Utilizaré unos diez artículos para presentar claramente los conocimientos más básicos de los amplificadores operacionales. Este es el primer artículo.
La palabra amplificador operacional es familiar y desconocida, simple y no simple. Es familiar porque se usa ampliamente y no es familiar debido al circuito dentro del amplificador operacional. La estructura es muy compleja y difícil de entender. Se dice que es simple porque al diseñar el circuito del amplificador operacional, se pueden evitar cálculos complejos de parámetros del circuito del transistor. Se dice que no es simple porque en muchos casos el amplificador operacional no es ideal si el circuito se diseña de acuerdo con él. el amplificador operacional ideal, el resultado será incorrecto.
1. ¿Qué es un amplificador operacional?
Op amp es la abreviatura de amplificador operacional. Se pueden realizar varias operaciones matemáticas con electricidad simulada. Pero no se utiliza para operaciones de suma, resta, multiplicación y división en una calculadora, pero en el proceso de procesamiento de señales analógicas, puede ser necesario amplificar la señal, sumar, restar, multiplicar y dividir, integrar, diferenciar y otras operaciones. .
①. El símbolo del circuito del amplificador operacional es:
Los pines 2 y 3 son entradas de señal, los pines 4 y 7 son entradas de alimentación y el pin 6 es salida de señal.
②. Relación entrada-salida: Uo = A * (Up-Un)
A es el factor de amplificación del amplificador operacional. Este valor es muy, muy grande, aproximadamente infinito. , Up y Un Casi iguales. Uo, Up y Un son valores normales. Esta expresión parece demasiado extraña al principio, pero en realidad es muy útil y simplifica enormemente el diseño del circuito, que se explicará más adelante.
③ Las propiedades más importantes: "corto virtual" y "apagado virtual"
Corto virtual: debido a que Up y Un son casi iguales en la expresión anterior, los pines 2 y 3 son aproximado Es un cortocircuito, pero en realidad no es un cortocircuito, por eso se llama cortocircuito virtual.
Ruptura virtual: La impedancia de entrada de los pines 2 y 3 es muy grande, al menos 1Mohm. Por lo tanto, se puede considerar que la corriente de entrada en los pines 2 y 3 es cero, por lo que se denomina interrupción virtual.
2. Circuito amplificador operacional proporcional inversor
Solo recuerda Uo = A * (Up-Un) y "virtual corto" y "virtual abierto", el circuito del amplificador operacional ideal. Todo el mundo puede entender. No se preocupe por qué es así aquí, lo presentaré más adelante cuando tenga la oportunidad. Aquí presentamos primero el circuito amplificador operacional más simple: el circuito amplificador proporcional inversor.
① De acuerdo con el principio de interrupción virtual, la corriente de entrada de los dos pines en el extremo de entrada del amplificador operacional es cero, por lo que no importa cuál sea el valor de resistencia de R4, Up = 0; /p>
② Según el principio virtual corto, Un = Arriba, por lo que Un también es igual a cero.
③. Según el teorema de Kirchhoff, se puede calcular: Uo=-Rf/R1 * Ui
④ Teóricamente, los valores de resistencia de R2 y RL no afectarán. la amplificación es múltiple, pero el amplificador operacional real debe diseñarse con R2 = R1 || Rf, porque de esta manera, las impedancias vistas desde los extremos inversor y no inversor del amplificador operacional son las mismas.
⑤ A partir de los resultados de la simulación, se puede ver que la salida del amplificador proporcional inverso tiene una relación exacta de 5 veces con la forma de onda de entrada ui.
3. Resumen
El amplificador operacional ideal es muy simple. No necesitamos entender qué hay dentro del amplificador operacional. No necesitamos considerar en qué área se encuentra. funciona como un transistor, impedancia de entrada y salida, etc., solo necesita usar la división de voltaje de resistencia para obtener la amplificación precisa que desea. Es fácil de usar y tiene buen rendimiento. Esta es una razón importante para la amplia aplicación de los amplificadores operacionales.
El amplificador operacional proporcional inversor es el primer ejemplo de nuestra comprensión de los amplificadores operacionales. También es la aplicación más simple y básica. Más adelante se presentarán otros circuitos y aplicaciones reales de amplificadores operacionales.