Το Op Amp είναι ένα ηλεκτρονικό στοιχείο υψηλού κέρδους που χρησιμοποιείται κυρίως για την ενίσχυση σημάτων τάσης.Είναι ένας διαφορικός ενισχυτής και η έξοδος εξαρτάται από τη διαφορά τάσης μεταξύ των δύο εισόδων (θετικό + και αρνητικό −)Ο λειτουργικός ενισχυτής έχει τα χαρακτηριστικά υψηλού κέρδους. Υπό ιδανικές συνθήκες, ο κέρδος ανοικτού βρόχου είναι πολύ υψηλός (θεωρητικά κοντά στο άπειρο).σχεδόν απορροφά το ρεύμα εισόδου και αποφεύγει παρεμβολές με το κύκλωμα εμπρόςΌταν η αντίσταση της εξόδου είναι χαμηλή, μπορεί να οδηγήσει απευθείας το κύκλωμα μετά το στάδιο, και μπορεί να εφαρμόσει διπλή είσοδο και ενιαία έξοδο.
Κοινές εφαρμογές και τύποι λειτουργικών ενισχυτών
Οι κοινές εφαρμογές των λειτουργικών ενισχυτών περιλαμβάνουν ενισχυτές τάσης, φίλτρα (χαμηλής διέλευσης, υψηλής διέλευσης, ζώνης διέλευσης), συγκριτές σήματος (σχετιζόμενοι με συγκριτές), ολοκληρωτές και διαφορικούς,θωρακιστές (παρακολούθηση τάσης)Τα κοινά κυκλώματα περιλαμβάνουν ενισχυτές μετατροπέα, με είσοδο που συνδέεται στο τέλος του μετατροπέα και λειτουργία αντίστροφης ενίσχυσης,και ενισχυτές σε φάση, με είσοδο συνδεδεμένη στο θετικό άκρο και έξοδο και είσοδο στην ίδια φάση.που παρέχει μετατροπή παρεμπόδισης χωρίς ενίσχυση τάσης.
Παραδείγματα κυκλωμάτων ενισχυτών σε φάση
Παραδείγματα κυκλωμάτων ενισχυτών σε φάση
Το κύκλωμα ενισχυτή σε φάση στην παραπάνω εικόνα λαμβάνεται ως παράδειγμα.Το σήμα εισόδου και το σήμα εξόδου του ενισχυτή σε φάση είναι στην ίδια φάση.
Παραδείγματα κυκλωμάτων αντιστροφής ενισχυτή
Παραδείγματα κυκλωμάτων αντιστροφής ενισχυτή
Ας πάρουμε το κυκλώμα ενισχυτή μετατροπέα στην παραπάνω εικόνα ως παράδειγμα.το κέρδος κλειστού κυκλώματος καθορίζεται από την αντίσταση ανατροφοδότησης Rf και την αντίσταση εισόδου RinΗ διαφορά φάσης μεταξύ του σήματος εισόδου και του σήματος εξόδου του ενισχυτή μετατροπέα είναι 180 μοίρες.
Σχεδιασμός ρυθμιζόμενης γραμμικής ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας με λειτουργικό ενισχυτή
Ο στόχος της ρυθμιζόμενης γραμμικής ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας είναι να παρέχει σταθερή και ρυθμιζόμενη τάση εξόδου, και η έξοδος παραμένει σταθερή ακόμη και αν αλλάζει η τάση εισόδου ή το φορτίο.Η βασική δομή της ρυθμιζόμενης γραμμικής ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας περιλαμβάνει πηγή τάσης αναφοράς (όπως TL431, δίωδος Zener ή ακριβής κεντρική μονάδα αναφοράς), ενισχυτής σφάλματος (επιχειρησιακός ενισχυτής), ρυθμιστικό στοιχείο (συνήθως BJT ισχύος ή MOSFET),ένα δίκτυο διαίρεσης τάσης με αντίσταση ανάδρασης (προσαρμογή της τάσης εξόδου).
Παράδειγμα ρυθμιζόμενου γραμμικού ρυθμιζόμενου κυκλώματος τροφοδοσίας
Παράδειγμα ρυθμιζόμενου γραμμικού ρυθμιζόμενου κυκλώματος τροφοδοσίας
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το ρυθμιζόμενο γραμμικό κύκλωμα τροφοδοσίας στο παραπάνω σχήμα, ο πυρήνας αυτού του κυκλώματος αποτελείται από LM358, διόδιο ρυθμιστή, τριόδο και κύκλωμα αρνητικής ανάδρασης,Τα R9 και D9 αποτελούν κύκλωμα σταθεροποίησης τάσηςΗ τάση διακοπής του D9 είναι 2,5V. Λόγω της υψηλής αντίστασης εισόδου του λειτουργικού ενισχυτή, δεν χρειάζεται διόδιο σταθεροποίησης τάσης για να παρέχει πολύ ρεύμα.το IN1+ του λειτουργικού ενισχυτή είναι 2.5V. Ο λειτουργικός ενισχυτής, η τριόδα, το R12 και το RP3 σχηματίζουν έναν αρνητικό βρόχο ανατροφοδότησης.Δεδομένου ότι η πραγματική τάση τροφοδοσίας του ενισχυτή λειτουργίας είναι ± 12V, είναι γνωστό από τον πίνακα δεδομένων ότι η κλίση εξόδου του ενισχυτή λειτουργίας σε σχέση με το σιδηρόδρομο ισχύος είναι 1,35V έως 1,61V. Η μέγιστη τάση Vce του D882 είναι 0,5V.Το υπολογιζόμενο μέγιστο εύρος εξόδου του Vout πρέπει να είναι μεταξύ 9.89V και 10.15V. Ως εκ τούτου, το πραγματικό εύρος τάσης εξόδου θα πρέπει να είναι μεταξύ 2,5V και 10.15V.
Κατά τον σχεδιασμό του ρυθμιζόμενου γραμμικού κυκλώματος τροφοδοσίας ισχύος πρέπει να δίνεται προσοχή στη σταθερότητα της τάσης αναφοράς.Χρησιμοποιείται πηγή αναφοράς χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής σταθερότητας (όπως TL431 ή LM4040).Κατά την επιλογή του τύπου λειτουργικού ενισχυτή, το εύρος τάσης εξόδου καλύπτει το τέλος εξόδου (από σιδηρόδρομο σε σιδηρόδρομο), με χαμηλή τάση εκτόξευσης και χαμηλά χαρακτηριστικά μετατόπισης.Κατά την επιλογή του τύπου των συστατικών ισχύος, πρέπει να επιλέγονται κατάλληλα BJT ή MOSFET σύμφωνα με το ρεύμα εξόδου για να εξασφαλίζεται η απώλεια θερμότητας και το ασφαλές εύρος λειτουργίας.Για υψηλό ρεύμαΓια τη ρύθμιση της αντίστασης ανατροφοδότησης,Πρέπει να αποφεύγονται υπερβολικά υψηλές τιμές αντίστασης R1 και R2 (στο εύρος αρκετών k Ω συνιστάται) για τη βελτίωση της σταθερότητας και της αντίστασης στον θόρυβο. και η τάση εισόδου πρέπει να είναι υψηλότερη από τη μέγιστη τάση εξόδου + VCE (πτωτική τάση κορεσμού) ή Vds (MOSFET),Η αντίσταση δειγματοληψίας ρεύματος και ο δευτερεύων συγκριτής μπορούν να προστεθούν για την επίτευξη της λειτουργίας προστασίας από υπερστροφή.
Το σχέδιο αυτό έχει τα χαρακτηριστικά της λεπτής ρύθμισης της τάσης εξόδου, της υψηλής παραγωγής θερμότητας από το τρανζίστορ ισχύος, της χαμηλής απόδοσης (γραμμικά χαρακτηριστικά), του χαμηλού θορύβου και της γρήγορης απόκρισης,εφαρμόζεται μόνο στην περίπτωση που η τάση εισόδου είναι υψηλότερη από την τάση εξόδου, απλή δομή, εύκολη ενσωμάτωση και μηχανισμός προστασίας και καλή διάσπαση θερμότητας απαιτούνται για εφαρμογή υψηλής ισχύος.