Operacinis stiprintuvas

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigaciją, paiešką
Operacinis stiprintuvas 741

Operacinis stiprintuvas – didelį stiprinimo koeficientą turintis stiprintuvas, turintis du įėjimus (tiesioginį ir invertuojantį). Būdami universalūs įvairių schemų elementai, tokie stiprintuvai neretai gaminami kaip integralinės schemos. Stiprintuve išėjimo įtampa lygi įtampos tarp šių dviejų įėjimų skirtumui, padaugintam iš stiprinimo koeficiento:

V_\mathrm{out}=(V_+ - V_-) \cdot G_\mathrm{atv}

Pagal šią formulę išėjimo įtampa gali būti tiek teigiama, tiek neigiama. Tai pasiekiama maitinant stiprintuvą iš dviejų priešingo ženklo įtampos šaltinių. Stiprinimo koeficientas Gatv paprastai siekia dešimtis tūkstančių ir daugiau, net ir panašių prietaisų jis gali gana daug skirtis. Jei reikalingas tikslus stiprinimo koeficientas, naudojamas diferencialinis stiprintuvas

Kadangi stiprinimo koeficientas labai didelis, paprastai jis sumažinamas įvedant neigiamojo grįžtamojo ryšio grandinę. Tuomet skaičiuojant išėjimo įtampą, tariama, jog esant nusistovėjusiai pusiausvyrai įtampos skirtumas tarp invertuojančio ir tiesioginio įėjimų lygus nuliui.

Stiprintuvas buvo pavadintas „operaciniu“ nes analoginėse skaičiavimo mašinose tokie įrenginiai buvo skirti matematinėms operacijoms (sudėčiai, atimčiai, diferencijavimui ir integravimui) atlikti. Schema su operaciniu stiprintuvu gali imituoti diodo (superdiodas) ar ritės (giratorius) darbą, būdama pigesnė ar turėdama geresnes charakteristikas nei imituojami elementai.

Jei nėra neigiamo grįžtamojo ryšio, toks stiprintuvas dažniausiai dirba kaip komparatorius: jei įtampa tiesioginiame įėjime didesnė nei invertuojamame, jo išėjimo įtampa tiesiog lygi teigiamo maitinimo šaltinio įtampai (maksimali galima). Jei įtampa didesnė invertuojamame įėjima, išėjimo įtampa lygi neigiamo maitinimo šaltinio įtampai (minimali galima).

Sutartinis ženklas[taisyti | redaguoti kodą]

Operacinis stiprintuvas žymimas ženklu

op-amp

Kur:

  • V+: tiesioginis (neinvertuojantis) įėjimas
  • V: invertuojantis įėjimas
  • Vout: stiprintuvo išėjimas
  • VS+: teigiamas maitinimo šaltinis
  • VS−: neigiamas maitinimo šaltinis.

Tipiška jungimo schema[taisyti | redaguoti kodą]

Norint gauti reikiamą stiprinimo koeficientą, invertuojantis įėjimas sujungiamas su išėjimu per įtampos dalytuvą, kuris sumažina įtampą K = R1 / (R1 + R2) kartų:

Norimo stiprinimo koeficiento gavimas

Tuomet įtampa tiesioginiame įėjime lygi

V+ = Vin

O invertuojamam įėjime ji lygi

V = K Vout

Taigi išėjimo įtampa lygi

Vout = Gatv(Vin − K Vout)

Schemos stiprinimo koeficientas Vout / Vin lygus

Vout / Vin = Gatv / (1 + Gatv K)

Kadangi Gatv palyginus su reikiamu stiprinimo koeficientu paprastai labai didelis, Vout / Vin yra artimas 1 / K = 1 + (R2 / R1).

Taigi tokios schemos stiprinimo koeficientas apytikriai lygus 1 + (R2 / R1).

Nuorodos[taisyti | redaguoti kodą]


Operacinio stiprintuvo taikymas

Comparator symbol.svg

Diferencialinis stiprintuvas  | Integratorius | Diferenciatorius | Analoginis sumatorius | Įtampos stabilizatorius | Superdiodas | Giratorius | Šmito trigeris |

Vikiteka