Circuitos Op Amp e Análise de Circuitos

O circuito de op amp é um poderoso tomou em aplicações de circuitos modernos. Você pode montar circuitos básicos op amp construir modelos matemáticos que predizem complexo comportamento, no mundo real. amplificadores operacionais comerciais entrou no mercado como circuitos integrados em meados dos anos 1960 e no início dos anos 1970, eles dominaram o mercado de dispositivos ativos em circuitos analógicos.

O próprio amplificador operacional consiste de um arranjo complexo de transistores, diodos, resistores, capacitores e montar e construído em um chip de silício minúsculo chamado de um circuito integrado. Você pode modelar o amp op com equações simples com pouca preocupação com o que está acontecendo dentro do chip. Você só precisa de alguns conhecimentos básicos das restrições sobre as tensões e correntes nos terminais externos do dispositivo.

Como desenhar circuitos amp op

Ao contrário de capacitores, indutores e resistores, amplificadores operacionais precisam de energia para funcionar. amplificadores operacionais possuem as seguintes cinco terminais principais, mostrados aqui:

• O terminal positivo, chamado de entrada de não inversão v_P

• O terminal negativo, chamado a entrada inversora v_N

• O terminal de saída, resultantes da voltagem aplicada entre os não-inversora e entradas de inversão: v_O = UMA(v_P - v_N)

• terminais de alimentação positiva e negativa, geralmente rotulados como +V_CC e -V_CC e necessário para o amp op para operar corretamente

  

Embora muitos amplificadores operacionais têm mais de cinco terminais, os terminais não são normalmente mostrado simbolicamente. Além disso, para reduzir a desordem quando você está investigando um circuito amp op, as fontes de alimentação são geralmente não mostrado, também.

Quando as fontes de alimentação não são mostrados em um diagrama de um circuito de op amp, não se esqueça que as fontes de alimentação fornecem limites superior e inferior da tensão de saída, limitando a sua gama de tensão. Restrição de poderes sobrenaturais, você não pode obter mais potência do que você fornecer.

O circuito de op amp ideal e as suas características de transferência

Você pode modelar o amp op com uma fonte dependente, se você precisa de resultados precisos, mas o amp op ideal é bom o suficiente para a maioria das aplicações.

O amplificador operacional amplifica a diferença entre as duas entradas, v_P e v_N, por um ganho UMA para lhe dar uma saída de tensão v_O:

O ganho de tensão UMA para um amplificador operacional é muito grande - maior do que 10⁵.

Quando a tensão de saída excede a energia fornecida, o amp op satura. Isto significa que a saída é cortada ou totalmente cheio nas voltagens fornecidas e não pode aumentar mais. Quando isso acontece, o comportamento amp op não linear é, mas opera na região não-linear.

Você pode ver esta ideia aqui- o diagrama da esquerda mostra a característica de transferência, enquanto o diagrama da direita mostra a característica de transferência ideal de um amplificador operacional com um ganho infinito. O gráfico mostra três modos de operação para o amp op.

Tem regiões saturados positivos e negativos, que mostra as regiões lineares e não lineares. Se você quiser fazer sinais de maior, você precisa para operar na região linear. Você pode descrever as três regiões matematicamente da seguinte forma

Para executar funções matemáticas (como adição e subtração), o amp op deve trabalhar no modo linear. Todos os circuitos op amp mostrados aqui operam na região ativa linear.

Modelar um amplificador operacional com uma fonte dependente

Se você precisa de resultados precisos, você pode modelar o amp op com uma fonte dependente controlado por tensão, como a mostrada aqui. Este modelo consiste em um grande ganho A, uma grande resistência de entrada R_Eu, e uma pequena resistência de saída R_O. A tabela mostra os valores ideais e típicos dessas propriedades op amp.

Alta de amplificação (ou ganho) torna a análise mais simples, permitindo que você não se preocupar com o que está acontecendo dentro do amp op. Enquanto o amp op tem alto ganho, os circuitos de matemática op amp vai funcionar. resistência de alta entrada atrai pouca corrente do circuito de fonte de entrada, aumentando a vida útil da bateria para aplicações portáteis. resistência de pouca ou nenhuma saída emite tensão máxima com a carga de saída.

A fonte de corrente dependente de tensão controlada é mostrado aqui também. A saída é restrito entre as tensões positivas e negativas quando o amp op é que operam na região linear.

Examinar as equações essenciais para a análise de circuitos op amp ideais

As propriedades ideais de um amplificador operacional produzir duas equações importantes:

Essas equações fazer análise op ampères um piscar de olhos e lhe fornecer informações valiosas sobre o comportamento do circuito. Por quê? Porque realimentação a partir dos terminais de saída para uma ou ambas as entradas que assegura v_P e v_N são iguais.

Para obter a primeira restrição, considerar que a região linear de um amplificador operacional é governada por quando a saída é limitada pelas tensões de alimentação como se segue:

Você pode reorganizar a equação para limitar a entrada para v_P - v_N:

Para um amplificador operacional ideal, o ganho UMA é infinito, então a desigualdade torna-se

Portanto, o amp op ideal (com ganho infinito) deve ter esta restrição:

Um amplificador operacional com ganho infinito terá sempre a noninverting e tensões invertendo iguais. Esta equação torna-se útil quando você analisar uma série de circuitos amp op, como o noninverter op amp, inversor, verão, e subtracção.

A outra equação op amp importante lança um olhar sobre a resistência de entrada R_Eu. Um amplificador operacional ideal tem resistência infinita. Isto implica que não há correntes de entrada pode entrar no amplificador operacional:

A equação diz que os terminais de entrada op amp agir como circuitos abertos.

É necessário ligar o terminal de saída ao terminal inversor para fornecer feedback negativo, a fim de fazer o trabalho de op amp. Se ligar a saída para o lado positivo, você está fornecendo feedback positivo, o que não é bom para a operação linear. Com um feedback positivo, o amp op seria ou saturar ou provocar a sua saída de sofrer oscilações.