Przedmioty:
- Wprowadzenie do wzmacniacza operacyjnego
- Pomysłowy wzmacniacz
- Niewynalazczy wzmacniacz
- Różnica / Wzmacniacz różnicowy
- Dodatek zapasów
Wprowadzenie do wzmacniacza operacyjnego:
Opamp oznacza wzmacniacz operacyjny; w języku niderlandzkim oznacza to: wzmacniacz operacyjny. Wzmacniacze operacyjne są stosowane w układach scalonych (takich jak płytki drukowane w komputerach) o bardzo wysokim współczynniku wzmocnienia, który wzmacnia napięcie wejściowe (np. czujnika). Wzmocniony sygnał nadaje się wówczas jako sygnał wejściowy dla urządzenia sterującego, takiego jak ECU. Współczynnik wzmocnienia może wynosić nawet 100.000 XNUMX i więcej.
Współczynnik wzmocnienia można zmniejszyć za pomocą rezystorów, tak aby napięcie wyjściowe nigdy nie przekroczyło (poprzednio) wartości maksymalnej.
Rysunek pokazuje symbol wzmacniacza operacyjnego. Połączenia VS+ i VS – są często pomijane.
Kiedy na wzmacniaczu operacyjnym pojawi się różnica napięcia, a napięcie na + jest większe niż na -, napięcie wyjściowe zostaje wzmocnione. I odwrotnie, gdy – jest większe niż +, napięcie wyjściowe jest wzmacniane ujemnie. Można to świadomie wykorzystać we wzmacniaczu według wynalazku. W przypadku wzmacniacza będącego wynalazkiem napięcie wyjściowe będzie ujemne. Znaki plus i minus na obrazie wzmacniacza operacyjnego również będą się zmieniać. Tak jak obecnie przedstawiono wzmacniacz operacyjny, jest to wzmacniacz niewynalazczy. Napięcie wyjściowe będzie dodatnie.
Wynalezienie wzmacniacza operacyjnego:
Dodatnie wejście wzmacniacza operacyjnego jest podłączone do masy. Dlatego napięcie dodatnie wynosi zawsze 0. Wartości rezystancji określają współczynnik wzmocnienia (A). Napięcie „U in” może być sygnałem czujnika wzmacnianym do ECU podłączonego do wyjścia U out.
W przypadku wynalezionego wzmacniacza operacyjnego współczynnik wzmocnienia można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Poniżej znajduje się przykład obliczenia, w którym U in = 1 Volt i U in = 4 Volt. Mnożąc ułamki krzyżowo, napięcie U in mnoży się przez współczynnik wzmocnienia. To oblicza napięcie wyjściowe (U out).
Kiedy współczynnik wzmocnienia zostanie zwiększony (na przykład do 100), zobaczysz, że przy minimalnym wzroście U in, U out rośnie bardzo szybko. Nigdy nie zapominaj, że napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego wynalazcy jest ujemne.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
Niewynalazczy wzmacniacz operacyjny:
Porównaj nie-wynalazczy wzmacniacz operacyjny z wynalazczym wzmacniaczem operacyjnym. Różnica polega na tym, jak sama nazwa wskazuje, że ten wzmacniacz operacyjny nie wymyśla (nie odwraca) napięcia. Napięcie wyjściowe jest zatem dodatnie. Poniższe obliczenia wykonujemy w prosty sposób, mnożąc współczynnik wzmocnienia A przez napięcie wejściowe.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
Wzmacniacz różnicowy/różnicowy:
Wzmacniacz różnicowy/różnicowy porównuje 2 sygnały wejściowe (U w 1 i U w 2), a następnie je wzmacnia. Poniższy rysunek porównuje napięcia U w 1 i U w 2. Są to napięcia 2 i 4 V. Różnica między nimi wynosi 2 wolty. Jest to wzmacniane przez współczynnik wzmocnienia, który zależy od wartości rezystancji R1 i R2:
U w 1 = 2 wolty
U w 2 = 4 wolty
R1 = 10 kΩ
R2 = 20 kΩ
R3 = 10 kΩ
R4 = 20 kΩ
Dodatek zapasów:
Obliczanie sumy wynalazczej można wykonać na dwa sposoby. Najłatwiej jest, jeśli rezystory R2, R1 i R2 mają takie same wartości rezystancji jak w przykładzie (sposób 3). Jeżeli rezystory te nie są sobie równe (np. R2 ma inną wartość niż R1 i R2), to należy zastosować metodę 3:
U w 1 = 0,1 wolty
U w 2 = 0,2 wolty
U w 3 = 0,3 wolty
R1 = 2,5 kΩ
R2 = 2,5 kΩ
R3 = 2,5 kΩ
R4 = 10 kΩ
Sposób 1 (R1, R2 i R3 nie są równe)
Sposób 2 (R1, R2 i R3 są równe)
