Como executar um processamento complexo com amplificadores operacionais

Video: Me Salva! AMP16 - Resumo das configurações básicas do Amplificador Operacional

Se você entender os blocos de construção básicos de circuitos amp op, você está pronto para enfrentar ações de processamento complexos com amplificadores operacionais. Usando circuitos op amp, você pode analisar um amplificador de instrumentação, resolver equações matemáticas, ou criar sistemas para processamento de sinal, instrumentação, filtragem, controle de processos, ou conversão digital-analógico / analógico para digital.

Analisar um amplificador de instrumentação

O amplificador de instrumentação é um amplificador diferencial adequado para o equipamento de medição e teste. Aqui está o estágio de entrada de um amplificador de instrumentação. Seu objetivo é encontrar a saída de tensão v_O proporcional à diferença das duas entradas, v₁ e v₂. Obtendo a saída desejada exige alguma ginástica algébricos, mas você pode lidar com isso.

No Nó C2, você aplicar KCL (Eu₁ + Eu₂ = 0) e lei de Ohm (Eu = v / R) E acabar com

Video: Amplificadores Operacionais - Prático e Rápido - Parte 1 - Navarro Eletrônica

No nó C1, a equação KCL (-Eu₂ + Eu₃ = 0) com a lei de Ohm leva a

O circuito da amostra mostra a entrada de não inversão ligada a tensões independentes v₁ e v₂. Use a restrição de tensão op amp v_P = v_N para obter o seguinte:

Substituto v₁ e v₂ em equações KCL, que lhe dá

Agora resolva para v_B2 e v_B1, porque a tensão de saída v_O depende destes dois valores:

A tensão de saída v_O é a diferença entre o v_B1 e v_B2:

Legal! resistência R₂ pode ser utilizada para amplificar a diferença v₂ - v₁. Afinal, é mais fácil para alterar o valor de um resistor R₂ que de dois resistores R₁.

Video: Curso Amplificadores Operacionais

Implementar equações matemáticas eletronicamente

Como um exemplo de como amplificadores operacionais podem resolver equações, considere uma única saída e três sinais de entrada de tensão:

Você pode reescrever a equação de muitas maneiras para determinar quais circuitos amp op você precisa executar a matemática. Aqui está uma maneira:

A equação sugere que você tem uma inversão de verão com três entradas: -v₁, -v₂, e v₃. Você precisa de um amplificador inversor com um ganho de -1 para v₁ e v₂. Entrada v₁ tem um ganho de soma de -10, de entrada v₂ tem um ganho de soma de -5, e entrada v₃ tem um ganho soma de -4.

Você pode ver um dos muitos circuitos possível op amp no diagrama superior deste circuito amostra. As caixas tracejadas indicam os dois amplificadores inversores ea inversão verão.

As saídas dos dois amplificadores inversores são - v₁ e - v₂, e eles são entradas para a inversão verão. A terceira entrada para o verão é v₃. Somando-se as três entradas com ganhos exigidos implica um verão inversora, o que você vê no circuito de amostra.

para entrada v₁, a proporção de feedback resistor a inversão do verão de 200 kW à sua resistor de entrada de 20 kW proporciona um ganho de -10. Da mesma forma, para a entrada de v₂, a razão entre o resistor de feedback de 200 kW a seu resistor de entrada de 40 kW lhe dá um ganho de -5.

Finalmente, para a entrada de v₃, a razão entre a resistência de realimentação de 200 kW a sua resistência de entrada de 50 kQ fornece um ganho de -4. Você pode usar outros valores possíveis de resistência, enquanto a proporção de resistores fornece os ganhos corretos para cada entrada.

Reduzir o número de amplificadores operacionais durante o processo de design ajuda a reduzir custos. E com um pouco de criatividade, você pode reduzir o número de amplificadores operacionais no circuito por reescrever a equação matemática da relação de entrada-saída:

Isto sugere que você precisa de dois amplificadores operacionais. Uma entrada é uma combinação de entradas v₁ e v₂ formado por uma inversão de verão. Quando você toma a saída do primeiro verão e alimentá-lo e outra entrada para um segundo invertendo verão, o resultado é proporcional à v₃ com o ganho de -4. O diagrama inferior do circuito de amostra mostra uma forma de implementar esta equação.

Para v₁, a razão entre a resistência de realimentação de 100 kQ para a resistência de entrada de 20 kQ produz um ganho de -5. Para v₂, o resistor de entrada de 40 kW lhe dá um ganho de -2,5. A saída do primeiro verão é então multiplicado pelo -2 por causa da relação de resistência de realimentação do segundo inversor de verão de 100 kQ para a resistência de entrada de 50 kQ.

A entrada v₃ para o segundo verão é multiplicado pelo -4 por causa da relação entre a resistência de realimentação 100 kQ ao resistor 25 kQ.

Criar sistemas com amplificadores operacionais

circuitos de op amp são blocos de construção básicos para muitas aplicações no processamento de sinais, instrumentação, controlo de processo, filtragem, conversão digital-analógico, e a conversão analógico-para-digital.

Por exemplo, você pode fazer uma conversão digital-analógico (DAC), utilizando o inversor verão. O objetivo principal deste dispositivo comum é a de converter um sinal digital que consiste de 1s binários e 0s (talvez vindos de seu computador pessoal) para um sinal analógico e contínuo (para executar o seu motor DC em seu brinquedo de controle remoto). O dispositivo tem inúmeras aplicações na robótica, televisores de alta definição, e telefones celulares.

Este exemplo é simplificada, concentrando-se em dispositivos de três bits (embora a maioria das aplicações utilizam DACs 8 a 24 bits). DACs tem uma tensão de saída v_o com um número de entradas digitais (b₀, b₁, b₂), Juntamente com uma tensão de referência V_REF. Aqui você pode ver um diagrama de blocos de uma entrada de 3 bits.

A equação a seguir dá-lhe a relação entre a entrada digital e saída analógica:

Pouco b₂ é o bit mais significativo (MSB) porque ele é ponderado com o maior peso no bit sum- b₀ é o bit menos significativo (LSB), porque ele tem o menor peso.

Para implementar um DAC, você pode usar um verão invertendo, como mostrado na figura. Também são mostradas as entradas digitais que podem ter apenas um dos dois valores de tensão: Uma 1 digital é igual V_REF, e um 0 digital é igual a 0 volts.

as entradas v₁, v₂, e v₃ para o verão são ponderados de forma adequada para dar-lhe a saída de tensão v_O com base nas três entradas. Entrada v₁ tem o maior peso, e de entrada v₃ tem o mínimo.