Podstawowe wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacz operacyjny | #85 [Podstawy] (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Podstawowe wzmacniacze operacyjne

Analogowe układy scalone


Pytanie 1

Określ polaryzację napięcia wyjściowego tego wzmacniacza operacyjnego (w odniesieniu do masy), biorąc pod uwagę następujące warunki wejściowe:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tych ilustracjach porównałem działanie wzmacniacza operacyjnego z działaniem pojedynczego bieguna, przełącznika z podwójnym wyłącznikiem, pokazując "połączenie" między zaciskami zasilania a końcówką wyjściową.

Uwagi:

Ustalenie, który "sposób" wyjścia z op-amp dysków w różnych warunkach napięcia wejściowego jest mylące dla wielu studentów. Porozmawiaj o tym z nimi i poproś, aby przedstawili zasady lub analogie, których używają do zapamiętania "w którą stronę jest".

pytanie 2

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka matematycznego analizowania obwodów wymaga dużo nauki i praktyki. Zazwyczaj uczniowie ćwiczą poprzez pracę z wieloma problemami i sprawdzanie swoich odpowiedzi w porównaniu z tymi dostarczonymi przez podręcznik lub instruktora. Chociaż jest to dobre, istnieje o wiele lepszy sposób.

Dowiesz się o wiele więcej, budując i analizując rzeczywiste obwody, pozwalając swojemu sprzętowi testowemu dostarczać "odpowiedzi" zamiast książki lub innej osoby. Aby odnieść sukces w budowaniu obwodów, wykonaj następujące kroki:

  1. Dokładnie zmierz i zapisz wszystkie wartości składników przed budową obwodu.
  2. Narysuj schemat obwodu, który będzie analizowany.
  3. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  4. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  5. Matematycznie przeanalizuj obwód, rozwiązując wszystkie wartości napięcia i prądu.
  6. Dokładnie zmierz wszystkie napięcia i prądy, aby zweryfikować dokładność analizy.
  7. Jeśli wystąpią jakiekolwiek istotne błędy (większe niż kilka procent), dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem diagramu, a następnie dokładnie oblicz ponownie wartości i ponownie zmierz pomiar.

Unikaj używania modelu 741 op-amp, chyba że chcesz rzucić wyzwanie swoim umiejętnościom projektowania obwodów. Dostępne są bardziej uniwersalne modele wzmacniacza operacyjnego powszechnie dostępne dla początkujących. Polecam LM324 dla DC i obwodów prądu przemiennego niskiej częstotliwości, a TL082 dla projektów AC z dźwiękiem lub wyższymi częstotliwościami.

Jak zwykle należy unikać bardzo wysokich i bardzo niskich wartości rezystora, aby uniknąć błędów pomiarowych spowodowanych przez "ładowanie" miernika. Zalecam wartości rezystorów od 1 kΩ do 100 kΩ.

Jednym ze sposobów zaoszczędzenia czasu i zmniejszenia prawdopodobieństwa błędu jest rozpoczęcie od bardzo prostego obwodu i stopniowe dodawanie składników w celu zwiększenia jego złożoności po każdej analizie, zamiast budowania zupełnie nowego obwodu dla każdego problemu praktycznego. Inną techniką oszczędzającą czas jest ponowne użycie tych samych komponentów w różnych konfiguracjach obwodów. W ten sposób nie będziesz musiał zmierzyć wartości żadnego składnika więcej niż jeden raz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwól, by elektrony same udzieliły odpowiedzi na twoje własne "problemy praktyczne"!

Uwagi:

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​studenci potrzebują wielu ćwiczeń z analizą obwodów, aby stać się biegły. W tym celu instruktorzy zwykle zapewniają swoim uczniom wiele problemów związanych z praktyką i udzielają odpowiedzi uczniom, którzy mogą sprawdzić swoją pracę. Takie podejście sprawia, że ​​uczniowie biegle posługują się teorią obwodów, ale nie potrafią ich w pełni wykształcić.

Uczniowie nie potrzebują jedynie praktyki matematycznej. Potrzebują także prawdziwych, praktycznych ćwiczeń w budowaniu obwodów i korzystaniu z urządzeń testowych. Sugeruję następujące alternatywne podejście: uczniowie powinni budować własne "problemy praktyczne" z rzeczywistymi komponentami i próbować matematycznie przewidywać różne wartości napięcia i prądu. W ten sposób teoria matematyczna "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zyskaliby jedynie przez rozwiązywanie równań.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku matematycznych przewidywań) poprzez przeprowadzenie prawdziwego eksperymentu. Uczniowie będą również rozwijać prawdziwe umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ czasami popełniają błędy konstrukcyjne obwodu.

Spędź kilka chwil ze swoją klasą, aby zapoznać się z niektórymi "zasadami" budowania obwodów przed ich rozpoczęciem. Porozmawiaj o tych problemach ze swoimi uczniami w taki sam sposób, w jaki zwykle omawiasz pytania z arkusza roboczego, zamiast po prostu mówić im, czego powinni i czego nie powinni robić. Nigdy nie przestaje mnie dziwić, jak słabo studenci chwytają instrukcje, gdy są prezentowane w typowym wykładzie (monolog instruktorski)!

Uwaga dla instruktorów, którzy mogą narzekać na "zmarnowany" czas wymagany do tego, aby uczniowie zbudowali rzeczywiste obwody zamiast tylko matematycznej analizy obwodów teoretycznych:

Jaki jest cel studentów, którzy biorą udział w kursie "itemsheetpanel panel-default" itemscope>

pytanie 3

Wzmacniacz operacyjny jest szczególnym rodzajem wzmacniacza różnicowego . Większość wzmacniaczy operacyjnych otrzymuje dwa sygnały wejściowe napięcia i wyprowadza jeden sygnał napięciowy:

Oto pojedynczy wzmacniacz operacyjny, pokazany w dwóch różnych warunkach (różne napięcia wejściowe). Określić wzmocnienie napięcia tego wzmacniacza operacyjnego, biorąc pod uwagę przedstawione warunki:

Napisz również matematyczną formułę do rozwiązywania różnicowego wzmocnienia napięcia (A V ) pod względem napięcia wejściowego i wyjściowego op-amp.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

V = 530, 000

A V = ΔV na zewnątrz


Δ (V in2 - V in1 )

Pytanie uzupełniające: przekształć tę wartość wzmocnienia napięcia (jako współczynnik) na wartość wzmocnienia napięcia w decybelach.

Uwagi:

Obliczenia wzmocnienia napięcia nie różnią się tutaj od obliczeń wzmocnienia napięcia dla jakiegokolwiek innego wzmacniacza, z tym że tutaj mamy do czynienia ze wzmacniaczem różnicowym zamiast wzmacniacza single-ended.

Różnicowe wzmocnienie napięciowe 530 000 nie jest nieuzasadnione dla nowoczesnego wzmacniacza operacyjnego! Przyrost tak ekstremalny może zaskoczyć wielu studentów, ale później odkryją użyteczność tak dużego zysku.

Pytanie 4

Wiele układów op-amp wymaga podwójnego lub podzielonego zasilania, składającego się z trzech zacisków mocy: + V, -V i Ground. Narysuj niezbędne połączenia między bateriami 6 V na tym schemacie, aby uzyskać napięcie +12 V, -12 V i Ground do tego wzmacniacza operacyjnego:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Zachęcam swoich uczniów, aby nauczyli się zasilać obwody wzmacniająco-amp z połączonymi ze sobą bateriami, ponieważ naprawdę pomaga to w zrozumieniu, czym jest "rozdzielony" zasilacz, a także pozwala budować funkcjonujące obwody wzmacniająco-prądowe w nieobecności wysokiej jakości stacjonarnego źródła zasilania.

Pytanie 5

8-pinowy Dual-Inline-Package (DIP) to popularny format, w którym mieszczą się pojedyncze i podwójne wzmacniacze operacyjne. Pokazano tutaj kontury przypadków dla dwóch 8-pinowych DIP-ów. Narysuj wewnętrzne połączenia wzmacniacza operacyjnego dla pojedynczego wzmacniacza operacyjnego i podwójnego wzmacniacza operacyjnego:

Aby znaleźć te informacje, musisz zbadać niektóre arkusze danych wzmacniacza operacyjnego. Przykłady pojedynczych układów scalonych wzmacniacza operacyjnego obejmują LM741, CA3130 i TL081. Przykłady podwójnych układów scalonych wzmacniacza operacyjnego obejmują LM1458 i TL082.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Poproś uczniów, aby ujawnili swoje źródła informacji i jakie konkretne modele badanych przez nich wzmacniaczy operacyjnych.

Pytanie 6

Pokazany tutaj jest uproszczony schemat jednego z wzmacniaczy operacyjnych wewnątrz układu scalonego wzmacniacza operacyjnego TL08x (TL081, TL082 lub TL084):

Jakościowo określić, co stanie się z napięciem wyjściowym (V out ), jeśli napięcie na wejściu nieodwracającym (V w + ) wzrośnie, a napięcie na wejściu odwracającym (V in ) pozostanie takie samo (wszystkie napięcia są wartościami dodatnimi, odniesionymi do -V). Wyjaśnij, co dzieje się na każdym etapie obwodu wzmacniacza operacyjnego (rosnące lub malejące napięcia, rosnące lub malejące prądy) z tą zmianą napięcia wejściowego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Tutaj określiłem kilka ważnych zmian napięcia w obwodzie, wynikających ze wzrostu nieodwracającego napięcia wejściowego (V w + ):

Uwagi:

Podana tutaj odpowiedź jest minimalna. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby podążali całym obwodem aż do końca, oceniając jakościowo zmiany napięcia i prądu.

Nawiasem mówiąc, dziwnie wyglądający symbol podwójnego koła jest źródłem bieżącym . Zapytaj uczniów, czy byli w stanie znaleźć odniesienie w dowolnym miejscu opisującym znaczenie tego symbolu.

Pytanie 7

Pokazany tutaj jest uproszczony schemat jednego z wzmacniaczy operacyjnych w zintegrowanym układzie scalonym LM324 quad-op:

Jakościowo określić, co stanie się z napięciem wyjściowym (V- out ), jeśli napięcie na wejściu odwracającym (V- in ) wzrośnie, a napięcie na wejściu nieodwracającym (V w + ) pozostanie takie samo (wszystkie napięcia są wartościami dodatnimi, w odniesieniu do ziemi). Wyjaśnij, co dzieje się na każdym etapie obwodu wzmacniacza operacyjnego (rosnące lub malejące napięcia, rosnące lub malejące prądy) z tą zmianą napięcia wejściowego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tym miejscu opisałem kilka ważnych zmian napięcia w obwodzie, wynikających ze zwiększenia inwersji napięcia wejściowego (V in ):

Uwagi:

Podana tutaj odpowiedź jest minimalna. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby podążali całym obwodem aż do końca, oceniając jakościowo zmiany napięcia i prądu.

Nawiasem mówiąc, dziwnie wyglądający symbol podwójnego koła jest źródłem bieżącym . Zapytaj uczniów, czy byli w stanie znaleźć odniesienie w dowolnym miejscu opisującym znaczenie tego symbolu.

Pytanie 8

Jeden z pierwszych popularnych wzmacniaczy operacyjnych został wyprodukowany przez Philbrick Researches i nazwano go K2-W. Zbudowany z dwoma podwójnymi triodowymi lampami próżniowymi, jego oryginalny schemat wygląda następująco:

Aby ten tor opampowy był łatwiejszy do zrozumienia dla współczesnych studentów, zastąpię równoważne komponenty półprzewodnikowe dla wszystkich lamp w oryginalnym projekcie:

Wyjaśnij konfigurację (common-source, common-drain lub common-gate) każdego tranzystora w zmodernizowanym schemacie, identyfikując funkcję każdego z nich w obwodzie wzmacniacza operacyjnego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Q 1 i Q 2 tworzą parę różnicową, wyprowadzając sygnał proporcjonalny do różnicy napięć między dwoma wejściami. Q 3 jest (obejściem) wzmacniacza napięcia wspólnego źródła, podczas gdy Q 4 jest urządzeniem śledzącym źródła (common-drain), zapewniającym odpowiednio wzmocnienie napięcia i prąd.

Uwagi:

Odpowiedź podana jest niepełna. Można bardziej szczegółowo opisać działanie każdego tranzystora, a dzięki temu lepiej zrozumieć oryginalny obwód wzmacniacza. Zbadaj ten tor z uczniami, rzucając im wyzwanie, aby postępowali zgodnie z logiką projektu, próbując dowiedzieć się, co projektant (e) zamierzał.

To pytanie stwarza również możliwość narysowania paraleli między operacją MOSFET typu D a zachowaniem lamp próżniowych typu triodowego. Podobnie jak w przypadku tranzystorów MOS typu D, triody były urządzeniami "normal-to-half-on", których prąd prądu katodowego mógł zostać zwiększony lub zubożony przez podanie napięcia do sieci (w odniesieniu do katody).

Pytanie 9

Określ funkcje dla jak największej liczby komponentów na poniższym schemacie wzmacniacza operacyjnego model 741:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę wam i kolegom z klasy zabawić się z tym pytaniem!

Uwagi:

Mimo że wzmacniacz operacyjny modelu 741 jest uważany za przestarzały przez wiele współczesnych standardów, nadal jest odpowiedni dla tego rodzaju badań ze studentami. Możliwość przejrzenia schematu i ustalenia, jakie elementy są wykonywane, jest ważną umiejętnością rozwiązywania problemów. Fakt, że projektanci układów scalonych w swoich projektach raczej powtarzają określone elementy układu i "moduły" (takie jak wspólny wzmacniacz kolektorowy lub obecne lustro), a nie wymyślają coś zupełnie nowego dla każdego projektu, upraszcza zadanie późniejszej interpretacji.

Pytanie 10

Przewiduj, w jaki sposób działanie tego obwodu wzmacniacza operacyjnego zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. W szczególności należy sprawdzić, czy napięcie wyjściowe (V out ) będzie się przesuwać w kierunku dodatnim (bliżej szyny + V) lub w kierunku ujemnym (bliżej do ziemi). Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Tranzystor Q 5 nie jest zwarty (kolektor-emiter):
Tranzystor Q 6 nie jest zwarty (kolektor-emiter):
Rezystor R1 nie działa poprawnie:
Obecne źródło I 2 nie jest zwarte:

W przypadku każdego z tych warunków należy wyjaśnić, dlaczego wystąpią takie skutki.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Tranzystor Q 5 nie zwiera zwarcia (kolektor-emiter): wyjście V wychodzi negatywnie.
Tranzystor Q 6 nie jest zwarty (kolektor-emiter): wyjście V wychodzi pozytywnie.
Rezystor R1 nie działa otwarcie: wyjście V wychodzi negatywnie.
Obecne źródło I 2 nie jest zwarte: wyjście V wychodzi negatywnie.

Uwagi:

Celem tego pytania jest podejść do dziedziny rozwiązywania problemów z obwodami z perspektywy wiedzy o tym, czym jest usterka, a nie tylko wiedzieć, jakie są objawy. Chociaż nie jest to koniecznie realistyczna perspektywa, pomaga uczniom zbudować podstawową wiedzę niezbędną do zdiagnozowania błędnego obwodu z danych empirycznych. Na takie pytania należy odpowiedzieć (ewentualnie) innymi pytaniami, w których prosi się uczniów o zidentyfikowanie prawdopodobnych usterek na podstawie pomiarów.

Pytanie 11

Przewiduj, w jaki sposób działanie tego obwodu wzmacniacza operacyjnego zostanie zakłócone w wyniku następujących błędów. W szczególności należy ustalić, czy napięcie wyjściowe (V out ) będzie się przesuwać w kierunku dodatnim (bliżej szyny + V) lub w kierunku ujemnym (bliżej szyny -V). Rozważ każdą awarię niezależnie (tj. Pojedynczo, bez wielu błędów):

Dioda D 1 nie działa poprawnie:
Rezystor R1 nie zwiera zwarcia:
Tranzystor Q 2 nie jest zwarty (dren-to-source):
Tranzystor Q 5 nie jest zwarty (kolektor-emiter):
Rezystor R2 nie działa poprawnie:
Obecne źródło I 2 nie działa poprawnie:

W przypadku każdego z tych warunków należy wyjaśnić, dlaczego wystąpią takie skutki.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Dioda D 1 nie działa poprawnie: wyjście V wychodzi pozytywnie.
Rezystor R 1 nie jest zwarty: wyjście V wychodzi negatywnie.
Tranzystor Q 2 nie zwiera zwarcia (dren-do-źródła): wyjście V wychodzi negatywnie.
Tranzystor Q 5 nie jest zwarty (kolektor-emiter): wyjście V wychodzi pozytywnie.
Rezystor R2 nie działa poprawnie: wyjście V wychodzi negatywnie.
Obecne źródło I 2 nie działa poprawnie: V wyjście jest ujemne.

Uwagi:

Celem tego pytania jest podejść do dziedziny rozwiązywania problemów z obwodami z perspektywy wiedzy o tym, czym jest usterka, a nie tylko wiedzieć, jakie są objawy. Chociaż nie jest to koniecznie realistyczna perspektywa, pomaga uczniom zbudować podstawową wiedzę niezbędną do zdiagnozowania błędnego obwodu z danych empirycznych. Na takie pytania należy odpowiedzieć (ewentualnie) innymi pytaniami, w których prosi się uczniów o zidentyfikowanie prawdopodobnych usterek na podstawie pomiarów.

Pytanie 12

Idealnie, jakie powinno być napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego, jeśli napięcie nieodwracające jest większe (bardziej dodatnie) niż napięcie odwracające "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz /00802x01.png ">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W tym stanie wyjście wzmacniacza operacyjnego powinno nasycać się dodatnio (+ V), tak jakby bezpośrednie połączenie zostało wykonane wewnątrz wzmacniacza operacyjnego między końcówką wyjściową a końcówką zasilania + V:

Uwagi:

Ustalenie, który "sposób" wyjścia z op-amp dysków w różnych warunkach napięcia wejściowego jest mylące dla wielu studentów. Porozmawiaj o tym z nimi i poproś, aby przedstawili zasady lub analogie, których używają do zapamiętania "w którą stronę jest".

Pytanie 13

Pomocnym modelem do zrozumienia funkcji opamp jest taki, w którym wyjście z opampu jest uważane za wycierak potencjometru, pozycja wycieraczki jest automatycznie dostosowywana do różnicy napięcia mierzonej między dwoma wejściami:

Aby dalej rozwinąć, wyobraź sobie niezwykle czuły, analogowy woltomierz o zerowym centrum wewnątrz opampa, w którym mechanizm ruchomej cewki woltomierza mechanicznie napędza wycieraczkę potencjometru. Pozycja wycieraczki byłaby wtedy proporcjonalna zarówno do wielkości, jak i polaryzacji różnicy napięcia między dwoma zaciskami wejściowymi.

Realistycznie rzecz biorąc, zbudowanie takiego woltomierza / potencjometru o takiej samej czułości i dynamicznej wydajności, co w przypadku obwodu stałego, byłoby niemożliwe, ale chodzi tutaj o modelowanie opampa w kategoriach komponentów, które już dobrze znamy, a nie sugerują alternatywną konstrukcję dla prawdziwych opampów.

Opisz, w jaki sposób model ten pomaga wyjaśnić granice napięcia wyjściowego w opampie, a także, skąd pochodzą źródła opamp lub zlewy.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Napięcie wyjściowe opampa nie może przekroczyć napięcia zasilania "szyny", a to są te połączenia "szyny", które są źródłem prądu lub prądu obciążenia.

Pytanie uzupełniające: czy ten model realistycznie przedstawia charakterystykę wejściową (szczególnie impedancję wejściową) opamp "uwagi ukryte"> Uwagi:

Uczniowie powiedzieli mi, że ten model opampa otworzył im oczy "na zachowanie wyjść opamp, szczególnie w sytuacjach, w których mogliby oczekiwać, że opamp dostarczy napięcie wyjściowe przekraczające jedno z napięć szyny, lub gdzie ścieżka prądu obciążenia była krytyczny. Jednym z najczęstszych błędów, jakie nowi uczniowie mają na temat opampów, jest to, że prąd wyjściowy w jakiś sposób pochodzi z prądu na jednym lub obu zaciskach wejściowych. Ten model pomaga także roztrzaskać tę iluzję.

Jako nowy instruktor byłam w szoku, widząc takie nieporozumienia w myśleniu moich uczniów. Z pewnością ze swoich wcześniejszych doświadczeń z obwodami wzmacniaczy z pojedynczym tranzystorem wiedzieli, że napięcie wyjściowe DC nigdy nie może przekroczyć napięcia szyny zasilania, prawda? Z pewnością zrozumieli, że wzmocnienie prądu zapewniane przez wiele stopni tranzystorowych skutecznie izolowało obciążenie wyjściowe od wejścia (sygnałów), więc zwiększone obciążenie na wyjściu miało znikomy wpływ na prąd wejściowy, prawda? Cóż, niekoniecznie tak!

Głównymi powodami, dla których jestem tak nieugięty, że uczniowie ujawniają swoje koncepcje i procesy myślowe podczas dyskusji w klasie (zamiast cicho słuchać mojego wykładu), jest umiejętność wykrycia i skorygowania tego rodzaju nieporozumień, a także możliwość zaszczepienia sensu. wewnętrznego dialogu, aby uczniowie nauczyli się samodzielnie wykrywać i korygować te same nieporozumienia. Głęboka i krytyczna myśl nie wydaje się być naturalną tendencją u większości ludzi. Wręcz przeciwnie, bardzo wiele osób wydaje się być zadowolonych z skąpych i płytkich poglądów otaczającego ich świata i musi być poproszona o ocenę tego, co myślą, że wiedzą. Zadawaj pytania swoim studentom, które rzucają wyzwanie płytkowemu myśleniu, które ujawniają nieporozumienia i które zmuszają uczniów do myślenia głębiej niż do tego przywykłego. Moim zdaniem budowanie tych metapoznawczych umiejętności i nawyków jest istotą szkolnictwa wyższego.

Pytanie 14

W tym obwodzie, wzmacniacz operacyjny włącza LED, jeśli spełnione są odpowiednie warunki napięcia wejściowego:

Śledź pełną ścieżkę bieżącego zasilania diody LED. Gdzie dokładnie dioda LED czerpie energię z "# 14"> Reveal answer Ukryj odpowiedź

Strzałki pokazane na tym wykresie śledzą "konwencjonalny" przepływ prądu, a nie przepływ elektronów:

Uwagi:

Ważne jest, aby pamiętać, że prąd obciążenia nie przechodzi przez żadne z zacisków wejściowych wzmacniacza operacyjnego. Cały prąd obciążenia jest zasilany przez zasilacz wzmacniacza operacyjnego! Omów znaczenie tego faktu ze swoimi uczniami.

Pytanie 15

Idealnie, gdy dwa zaciski wejściowe wzmacniacza operacyjnego są zwarte razem (tworząc warunek zerowego napięcia różnicowego ), a te dwa wejścia są połączone bezpośrednio z masą (tworząc warunek zerowego napięcia w trybie wspólnym ), co powinno to zrobić napięcie wyjściowe amampa "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00847x01.png">

W rzeczywistości napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego w tych warunkach nie jest tym samym, co byłoby idealnie przewidywane. Zidentyfikuj podstawowy problem w prawdziwych wzmacniaczach operacyjnych, a także zidentyfikuj najlepsze rozwiązanie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Idealnie, V out = 0 woltów. Jednak napięcie wyjściowe prawdziwego wzmacniacza operacyjnego w tych warunkach będzie niezmiennie "nasycone" przy pełnym dodatnim lub pełnym ujemnym napięciu z powodu różnic w dwóch gałęziach jego wewnętrznego (wewnętrznego) różnicowego obwodu wejściowego. Aby temu zaradzić, wzmacniacz operacyjny musi zostać "przycięty" przez zewnętrzny obwód.

Pytanie uzupełniające: wielkość napięcia różnicowego wymaganego do tego, aby moc wyjściowa rzeczywistego opampa przy 0 woltach była zazwyczaj określana jako napięcie przesunięcia wejściowego . Zbadaj typowe napięcia przesunięcia wejściowego dla rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych.

Pytanie dotyczące wyzwania: wybierz model wzmacniacza operacyjnego, który zapewnia dodatkowe terminale do tej funkcji "przycinania" i wyjaśnij, jak to działa.

Uwagi:

Pod wieloma względami prawdziwe wzmacniacze operacyjne nie spełniają swoich idealnych oczekiwań. Jednak nowoczesne wzmacniacze operacyjne są znacznie lepsze niż pierwsze produkowane modele. A przy tak szerokiej gamie modeli do wyboru, możliwe jest uzyskanie niemal idealnego dopasowania do dowolnej aplikacji do projektowania, za niewielką cenę.

Jeśli to możliwe, omów, w jaki sposób "przycinanie" działa w rzeczywistym wzmacniaczu operacyjnym. Jeśli twoi uczniowie podjęli "wyzwanie" i znaleźli kilka arkuszy danych dotyczących wzmacniacza operacyjnego, które opisują, w jaki sposób zastosować przycinanie, poproś o powiązanie zewnętrznych komponentów z wewnętrznym obwodem wzmacniacza op-amp.

Pytanie 16

Co to znaczy, jeśli wzmacniacz operacyjny ma możliwość "zamachu na szynę wyjściową na szynę"? Dlaczego jest to dla nas ważna funkcja?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Możliwość "zmiany" napięcia wyjściowego "szyna na szynę" oznacza, że ​​pełny zakres napięcia wyjściowego wzmacniacza operacyjnego rozciąga się do miliwoltów albo "szyny" zasilania (+ V i -V).

Pytanie dotyczące wyzwania: zidentyfikuj przynajmniej jeden model wzmacniacza operacyjnego, który ma tę umiejętność, a przynajmniej taką, która go nie posiada. Przynieś arkusze danych dla tych modeli wzmacniacza operacyjnego, aby uzyskać odniesienie w czasie dyskusji.

Uwagi:

Omówcie, co ta cecha oznacza dla nas jako twórców obwodów w sensie praktycznym. Poproś uczniów, którzy podjęli się zadania polegającego na sprawdzeniu zakresów napięcia wyjściowego swoich modeli wzmacniaczy operacyjnych. Dokładnie, jak blisko + V i -V może być napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego bez "wyjścia" z szyny do szyny "?

Pytanie 17

Bardzo ważnym parametrem wydajności wzmacniacza operacyjnego jest szybkość zmian. Opisz, czym jest "stopa zabijania" i dlaczego ważne jest, abyśmy zastanowili się nad wyborem wzmacniacza operacyjnego do konkretnego zastosowania.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Szybkość narastania" to maksymalna szybkość zmiany napięcia w czasie ((dv / dt)), którą może wyprowadzić wzmacniacz operacyjny.

Uwagi:

Zapytaj uczniów, dlaczego (dv / dt) może być ważnym parametrem w obwodzie? W jakich aplikacjach możemy potrzebować wzmacniacza operacyjnego, aby szybko "wymusić" napięcie wyjściowe? W jakich aplikacjach możemy nie dbać o współczynnik zabijania op-amp'a?

Pytanie 18

Niektóre precyzyjne wzmacniacze operacyjne są programowalne . Co oznacza ta funkcja? W jaki sposób możesz "zaprogramować" wzmacniacz operacyjny?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Programowalny" wzmacniacz operacyjny to taki z dodatkowymi połączeniami do wewnętrznego obwodu, który pozwala ustawić aktualne wartości źródłowe za pomocą zewnętrznych komponentów.

Uwagi:

Jakie są możliwe korzyści z "programowania" aktualnych wartości źródłowych we wzmacniaczu operacyjnym? Porozmawiaj o tym ze swoimi uczniami, prosząc ich, aby podzielili się tym, co znaleźli dzięki swoim badaniom.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →