Op circuitos amplificadores e análise circuito
O circuito de op amp é um poderoso tomou em aplicações de circuitos modernos. Você pode montar circuitos básicos op amp construir modelos matemáticos que predizem complexo comportamento, no mundo real. amplificadores operacionais comerciais entrou no mercado como circuitos integrados em meados dos anos 1960 e no início dos anos 1970, eles dominaram o mercado de dispositivos ativos em circuitos analógicos.
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O próprio amp op consiste de um arranjo complexo de transistores, diodos, resistores e capacitores juntos e construído em um chip de silício minúsculo chamado um circuito integrado. Você pode modelar o amp op com equações simples com pouca preocupação com o que está acontecendo dentro do chip. Você só precisa de alguns conhecimentos básicos das restrições sobre as tensões e correntes nos terminais externos do dispositivo.
Como desenhar circuitos amp op
Ao contrário de capacitores, indutores e resistores, amplificadores operacionais precisam de energia para funcionar. amplificadores operacionais têm os seguintes cinco terminais principais, mostrados aqui:
O terminal positivo, chamado de entrada de não inversão vP
O terminal negativo, chamado a entrada inversora vN
O terminal de saída, resultante da tensão aplicada entre não inversora e entradas de inversão: vO = UMA(vP - vN)
terminais de alimentação positivas e negativas, geralmente rotulados como +VCC e -VCC e necessário para o amp op para operar corretamente
Embora muitos amplificadores operacionais têm mais de cinco terminais, os terminais não são normalmente mostrado simbolicamente. Além disso, para reduzir a desordem quando você está investigando um circuito amp op, as fontes de alimentação não são normalmente mostradas, qualquer um.
Quando as fontes de alimentação não são mostrados no diagrama de um circuito amplificador operacional, não esquecer que as fontes de alimentação fornecer os limites superior e inferior da voltagem de saída, que restringem a sua faixa de tensão. Restrição de poderes sobrenaturais, você não pode obter mais potência do que você fornecer.
O circuito de op amp ideal e as suas características de transferência
Você pode modelar o amp op com uma fonte dependente, se você precisa de resultados precisos, mas o amp op ideal é bom o suficiente para a maioria das aplicações.
O amp op amplifica a diferença entre as duas entradas, vP e vN, por um ganho UMA para lhe dar uma saída de tensão vO:
O ganho de tensão UMA para um amplificador operacional é muito grande - maior do que 105.
Quando a tensão de saída exceder a potência fornecida, o amplificador operacional satura. Isto significa que a saída é cortada ou totalmente cheio nas voltagens fornecidas e pode aumentar mais longe. Quando isso acontece, o comportamento amp op não linear é, mas opera na região não-linear.
Você pode ver essa idéia aqui- o diagrama da esquerda mostra a característica de transferência, enquanto o diagrama da direita mostra a característica de transferência ideal de um amplificador operacional com um ganho infinito. O gráfico mostra três modos de operação para o amplificador operacional.
Você tem regiões saturadas positivos e negativos, mostrando as regiões não-lineares e lineares. Se você quiser fazer sinais de maior, você precisa para operar na região linear. Você pode descrever as três regiões matematicamente como se segue
Para executar funções matemáticas (como adição e subtração), o amp op devem trabalhar no modo linear. Todos os circuitos op amp mostrados aqui operam na região ativa linear.
Modelar um amplificador operacional com uma fonte dependente
Se você precisa de resultados precisos, você pode modelar o amp op com uma fonte dependente controlado por tensão, como a mostrada aqui. Este modelo consiste de um grande ganho A, uma grande resistência de entrada REu, e uma pequena resistência de saída RO. A tabela mostra os valores ideais e típicos dessas propriedades op amp.
Alta amplificação (ou ganho) torna a análise mais simples, permitindo que você não se preocupar com o que está acontecendo dentro do amp op. Enquanto o amp op tem alto ganho, os circuitos de matemática op amp vai funcionar. resistência de alta entrada atrai pouca corrente do circuito de fonte de entrada, aumentando a vida útil da bateria para aplicações portáteis. resistência de pouca ou nenhuma saída proporciona tensão máxima para a carga de saída.
A fonte de corrente dependente de tensão controlada é mostrado aqui como bem. A saída é restrita entre as voltagens positivas e negativas quando o amplificador operacional é a operarem na região linear.
Examine as equações essenciais para a análise de circuitos op amp ideais
As propriedades ideais de um amplificador operacional produzir duas equações importantes:
Essas equações fazer análise op ampères um piscar de olhos e lhe fornecer informações valiosas sobre o comportamento do circuito. Por quê? Porque realimentação a partir dos terminais de saída para uma ou ambas as entradas que assegura vP e vN são iguais.
Para obter a primeira restrição, considere que a região linear de um amplificador operacional é governada por quando a saída é limitada pelas tensões de alimentação da seguinte forma:
Você pode reorganizar a equação para limitar a entrada para vP - vN:
Para um amplificador operacional ideal, o ganho UMA é infinito, então a desigualdade torna-se
Portanto, o amp op ideal (com ganho infinito) deve ter esta restrição:
Um amplificador operacional com ganho infinito terá sempre a noninverting e tensões invertendo iguais. Esta equação torna-se útil quando você analisa uma série de circuitos amp op, como o noninverter op amp, inversor, verão, e subtracção.
A outra equação op amp importante lança um olhar sobre a resistência de entrada REu. Um amplificador operacional ideal tem resistência infinita. Isto implica que há correntes de entrada pode entrar no amp op:
A equação diz que os terminais de entrada op amp agir como circuitos abertos.
É necessário ligar o terminal de saída ao terminal inversor para fornecer feedback negativo, a fim de fazer o trabalho de op amp. Se você conectar a saída para o lado positivo, você está fornecendo feedback positivo, o que não é bom para a operação linear. Com um feedback positivo, o amp op seria ou saturar ou provocar a sua saída se submeter a oscilações.