Op-amp grunderna (del 1) (4 / 9 steg)

Steg 4: förstärkare

Förstärkare är en annan grundläggande funktion av op-förstärkare. Först tittar vi på inverterade konfigurationen i bild 1. Detta är enklare att använda eftersom ekvationen helt enkelt inverterar indata och skalor med vinst faktor som bestäms av förhållandet resistor (R2/R1). Tekniskt sett vinsten anses vara negativt för en inverterade förstärkare, men de flesta program kommer inte vara beroende av fasen av ingångssignalen, så Invertera det påverkar inte resultatet, och således minustecknet kan ignoreras.

Bygga: Ansluta ström stiften som innan, + till stift 7 och - till stift 4. R2 går över IC mellan stift 2 och 6. Ena änden av R1 går till stift 2 medan den andra änden är där insignalen ansluter. PIN 3 är ansluten till marken. (bild 2) Använda en liten signal som indata för kretsen som vinsten här är 10 X. Från o-scope avbildningen kan du se att indata (röd) handlar om 200, medan produktionen är 2V, vilket är vad vi vill (bild 3).

Nästa är den icke-invertering konfigurationen (bild 4). Vinsten är fortfarande beroende av förhållandet av motstånden, men med en extra 1 kastat in: (1 + (R2/R1)). Output fasen motsvarar den input fasen, men vinsten är något högre. Den extra 1 blir mer och mer försumbar som förhållandet (R2/R1) ökar, men som en personlig preferens, jag bara använda denna krets om jag absolut behöver signal faserna att matcha.

Bygga: Samma makt anslutningar som tidigare, men denna gång vi växla helt enkelt där input och marken anslutningarna går. Mark går till motståndet knutna till stift 2 och indata går direkt till stift 3 (bild 5). Bild 6 visar o-scope data, och vi kan se att faserna nu matcha, men produktionen (blå) är något högre än den var innan på grund av det extra 1 vi får vinst ekvation.

För antingen konfiguration, om du gör (R2/R1) för stor eller amplituden för din input signalen är för hög, du kommer max ut tillgängliga spänningen vid makten rälsen, mättar op-amp utdata och klippning signalen till en fyrkantsvåg (bild 7).

Det är fullt möjligt att realisera en vinst på 100.000 eller mer med de flesta op-förstärkare. Som skulle konvertera en 1 millivolt signal till 100 volt. Det kan vara mycket användbart i kretsar där indata är extremt lågt som mikrofoner, flex sensorer, medicintekniska produkter, etc. Problemet är att Ingångsmotstånd är enbart baserad på värdet av R1. Om din läkare ansluter en sensor till din hjärna (du inte, det är bara ett exempel), du förmodligen inte vill dra för mycket ström, rätt? Så göra du R1 stora (1MΩ +) att begränsa den nuvarande dra, men att realisera en vinst på bara 100, vilket innebär att R2 måste vara 100 X större, eller 100MΩ. Det är en hel del och kan vara svårt att inse, särskilt med ännu högre vinster. Bild 8 visar en kretsdesign som kommer att möjliggöra en mycket hög inimpedans (1MΩ) och hög vinst (-102), men som fortfarande kan byggas med lättillgängliga delar. Ekvationen visas i bilden.