ОУ)

onsemi широкий ассортимент операционных усилителей (ОУ) включает в себя высокопроизводительные устройства, которые включают маломощные, малошумящие, прецизионные, мощные, а также операционные усилители общего назначения. Они разработаны специально для различных приложений, таких как преобразование сигналов, автомобильная промышленность, питание от батарей, медицина и измерение тока.

Войдите в свою учетную запись onsemi, чтобы увидеть любимые Сохраненные фильтры .

Регистр сейчас

AEC Квалифицированный

БЕСПЛАТНО

PB Бесплатный

PPAP.

Инвертировать значение диапазона

Инвертировать значение диапазона

Инвертировать значение диапазона

Значение диапазона инвертирования

Значение диапазона инвертуи

Значение диапазона инверта

Значение диапазона инверта

Значение диапазона инверта

Значение диапазона инверта

—

Bipolar

CMO

-25 до 80 0003

-25 до 85 до 85 до 85 до 85.

-40 до 105

-40 до 125

-40 до 150

-40 до 85

-55 до 125

-65 до 150

0 до 70

Micro8

PDIP -140003

ПДИП-16

PDIP-8

QFN-20

SC-74A

SC-88-6 / SC-70-6 / SOT-363-6

SC-88A / SC-70-5

SC-8004 -5 / SC-70-5

SOEIAJ-16

SOIC-14

SOIC-14 N

SOIC-16

SOIC-16W

SOIC-8

SOT-23-5

SOT- 553

ТСОП-5

ТСОП-5 / СОТ-23-5

ТСОП-6

ТСОП-14

ТСОП-14 ВБ

ТСОП-9 903 УДФН-8

3

0004 UDFN-6

UDFN-8

UQFN-10

WLCSP-9

WQFN-10

0

235

240

260

в диапазоне.

Вход/выход

-40 до 125

SOT -23-5

Подробнее

Active

Вход/Выход

-40 до 125

Micro8

Подробнее

Active

.

от -40 до 85

Micro8

Подробнее

Active

Вход / вывод

-40 до 125

SC-88A-5 / SC-70-5

Подробнее

Последние отгрузки

Bipolar

-25 до

80

SOIC-8

Подробнее

устарел

Биполярный

-40 до 85

SOIC-14 N

Подробнее

Bipolar

-40 до 85

SOIC-8. ,

PDIP-8

Подробнее

устаревшие

Биполярный

0 до 70

PDIP-14,

SOIC-14 N

Более подробная информация

Последние судоходства

Bipolar

0 до 700003

-8,

SOIC-8

Подробнее

Последние поставки

Bipolar

0 до 70

PDIP-8,

SOIC-8

Подробнее

Последние грузы

Bipolar

0004 0 to 70

SOIC-8,

PDIP-8

More Details

Obsolete

300000

Bipolar

-40 to 85

PDIP-8

More Details

Last Shipments

100000

Bipolar

-40 до 85

PDIP-8

Подробнее

Active

устаревшие

Bipolar

-25 до 85

SOIC-8,

Pdip-8

2603 2603 2603

,

Pdip-8

2603 2603 2603

,

Pdip-8

2603 2603

,

. 0004 235,

0

Подробнее

устаревшие

Active

—

Биполярный

-25 до 85

TSSOP-14,

SOIC-14,

PDIP-14

4,

Pdip-14

4,

Pdip-14

.

Obsolete

Active

-45000

Bipolar

-25 to 85

SOIC-8,

Micro8,

PDIP-8

260,

235,

0

More Details

Last Shipments

Bipolar

-25 to 85

SOIC-8

More Details

Obsolete

-45000

Bipolar

-25 to 85

PDIP-8

More Details

Active

устарел

Последние поставки

—

,

Биполярный

-40 до 105

TSSOP-14,

SOIC-14,

PDIP-14

.0003

Биполярный

-40 до 85

SOIC -14 N

Подробнее

Установлен

—

Биполярный

ПРИНТЕРНАЯ ВЕРСИЯ

PDF Формат

Excel Format

CSV Format

Close Search

Группы продуктов:

140

┗

Указываемые детали:

6309

┗

.