Опубликовано 2013-05-03 14:06:12 автором MRS
Операційний підсилювач
Операційний підсилювач (ОП) - це така штука , за допомогою якої можна по- різному змінювати аналоговий сигнал ( посилювати , послаблювати , інвертувати і т.д.). На принциповій схемі він позначається наступним чином
Зліва у нього два входи , які позначаються: + - ( інверсний , змінює полярність напруги) . Опір входів дуже великий, в ідеалі дорівнює нескінченності , в реальності - сотні мегаом , тому струм у входи НЕ тече. Операційний підсилювач заміряє напругу на входах , але на неї впливає мінімально . Справа - вихід. У операційного підсилювача є ще два входи живлення , але зазвичай вони не відображаються на схемі
Напруга на виході залежить від схеми включення ОП , але не може бути більше напруги живлення . У найпростішому випадку можна подати напругу прямо на входи ОП , і в такому випадку напруга на виході буде обчислюватися за формулою: U out = ( U inp1 - U inp2 ) * К
, тут U inp1
- це напруга на неінвертуючому вході , U inp2
- напруга на вході інвертується , U out
- напруга на виході , К
- коефіцієнт посилення без зворотного зв'язку. Давайте змоделюємо варіант включення ОП без зворотного зв'язку в Proteus і подивимося, що буде на виході. Схема
Як ми бачимо на схемі , напруга живлення ОП 10В , на прямий вхід ми подаємо 5В , на інверсний - 3В . На виході у нас повинно бути ( 5-3 ) * К , K - дуже велике число , наприклад 10 6 , а у нас всього 9 вольт. Це пов'язано з тим , що напруга на виході не може бути більше напруги живлення . Підвищивши напругу живлення до 1000 вольт ми на виході отримаємо 999В . Таке включення ОП практично ніде не використовується , тому що не можна регулювати коефіцієнт посилення ОП, він завжди максимальний. Операційний підсилювач працює так : він намагається напругу на виході зробити такою , щоб напруга на прямому і інверсному вході були рівні (їх різниця дорівнює нулю). Для цього застосовують включення ОП зі зворотним зв'язком. Робиться це так : напруга з виходу через резисторний дільник подається на вхід. Неінвертуючий підсилювач:
Коефіцієнт посилення обчислюється за формулою:
К = 1 + ( R2/R1 )
Як ми пам'ятаємо , принцип роботи ОП полягає в тому , щоб напругу на виході зробити такою , щоб різниця вхідних напруг дорівнювала нулю. Тут ми на прямий вхід подаємо 5В, а на інверсний через резисторний дільник половину вихідної напруги. ОП нічого не залишається , як підняти напругу на виході в два рази відносно прямого входу. За допомогою такого включення ОП можна множити напруги на числа більше 1 . Але де це може знадобиться? Наприклад , потрібно нам виміряти струм. Для цього беремо шунт маленького опору 0,01 ом , падіння напруги на ньому при струмі 2 А буде U = I * R , U = 2 * 0.01 = 0.02. Посилимо за допомогою ОП в 100 разів , це вже буде 2В , і подаємо на АЦП мікроконтролера.
Інвертуючий підсилювач
Коефіцієнт підсилення обчислюється за формулою:
К = - ( R2/R1 )
Прямий вхід в нас посаджений на землю , ОП постарається зробити так , щоб і на інверсному вході було нуль. Для цього йому потрібно напругу на виході опустити нижче нуля , що ви і бачите на схемі.
Повторювач
Напруга на виході дорівнює напрузі на прямому вході , але ви запитаєте , навіщо це потрібно адже можна просто кинути прямий провід . Уявіть собі ситуацію: є резистивний дільник , і вам до його виходу потрібно підключити лампочку . Але у лампочки є свій опір, і він буде впливати на наш резистивний дільник. Щоб прибрати цей вплив , вихід буферизується операційним підсилювачем , входи-то у нього дуже великого опору і впливати він буде на резистивний дільник мінімально , а вихід може забезпечити струм десятки , або навіть сотні міліампер , чого вистачить для лампочки.
Комментарии - (2)
- Илья говорит:Автору большое спасибо за хорошие статьи.
- Admin говорит:Спасибо, буду стараться