Circuits ampli op et l'analyse des circuits

Le circuit ampli op est un puissant pris dans les applications de circuits modernes. Vous pouvez mettre ensemble des circuits de base d'amplis op pour construire des modèles mathématiques qui permettent de prédire, comportement complexe du monde réel. Amplis op commerciaux première entrée sur le marché que des circuits intégrés dans le milieu des années 1960 et au début des années 1970, ils ont dominé le marché du dispositif actif dans les circuits analogiques.

L'ampli op se compose d'un arrangement complexe de transistors, diodes, résistances, condensateurs et mis en place et intégré sur une puce de silicium minuscule appelé un circuit intégré. Vous pouvez modéliser l'ampli op avec des équations simples avec peu d'intérêt pour ce qui se passe à l'intérieur de la puce. Vous avez juste besoin des connaissances de base des contraintes sur les tensions et les courants sur les bornes extérieures de l'appareil.

Comment dessiner des circuits d'amplis op

Contrairement condensateurs, des inductances, et des résistances, des amplis op nécessitent une alimentation pour fonctionner. Amplis op ont les cinq principaux terminaux suivants, présentés ici:

• La borne positive, appelée l'entrée non inverseuse v_P

• La borne négative, appelé l'entrée inverseuse v_N

• La borne de sortie, résultant de la tension appliquée entre les entrées inverseuse et non inverseuse: v_O = UN(v_P - v_N)

• Bornes d'alimentation positive et négative, habituellement étiquetés comme +V_CC et -V_CC et nécessaire pour l'ampli op fonctionne correctement

  

Bien que de nombreux amplis op ont plus de cinq bornes, ces bornes ne sont pas normalement représenté symboliquement. Aussi, pour réduire l'encombrement lorsque vous faites enquête sur un circuit ampli op, les alimentations ne sont généralement pas présentés, soit.

Lorsque les alimentations ne sont pas représentées dans un schéma d'un circuit ampli op, ne pas oublier que les alimentations fournissent des limites supérieure et inférieure de la tension de sortie, limitant sa gamme de tension. Sauf pouvoirs surnaturels, vous ne pouvez pas obtenir plus de puissance que vous fournissez.

Le circuit ampli op idéal et ses caractéristiques de transfert

Vous pouvez modéliser l'ampli op avec une source dépend si vous avez besoin des résultats précis, mais l'ampli op idéal est assez bon pour la plupart des applications.

L'ampli op amplifie la différence entre les deux entrées, v_P et v_N, par un gain UN pour vous donner une sortie de tension v_O:

Le gain en tension UN pour un ampli op est très grande - plus de 10⁵.

Lorsque la tension de sortie dépasse la puissance fournie, l'ampli op sature. Cela signifie que la sortie est écrêté ou maximisé les tensions fournies et peut augmenter pas plus loin. Dans ce cas, le comportement de l'amplificateur opérationnel est plus linéaire mais fonctionne dans la zone non linéaire.

Vous pouvez voir cette idée le schéma ci-gauche montre la caractéristique de transfert, alors que le schéma de droite montre la caractéristique de transfert idéale d'un ampli op avec un gain infini. Le graphique montre trois modes de fonctionnement pour l'ampli op.

Vous avez régions positives et négatives saturés, montrant les régions non linéaires et linéaires. Si vous voulez faire des signaux plus, vous avez besoin d'opérer dans la région linéaire. Vous pouvez décrire les trois régions mathématiquement comme suit

Pour effectuer des fonctions mathématiques (comme l'addition et la soustraction), l'ampli op doit travailler en mode linéaire. Tous les circuits d'amplis op présentés ici opèrent dans la région active linéaire.

Modéliser un ampli op avec une source dépendante

Si vous avez besoin des résultats précis, vous pouvez modéliser l'ampli op avec une source dépendante commandé en tension, comme celui représenté ici. Ce modèle est constitué d'un grand gain A, une grande résistance d'entrée R_je, et une faible résistance de sortie R_O. Le tableau montre les valeurs idéales et typiques de ces propriétés ampli op.

Haute amplification (ou le gain) rend l'analyse plus simple, vous permettant de ne pas vous soucier de ce qui se passe à l'intérieur de l'ampli op. Tant que l'ampli op a gain élevé, les circuits de mathématiques ampli op vont travailler. Haute résistance entrée attire peu de courant du circuit de source d'entrée, ce qui augmente la vie de la batterie pour les applications portables. Résistance faible ou de non-sortie délivre la tension maximale à la charge de sortie.

La source de courant commandé en tension dépendant est représenté ici. La sortie est limitée entre les tensions positives et négatives lorsque l'ampli op est opérant dans la région linéaire.

Examiner les équations essentielles pour l'analyse des circuits ampli op idéales

Les propriétés idéales d'un ampli op produisent deux équations importantes:

Ces équations font analyser amplis op un clin d'œil et vous fournissent de précieuses informations sur le comportement du circuit. Pourquoi? En raison de la rétroaction des bornes de sortie à une ou les deux entrées en sorte que v_P et v_N sont égaux.

Pour obtenir la première contrainte, considérons que la région linéaire d'un amplificateur opérationnel est régie par lorsque la sortie est limité par les tensions d'alimentation de la façon suivante:

Vous pouvez réorganiser l'équation de limiter l'entrée v_P - v_N:

Pour un ampli op idéal, le gain UN est infini, alors l'inégalité devient

Par conséquent, l'ampli op idéal (avec gain infini) doit avoir cette contrainte:

Un ampli op avec un gain infini aura toujours la non inversion et d'inversion des tensions égales. Cette équation devient utile lorsque vous analysez un certain nombre de circuits d'amplis op, tels que l'inverseur ampli op, onduleur, l'été, et de soustraction.

L'autre équation ampli op importante jette un regard sur la résistance d'entrée R_je. Un ampli op idéal a une résistance infinie. Cela implique que l'absence de courants d'entrée peuvent entrer dans l'ampli op:

L'équation dit que les bornes d'entrée d'ampli op agissent comme des circuits ouverts.

Vous devez connecter la borne de sortie à la borne inversant pour obtenir la rétroaction négative afin de rendre le travail de l'ampli op. Si vous connectez la sortie du côté positif, vous fournir une rétroaction positive, ce qui est pas bon pour un fonctionnement linéaire. Avec des commentaires positifs, l'ampli op ne soit saturer ou provoquer sa sortie de subir des oscillations.