Aplicação prática de amplificadores operacionais. Parte um. Esquema, descrição

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Aplicação prática de amplificadores operacionais. Parte um. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Então - amplificador operacional. Além disso, vamos chamá-lo de OU, caso contrário, é muito preguiçoso escrevê-lo completamente todas as vezes.

Em diagramas esquemáticos, na maioria das vezes, é indicado da seguinte forma:

Aplicação prática de amplificadores operacionais

A figura mostra as três conclusões mais importantes do amplificador operacional - duas entradas e uma saída. Claro, também existem pinos de alimentação e, às vezes, pinos de correção de frequência, embora o último esteja se tornando menos comum - a maioria dos amplificadores operacionais modernos o possui embutido. As duas entradas do amplificador operacional - inversora e não inversora são nomeadas assim por suas propriedades inerentes. Se aplicarmos um sinal à entrada Invertida, na saída obteremos um sinal invertido, ou seja, um sinal com deslocamento de fase de 180 graus - uma imagem espelhada; se aplicarmos um sinal à entrada não inversora, na saída obteremos um sinal de mudança de fase.

Além das principais conclusões, também existem três propriedades principais do amplificador operacional - você pode chamá-las de TriO (ou OOO - como quiser): resistência de entrada muito alta, ganho muito alto (10000 ou mais), saída muito baixa resistência. Outro parâmetro muito importante do amplificador operacional é chamado de taxa de variação da tensão de saída (taxa de variação em burguês). Na verdade, denota a velocidade deste amplificador operacional - com que rapidez ele pode alterar a tensão de saída quando muda na entrada.

Este parâmetro é medido em volts por segundo (V/s).

Este parâmetro é importante principalmente para camaradas que projetam frequências ultrassônicas, porque se o amplificador operacional não for rápido o suficiente, ele não acompanhará a tensão de entrada em altas frequências e ocorrerá uma distorção não linear justa. A maioria dos amplificadores operacionais modernos de uso geral tem uma taxa de variação de 10 V/μs ou mais. Para amplificadores operacionais de alta velocidade, esse parâmetro pode atingir um valor de 1000V / μs.

Você pode avaliar se este ou aquele amplificador operacional é adequado para seus propósitos em termos de taxa de variação do sinal usando a fórmula:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Fórmula

onde, fmax é a frequência do sinal senoidal, Vmax é a taxa de variação do sinal, Vout é a tensão de saída máxima.

Bem, não vamos mais puxar o gato pelo rabo - vamos à tarefa principal desta obra - onde, de fato, essas coisas legais podem ficar presas e o que se pode obter com elas.

O primeiro esquema para ligar o sistema operacional - amplificador inversor.

Aplicação prática de amplificadores operacionais. amplificador inversor

O circuito amplificador de amplificador operacional mais popular e comum. O sinal de entrada é aplicado à entrada inversora e a entrada não inversora é conectada ao terra.

O ganho é determinado pela relação dos resistores R1 e R2 e é calculado pela fórmula:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Fórmula

Por que "menos"? Porque, como lembramos, em um amplificador inversor, a fase do sinal de saída é "espelho" da fase da entrada.

A resistência de entrada é determinada pelo resistor R1. Se sua resistência for, por exemplo, 100 kOhm, a impedância de entrada do amplificador será de 100 kOhm.

O seguinte esquema é amplificador inversor com impedância de entrada aumentada.

O circuito anterior é bom para todos, com exceção de uma nuance - a relação entre resistência e ganho de entrada pode não ser adequada para a implementação de algum projeto específico. Afinal, o que acontece - digamos que precisamos de um amplificador com K = 100. Então, com base no fato de que os valores dos resistores devem estar dentro de limites razoáveis, tomamos R2 \u1d 1MΩ e R10 \u10d XNUMXkΩ. Ou seja, a impedância de entrada do amplificador será de XNUMX kOhm, o que em alguns casos não é suficiente.

Nestes mesmos casos, o seguinte esquema pode ser aplicado:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. amplificador inversor

Nesse caso, o ganho é calculado usando a seguinte fórmula:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Fórmula

Ou seja, com o mesmo ganho, a resistência R1 pode ser aumentada e, portanto, a impedância de entrada do amplificador também pode ser aumentada.

Vamos mais longe - amplificador não inversor.

Se parece com isso:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Amplificador não inversor

O fator de ganho é definido da seguinte forma:

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Fórmula

Nesse caso, como você pode ver, não há desvantagens - a fase do sinal na entrada e na saída é a mesma.

A principal diferença em relação ao amplificador inversor é o aumento da resistência de entrada, que pode atingir 10 MΩ ou mais.

Se, ao implementar este circuito em projetos práticos, for necessário fornecer desacoplamento CC dos estágios anteriores - para instalar um capacitor de separação, será necessário conectar um resistor com resistência de cerca de 100 kOhm entre a entrada do op- amplificador e o fio comum, conforme mostrado na figura.

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Amplificador não inversor

Se isso não for feito, o amplificador operacional ficará superexcitado e você não obterá nada sensato dele. Bem, exceto pela metade da potência.

Amplificador de ganho variável.

Aplicação prática de amplificadores operacionais. Amplificador de ganho variável

Vamos considerar R1=R2=R3=R. E introduzimos alguma variável A, que pode assumir valores de 1 a 0, dependendo da rotação do resistor variável R3.

Então o ganho pode ser definido da seguinte forma:

K=2A-1

A resistência de entrada é praticamente independente da posição do controle deslizante do resistor variável.

Então, descobrimos os amplificadores - então temos de acordo com o plano - filtros.

Publicação: radiokot.ru

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