Fabrication de PCB de précision, PCB haute fréquence, PCB haute vitesse, PCB standard, PCB multicouches et assemblage de PCB.
L'usine de services personnalisés PCB & PCBA la plus fiable.
Conception électronique
Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel
Conception électronique
Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel

Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel

2021-08-14
View:340
Author:ipcb

In ordE /r to better learn about operational amplifiers, Voici (1)6 questions et réponses pour vous familiariser rapidement avec les bases de l'amplificateur opérationnel.


1. En général, il y a une résistance à l'équilibre dans le circuit d'amplificateur inverse / en phase. Quel est le rôle de cette résistance à l'équilibre?

Fournir un biais statique approprié pour les transistors à l'intérieur de la puce.

Les circuits à l'intérieur de la puce sont généralement couplés directement, which can automatically adjust the static working point. Cependant,, if an input pin is directly connected to the power supply or ground, La fonction de réglage automatique est anormale, Parce que les transistors à l'intérieur de la puce ne peuvent pas augmenter la tension du fil de terre ou diminuer la tension de l'alimentation électrique, Il en résulte que la puce ne peut pas satisfaire aux conditions de court - circuit virtuel et de rupture virtuelle., The circuit needs to be analyzed separately.

Afin d'éliminer l'influence du courant de base statique sur la tension de sortie, sa taille doit être équilibrée avec la résistance équivalente de la trajectoire externe en courant continu aux deux bornes d'entrée, ce qui est également la raison de sa désignation.


2. Quelle est la fonction de l'amplificateur opérationnel proportionnel à la phase avec condensateur sur la résistance de rétroaction [/ h1]? (1) la résistance de rétroaction et le condensateur forment un filtre passe - haut qui est particulièrement puissant pour l'amplification locale à haute fréquence.

Prévenir l'auto - excitation.

Compréhension de base de l'amplificateur opérationnel

Basic understanding of operational amplifier

3. Que se passe - t - il si le circuit d'amplificateur en phase de l'amplificateur opérationnel n'est pas relié à la résistance d'équilibrage?

La combustion de l'amplificateur opérationnel peut endommager l'amplificateur opérationnel et la résistance peut jouer un rôle dans la séparation de la tension.


4. Quel est le rôle de la résistance à la traction descendante lors de la traction du condensateur à l'entrée de l'amplificateur opérationnel?

It is to obtain the problem of positive feedback and negative feedback, Cela dépend de la connexion spécifique. For example, Si je prends le signal de tension d'entrée de courant et le signal de tension de sortie, and then take out a wire at the output end to connect it to the input section, Et à cause de cette résistance,, Une partie du signal de sortie passe par la résistance pour obtenir la tension, Dévier la tension d'entrée pour réduire la tension d'entrée, C'est une rétroaction négative.. Because the signal output by the signal source is always constant, Le signal de sortie peut être corrigé par une rétroaction négative.


5. L'amplificateur opérationnel est relié à l'intégrateur. Quelle est la fonction de la résistance de shunt RF aux deux extrémités du condensateur intégré?

La résistance à la décharge est utilisée pour empêcher la tension de sortie de perdre le contrôle.


6. Pourquoi les résistances et les condensateurs sont - ils normalement connectés en série à l'entrée de l'amplificateur opérationnel??

Si vous connaissez les circuits internes d'un amplificateur opérationnel, vous savez que tout amplificateur opérationnel est composé de plusieurs Transistors ou MOS. L'amplificateur opérationnel est un comparateur sans élément externe. Lorsque la tension est élevée sur le terminal en phase, elle produit un niveau similaire à la tension positive et vice versa... Mais cet amplificateur opérationnel ne semble pas très utile. Ce n'est que lorsque le circuit externe est formé sous forme de rétroaction que l'amplificateur opérationnel peut avoir des fonctions d'amplification et d'inversion.


7. What are the consequences if the balance resistance of the in-phase amplification circuit of the operational amplifier is wrong?

L'extrémité de l'onduleur en phase est déséquilibrée et il y a une sortie lorsque l'entrée est 0. Lorsque le signal d'entrée est entré, la valeur de sortie est toujours un nombre fixe supérieur (ou inférieur) à la valeur de sortie théorique.

L'erreur causée par le courant de biais d'entrée ne peut être éliminée.

8. Quel est le facteur d'amplification, l'impédance d'entrée et la tension entre l'entrée en phase et l'entrée en phase inversée de l'amplificateur opérationnel intégré idéal?

Le grossissement est infini, the input impedance is infinitesimal, and the voltage between the same direction input and the reverse input is almost the same (not 0!!! (10V at the opposite end and 9.99999v at the opposite end)


9. Excusez - moi, pourquoi le gain en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel idéal est - il infini?

(1) The actual open-loop gain of the operational amplifier is more than 100000, C'est très important., very large. Alors..., the open-loop gain of the actual operational amplifier is imagined as infinity, Et déduit le sol virtuel.

La mise à la Terre virtuelle exportée n'est utilisée que pour les amplificateurs en phase inversée.

It is seen in the book that the open-loop gain of the operational amplifier is infinite, Donc quand nous concevons les circuits,, Le gain en boucle fermée n'est pas limité par le gain en boucle ouverte, but only depends on the external components. Pour la stabilité du gain en boucle fermée, un gain en boucle ouverte plus élevé doit être sacrifié..

On déduit que lorsque l'amplificateur opérationnel est connecté à la rétroaction négative, il n'est pas seulement un amplificateur en phase inversée; Il n'y a pas de base virtuelle pour une rétroaction positive.

(4) It is well understood that if the gain is small, for an output voltage, La différence de tension appliquée aux deux extrémités de l'amplificateur opérationnel est relativement grande. Si connecté à un état de rétroaction négatif, the voltage at both ends of the operational amplifier will be inconsistent, Provoque une erreur de grossissement.

Il existe deux conditions pour réaliser le "court - circuit virtuel" de l'amplificateur opérationnel:

1) the open-loop gain a of the operational amplifier should be large enough;

Il doit y avoir un circuit de rétroaction négative.


Tout d'abord, nous savons que la tension de sortie vo de l'amplificateur opérationnel est égale à la différence entre la tension d'entrée en phase positive et la tension d'entrée en phase inverse, vid, multipliée par le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel. C'est - à - dire Vo = vid * A = (VI - VI -) * A (1) comme la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel ne dépasse pas réellement la tension d'alimentation, il s'agit d'une valeur finie.

Dans ce cas, si a est grand, (VI - VI -) doit être petit; Si (VI - VI -) est assez petit, on peut en fait penser qu'il est 0. Dans ce cas, VI = vi - se produit, c'est - à - dire que la tension à l'entrée en phase de l'amplificateur opérationnel est égale à la tension à l'entrée en phase inverse, qui semble être connectée ensemble. C'est ce qu'on appelle un "court - circuit virtuel". Notez qu'ils ne sont pas vraiment connectés, qu'il y a de la résistance entre eux, et il faut garder cela à l'esprit.

Dans la discussion ci - dessus, comment pouvons - nous obtenir les résultats de "court virtuel"?

Notre point de départ est la formule (1), qui est la propriété de l'amplificateur opérationnel. Pas de danger. Nous pouvons être rassurés. Ensuite, nous avons fait deux hypothèses importantes. Premièrement, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est limitée, ce qui n'est pas un problème. Bien sûr, la sortie de l'amplificateur opérationnel ne dépassera pas la puissance, donc cette hypothèse est correcte, donc nous n'en parlerons pas plus tard. Deuxièmement, le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel est très élevé.

Un amplificateur opérationnel normal a généralement jusqu'à 10 puissance 6, 7 ou plus. Cette hypothèse est généralement sans problème, mais n'oubliez pas que le gain réel en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel est également lié à son état de fonctionnement. Si vous quittez la zone linéaire, a n'est pas nécessairement grand. La deuxième hypothèse est donc conditionnelle. Souvenons - nous d'abord de cela.

Alors..., Nous savons que lorsque le gain en boucle ouverte a de l'amplificateur opérationnel est élevé, the operational amplifier can have "virtual short". Mais ce n'est qu'une possibilité., not automatic. Personne ne croira que les deux entrées de l'amplificateur opérationnel sont des "courts - circuits virtuels" - les "courts - circuits virtuels" ne peuvent être réalisés que dans des circuits spécifiques..

Les conditions d'existence du "court virtuel" sont les suivantes:

1) the open-loop gain a of the operational amplifier should be large enough;

Il doit y avoir un circuit de rétroaction négative.

Après avoir compris les conditions du "court virtuel", Il est facile de déterminer quand l'analyse de circuit peut ou non être effectuée à l'aide d'un « court - circuit virtuel ».. In fact, condition (1) is true for most operational amplifiers, and the key depends on the working area.

S'il s'agit d'un circuit du livre, il est jugé par calcul; Dans le cas d'un circuit réel, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel peut être déterminée par l'instrument de mesure. Une autre condition associée au « court - circuit virtuel » est appelée « mise à la Terre virtuelle », c'est - à - dire le « court - circuit virtuel » lorsque le terminal d'entrée est mis à la terre, ce qui n'est pas nouveau.

Certains livres disent que les « essais virtuels » ne peuvent être utilisés qu'en cas de rétroaction négative profonde. Je ne pense pas que ce soit exact. Je pense que l'idée sous - jacente est que les amplificateurs opérationnels sont plus susceptibles de fonctionner dans des zones linéaires avec une rétroaction négative profonde. Mais ce n'est pas le cas. Lorsque le signal d'entrée est trop grand, l'amplificateur opérationnel avec rétroaction négative en profondeur est toujours saturé.

Par conséquent, la tension de sortie doit être jugée de façon fiable.

10. Le signal d'entrée est directement ajouté à l'entrée en phase et l'entrée en phase inversée est mise à la Terre par résistance. Pourquoi U = U = ui – 0? N'est - ce pas un endroit vide?

Question complémentaire: certaines conditions doivent être remplies pour que des défauts et des lacunes puissent se produire. Si certaines conditions doivent être remplies pour former une terre virtuelle? Que se passe - t - il?? Why?

Dans le circuit d'amplificateur en phase, la sortie permet à U () de suivre automatiquement U (-) par rétroaction, de sorte que U () - U (-) sera proche de 0. On dirait que les deux extrémités sont court - circuitées, donc on appelle ça un "court - circuit virtuel".

En raison du court - circuit virtuel et de la haute résistance à l'entrée de l'amplificateur opérationnel, le courant passant par les deux bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel est très faible et proche de 0. Ce phénomène est connu sous le nom de « fracture virtuelle » (la fracture virtuelle provient de la faiblesse, ne pensez pas que les deux sont contradictoires).

Mise à la Terre virtuelle dans le circuit d'amplificateur opérationnel en phase inversée, () Mise à la terre du terminal, () Réseau d'entrée et de rétroaction. En raison de l'existence d'un court - circuit virtuel, U (-) et U () [potentiel égal à 0] sont très proches, de sorte qu'à l'extrémité (-) est appelé fausse Terre - "Terre virtuelle"

En ce qui concerne les conditions: le court - circuit virtuel est une caractéristique importante de l'état de fonctionnement en boucle fermée (En bref, avec rétroaction) du circuit d'amplification en phase, et la mise à la Terre virtuelle est une caractéristique importante de l'état de fonctionnement en boucle fermée du circuit d'amplification en phase inversée. Notez que la compréhension des conditions courtes et imaginaires (comme « presque égales ») devrait être acceptable.


11. Je trouve toujours le modèle de l'amplificateur opérationnel un peu étrange. Le premier est "court virtuel", parce que "court virtuel". Lorsque l'amplificateur opérationnel est connecté à un amplificateur en phase, les deux entrées ont le même potentiel. À ce stade, si la forme d'onde de l'entrée mesurée est la même, elle est similaire au signal en mode commun. En fait, il existe encore de petits signaux en mode différentiel sur les deux entrées. Cependant, de cette façon, le « court - circuit virtuel » artificiel (parce que le court - circuit virtuel est le résultat d'une rétroaction négative profonde, ce qui est artificiel) ajoute des signaux en mode commun aux deux entrées, ce qui pose un défi à la performance de l'amplificateur opérationnel. Pourquoi utiliser un amplificateur opérationnel comme ça?

Le signal en mode commun de l'amplificateur en phase est beaucoup plus grand que celui de l'amplificateur en phase inversée, et la demande de rapport de rejet en mode commun est également très élevée.

Mon point de vue sur la « capacité de rejet du signal en mode commun des amplificateurs synchrones et inversés » les avantages et les inconvénients du rapport de rejet du signal en mode commun des amplificateurs opérationnels (valeur DB) dépendent principalement de la symétrie et du gain des amplificateurs différentiels internes (internes seulement) des amplificateurs opérationnels. De toute évidence, il n'y a pas d'amplificateur opérationnel qui puisse fournir un rapport de rejet en mode commun avec des conditions de structure supplémentaires pour les circuits externes.

Pour les entrées à une seule extrémité, en phase ou en phase inversée, la valeur du mode commun équivalent est la moitié de la valeur d'entrée. Cependant, comme l'impédance d'entrée de l'amplification en phase est généralement supérieure à celle de l'amplification inverse, sa capacité anti - interférence est certainement faible.

Comme indiqué ci - dessus, la tension à l'extrémité de l'onduleur est presque nulle lorsque l'onduleur est entré, de sorte que la tension du collecteur du tube différentiel ne change qu'un seul tube. En entrée de phase, la tension à l'extrémité de l'onduleur est égale à la tension à l'extrémité de phase, de sorte que la tension en mode commun est égale à la tension d'entrée! C'est - à - dire qu'à l'exception de la partie des deux transistors qui change simultanément dans des directions différentes, la tension différentielle du collecteur du transistor change dans la même direction, qui est la tension de sortie en mode commun.

Il augmente en phase avec la tension d'un des tubes. Il est donc facile de saturer (ou de couper) Le tuyau. Heureusement, l'amplification de la tension en mode commun n'est que des dizaines de milliers de fois supérieure à l'amplification en mode différentiel.

Ce qui précède ne signifie pas que le rapport de rejet en mode commun de l'entrée en mode différentiel et de l'entrée en mode commun de l'amplificateur est différent.! C'est censé être une entrée en phase, and a common mode signal equivalent to the input will be added! Alors..., the in-phase amplification mode should be used with caution when the input signal is large.


12. Pourquoi un amplificateur opérationnel doit - il normalement être mis à l'échelle à l'envers?

Les principales différences entre la méthode d'entrée inverse et la méthode d'entrée en phase sont les suivantes:

Pour la méthode d'entrée en phase inversée, la résistance d'équilibrage est mise à la terre au terminal en phase et il n'y a pas de courant sur la résistance (en raison de la très grande résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel), de sorte que le terminal en phase est approximativement égal au potentiel au sol, appelé « terre virtuelle », De plus, le potentiel électrique à l'extrémité de l'onduleur est très proche de celui à l'extrémité de la même phase, de sorte qu'il y a une « terre virtuelle » à l'extrémité de l'onduleur.

L'avantage de la mise à la Terre virtuelle est qu'il n'y a pas de signal d'entrée en mode commun. Même si le rapport de rejet en mode commun de l'amplificateur opérationnel n'est pas élevé, il n'y a pas de sortie en mode commun. La méthode de connexion d'entrée en phase n'a pas de mise à la Terre virtuelle. Lorsqu'un signal d'entrée unique est utilisé, un signal d'entrée en mode commun est généré. Même avec un amplificateur opérationnel avec un rapport de rejet en mode commun élevé, il y a toujours une sortie en mode commun.

Par conséquent, en général, la méthode de connexion d'entrée inversée sera utilisée dans la mesure du possible.


13. Some operational amplifiers will output even if no voltage is input after power on, Et la production n'est pas petite., so VCC / 2 généralement utilisé comme tension de référence.

La sortie de l'amplificateur opérationnel n'a pas d'entrée, ce qui est causé par la structure de conception asymétrique de l'amplificateur opérationnel lui - même, c'est - à - dire la tension de biais d'entrée vos, qui est un paramètre de performance très important de l'amplificateur opérationnel. Comme l'amplificateur opérationnel est en état de fonctionnement à alimentation unique, VCC / 2 est généralement utilisé comme tension de référence de l'amplificateur opérationnel. À ce stade, la référence réelle de l'amplificateur opérationnel est VCC / 2. Par conséquent, le biais DC VCC / 2 est généralement fourni à l'extrémité positive de l'amplificateur opérationnel et le sol est généralement utilisé comme référence pour fournir une alimentation positive et négative.

Il y a beaucoup de choses à noter lors de la sélection d'un amplificateur opérationnel. Dans des conditions moins strictes, il faut généralement tenir compte de la tension de fonctionnement, du courant de sortie, de la consommation d'énergie, du produit de bande passante de gain, du prix, etc. Bien sûr, lorsque l'amplificateur opérationnel est utilisé dans des conditions particulières, différents facteurs d'influence doivent être pris en considération.


14. Pourquoi un circuit d'amplificateur composé d'un amplificateur opérationnel échantillonne - t - il habituellement le mode d'entrée inverse?

(1) Les principales différences entre la méthode d'entrée inverse et la méthode d'entrée en phase sont les suivantes:

Pour la méthode d'entrée en phase inversée, la résistance d'équilibrage est mise à la terre au terminal en phase et il n'y a pas de courant sur la résistance (en raison de la très grande résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel), de sorte que le terminal en phase est approximativement égal au potentiel au sol, appelé « terre virtuelle », De plus, le potentiel électrique à l'extrémité de l'onduleur est très proche de celui à l'extrémité de la même phase, de sorte qu'il y a une « terre virtuelle » à l'extrémité de l'onduleur.

L'avantage de la mise à la Terre virtuelle est qu'il n'y a pas de signal d'entrée en mode commun. Même si le rapport de rejet en mode commun de l'amplificateur opérationnel n'est pas élevé, il n'y a pas de sortie en mode commun. La méthode de connexion d'entrée en phase n'a pas de mise à la Terre virtuelle. Lorsqu'un signal d'entrée unique est utilisé, un signal d'entrée en mode commun est généré. Même avec un amplificateur opérationnel avec un rapport de rejet en mode commun élevé, il y a toujours une sortie en mode commun. Par conséquent, en général, la méthode de connexion d'entrée inversée sera utilisée dans la mesure du possible.

La phase positive est l'oscillateur, la phase inverse peut stabiliser l'amplificateur et la connexion de rétroaction négative

(3) In principle, Un circuit d'amplification proportionnel en phase peut être connecté. Cependant,, in practical application, the amplified signal (i.e. differential mode signal) is often very small. En ce moment, attention should be paid to suppress noise (usually common mode signal). Le circuit d'amplification proportionnel en phase a une faible capacité de suppression du signal en mode commun, and the signal to be amplified will be submerged in the noise, Défavorable au post - traitement. Alors..., the inverse proportional amplification circuit with good suppression ability is generally selected.

15. Quelle est la fonction importante de l'amplificateur?

(1) If the voltage on both inputs of the operational amplifier is 0V, La tension de sortie doit également être égale à 0v. But in fact, Il y a toujours une certaine tension à la sortie, which is called offset voltage Vos. Si la tension de décalage à la sortie est divisée par le gain de bruit du circuit, the result is called input offset voltage or input reference offset voltage. Cette fonction est normalement indiquée dans le vos dans la Feuille de données.

Vos est l'équivalent d'une source de tension connectée en série à l'entrée en phase inversée d'un amplificateur opérationnel. La tension différentielle doit être appliquée aux deux entrées de l'amplificateur pour produire une sortie de 0 v.

L'impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel idéal est infinie, de sorte qu'il n'y a pas de courant entrant dans le terminal d'entrée. Cependant, l'amplificateur opérationnel réel utilisant un transistor bipolaire (BJT) au niveau d'entrée nécessite un certain courant de fonctionnement, c'est - à - dire un courant de biais (IB). Il y a habituellement deux courants de biais: IB et IB - qui s'écoulent dans les deux entrées. La gamme des valeurs IB est très large, ce qui est un type particulier d'amplificateur opérationnel