- Операционный усилитель это элемент электроники
- Такими безупречными характеристиками являются:
- Существует некоторое количество ключевых схем, по которым работает ОУ:
- Принцип действия инвертирующего усилителя
- Принцип действия не инвертирующего усилителя
- Принцип работы операционного усилителя в схеме вычисления — дифференциальный усилитель
- Операционный усилитель работающий по схеме сложения
Операционный усилитель это элемент электроники
Операционный усилитель это один из главных составных частей нынешней электроники. Обладая прекрасными характеристиками и легкости расчетных функций, ОУ довольно просты в использовании. У операционных усилителей есть еще другое, параллельное название — дифференциальный усилитель, из-за того, что у него имеется возможность усиления разности входных напряжений.
В основном операционные усилители производятся в виде интегральных микросхем. В зависимости от назначения, могут размещаться по одному чипу в корпусе, а в некоторых случаях по два и более. Также производители выпускают ОУ различных модификаций, которые имеют существенные различия в технических характеристиках относительно друг друга.
По теоретическим расчетам ОУ обладает совершенными параметрами, в практическом же применении его характеристики только на пути к безупречным. Тем не менее в определенных моментах они достигаются. Применение понятия «совершенного» операционного усилителя способствует сделать расчеты более простыми.
Ламповый операционный усилитель K2-W
Такими безупречными характеристиками являются:
- бесконечно большое усиление при открытой петли обратной связи;
- бесконечно широкая полоса передаваемых частот;
- бесконечно большое входное сопротивление;
- импеданс равный нулю;
- выходное напряжение равно нулю при равенстве входных напряжений.
Из этого можно понять, что такие параметрические данные не могут быть гарантированы в полном объеме, хотя производители ежегодно улучшают характеристики операционников, тем самым делая их почти идеальными.
Существует некоторое количество ключевых схем, по которым работает ОУ:
- инвертирующий
- не инвертирующий
- вычитание
- сложение
- дифференцирование
- интегрирование
- повторитель напряжения
- аналоговый компаратор
Принцип действия инвертирующего усилителя
Данная аналоговая схема считается наиболее простой и часто используемая в электронике. Рабочие действия ОУ заключаются в усилении либо снижении сигнала на входе устройства, при этом он способен выполнять фазовую модуляцию. Функция усиливающая сигнал определяется буквенным обозначением k. Представленное графическое изображение демонстрирует определенное воздействие операционного усилителя в данной схеме:
Амплитуда отображенная синим цветом является сигналом во входном тракте устройства, а амплитуда красного цвета — выходная цепь. Как можно заметить на графике, идет двойное усиление сигнала, при этом амплитуда имеет перевернутый вид.
Принципиальная схема данного усилителя показана на снимке ниже:
Принцип действие данной схемы, как бы обосновывает популярность этого электронного прибора. Для того, чтобы определить коэффициент усиления сигнала на выходе нужно воспользоваться формулой приведенной ниже:
Включенный в схему постоянное сопротивление R3 выполняет функцию защиты микросхемы.
Принцип действия не инвертирующего усилителя
Схема не инвертирующего усилителя выполнена по аналогии инвертирующего усилителя, но с одним лишь отличием, в этом варианте не выполняется изменение полярности сигнала, то-есть фаза остается без изменений. Показанное ниже графическое изображение показывает прохождение выходного сигнала:
В данной схеме, при подаче во входную цепь синусоидального сигнала, усиленный выходной импульс, так же как и в предыдущей схеме составляет k=2, то есть двойной коэффициент усиления. График показывает, что при этом изменился только размах амплитуды.
На изображении ниже, показана схема ОУ работающего как не инвертирующий усилитель:
Показанная здесь схема, с включенными в нее парой резисторов, так же отличается своей простотой в исполнении. Сигнальный импульс по входу поступает на плюсовой вход микросхемы. Для расчета коэффициента усиления сигнала служит следующая формула:
Формула определяет: у усиливающего сигнала не должно быть условное значение, которое меньше «1», тем самым микросхема не даст возможности уменьшить сигнал.
Принцип работы операционного усилителя в схеме вычисления — дифференциальный усилитель
Следующим вариантом применения ОУ будет дифференциальный усилитель, и возможностью получения по входу разность двух сигнальных импульсов с последующим усилением. Представленный ниже график показывает работу микросхемы.
Очередная схема, способна выполнить следующую работу ОУ:
Данный вариант принципиальной схемы не такой простой как представленные выше, а немного посложнее. Для вычисления выходного напряжения, нужно воспользоваться формулой:
Одна часть формулы определяет усиление либо уменьшение, другая часть высчитывает разницу 2-х напряжений.
Операционный усилитель работающий по схеме сложения
Этот характер работы микросхемы кардинально отличается от варианта вычитания. В данном случае имеется значительное преимущество прибора, а именно: его способность обрабатывать одновременно несколько сигнальных импульсов. Такой принцип функционирования используют все звуковые микшеры.
Представленная схема показывает ее возможность сложения большого количества сигналов, она не очень сложная и разобраться с ней не составит никакого труда. Для вычисления данных применяется формула:
Начинающим. Операционные усилители