Penguat Operasi

Apakah Penguat Operasi?

Penguat operasi adalah asas asas bagi Litar elektronik analog . Mereka adalah peranti linier dengan semua sifat penguat DC. Kita boleh menggunakan perintang luaran atau kapasitor untuk Op Amp adalah banyak cara yang berbeza untuk menjadikannya bentuk penguat yang berbeza seperti Penguat terbalik, Penguat tidak terbalik, Pengikut voltan, Perbandingan, penguat pembezaan, penguat penjumlahan, Integrator dll. OPAMP mungkin tunggal, dual, quad dll. OPAMP seperti CA3130, CA3140, TL0 71, LM311 dan lain-lain mempunyai prestasi yang sangat baik dengan arus input dan voltan yang sangat rendah. Op Amp yang ideal mempunyai tiga terminal penting selain terminal lain. Terminal input adalah input Invert dan Input pembalik. Terminal ketiga adalah output yang dapat tenggelam dan sumber arus dan voltan. Isyarat output adalah penguat penguatan didarab dengan nilai isyarat input.

5 watak yang ideal dari Op Amp:

1. Perolehan Loop terbuka

Keuntungan gelung terbuka adalah keuntungan Op Amp tanpa maklum balas positif atau negatif. OP Amp yang ideal semestinya mempunyai keuntungan gelung terbuka yang tidak terhingga tetapi biasanya berkisar antara 20,000 dan 2, 00000.

2. Impedans input

Ini adalah nisbah voltan masukan dengan arus masukan. Pasti tidak terbatas tanpa kebocoran arus dari bekalan ke input. Tetapi terdapat beberapa kebocoran arus Pico ampere di kebanyakan Op Amps.

3. Impedans output

Op Amp yang ideal harus mempunyai impedans output sifar tanpa rintangan dalaman. Sehingga dapat membekalkan arus penuh ke beban yang disambungkan ke output.

4. Lebar pita

Op Amp yang ideal harus mempunyai tindak balas frekuensi yang tidak terhingga sehingga dapat meningkatkan frekuensi apa pun dari isyarat DC ke frekuensi AC tertinggi. Tetapi kebanyakan Op Amps mempunyai lebar jalur yang terhad.

5. Mengimbangi

Output Op Amp harus sifar apabila perbezaan voltan antara input adalah sifar. Tetapi dalam kebanyakan Op Amps, output tidak akan menjadi sifar ketika dimatikan tetapi akan ada voltan seminit darinya.

Konfigurasi Pin OPAMP:

Dalam Op Amp khas akan ada 8 pin. Ini adalah

Pin1 - Offset Null

Pin2 - Membalikkan input INV

Pin3 - Input bukan pembalik Bukan INV

Pin4 - Tanah - Bekalan negatif

Pin5 - Offset Null

Pin6 - Keluaran

Pin7 - Penawaran positif

Pin8 - Strobe

4 jenis keuntungan dalam OPAMP:

Keuntungan voltan - Voltan masuk dan voltan keluar

Keuntungan semasa - Semasa masuk dan Semasa keluar

Transkonduktansi - Voltan masuk dan arus keluar

Rintangan trans - Arus masuk dan voltan keluar

Kerja Penguat Operasi:

Di sini kami menggunakan penguat operasi LM358. Biasanya input bukan pembalik harus diberikan kepada biasing dan input pembalik adalah penguat sebenar yang menghubungkan ini dengan maklum balas 60k resister dari output ke input. Dan resister 10k dihubungkan secara bersiri dengan kapasitor dan bekalan gelombang sinus 1V diberikan ke litar, sekarang kita akan melihat bagaimana keuntungan akan diatur oleh keuntungan R2 / R1 = 60k / 10k = 6, maka outputnya adalah 6V . Sekiranya kita mengubah keuntungan sebanyak 40 maka outputnya adalah gelombang sinus 4V.

Video mengenai Kerja Penguat Operasi

Biasanya, ia adalah penguat bekalan kuasa ganda, dengan mudah dikonfigurasikan ke satu bekalan kuasa dengan menggunakan rangkaian resister. Dalam hal ini, resister R3 dan R4 meletakkan voltan separuh daripada voltan bekalan melintasi input yang tidak membalikkan yang menyebabkan voltan output juga menjadi separuh daripada voltan bekalan yang membentuk sejenis tegangan bias. R3 dan R4 boleh menjadi nilai dari 1k hingga 100k tetapi dalam semua kes ia harus sama. Kapasitor 1 F tambahan telah ditambahkan pada input bukan pembalik untuk mengurangkan bunyi yang disebabkan oleh konfigurasi. Penggunaan kapasitor gandingan untuk input dan output diperlukan untuk konfigurasi ini.

3 aplikasi OPAMP:

1. Pengukuhan

Isyarat output yang diperkuat dari Op Amp adalah perbezaan antara dua isyarat input.

Gambar rajah di atas adalah sambungan ringkas Op Amp. Sekiranya kedua-dua input dibekalkan dengan voltan yang sama, maka Op Amp akan mengambil perbezaan antara dua voltan dan ia akan menjadi 0. Op Amp akan mengalikannya dengan keuntungannya 1,000,000 sehingga voltan keluarannya adalah 0. Apabila 2 volt diberikan kepada satu input dan 1 volt yang lain, maka Op Amp akan mengambil perbezaannya dan didarabkan dengan keuntungan. Iaitu 1 volt x 1,000,000. Tetapi keuntungan ini sangat tinggi sehingga untuk mengurangkan keuntungan, maklum balas dari output ke input biasanya dilakukan melalui resistor.

Pembalik Pembalik:

Litar yang ditunjukkan di atas adalah penguat pembalik dengan input Non-pembalik dihubungkan ke tanah. Dua perintang R1 dan R2 disambungkan dalam litar sedemikian rupa sehingga R1 menyuap isyarat input sementara R2 mengembalikan output ke Inverting input. Di sini apabila isyarat input positif, output akan menjadi negatif dan sebaliknya. Perubahan voltan pada output relatif terhadap input bergantung pada nisbah perintang R1 dan R2. R1 dipilih sebagai 1K dan R2 sebagai 10K. Sekiranya input menerima 1 volt, maka akan ada arus 1 mA melalui R1 dan output harus menjadi - 10 volt untuk membekalkan arus 1 mA melalui R2 dan untuk mengekalkan voltan sifar pada input Pembalik. Oleh itu kenaikan voltan adalah R2 / R1. Iaitu 10K / 1K = 10

Penguat Tidak Terbalik:

Litar yang ditunjukkan di atas adalah penguat Tidak Membalikkan. Di sini Input pembalik menerima isyarat sementara input Pembalik dihubungkan antara R2 dan R1. Apabila isyarat input bergerak sama ada positif atau negatif, output akan berada dalam fasa dan mengekalkan voltan pada input terbalik sama dengan input Inverting. Kenaikan voltan dalam kes ini akan selalu lebih tinggi daripada 1 (1 + R2 / R1).

dua. Pengikut Voltan

Litar di atas adalah pengikut voltan. Di sini ia memberikan impedans input tinggi, impedansi output rendah. Apabila voltan input berubah, output dan input terbalik akan berubah sama.

3. Pembanding

Penguat operasi membandingkan voltan yang dikenakan pada satu input dengan voltan yang dikenakan pada input yang lain. Apa-apa perbezaan antara voltan jika kecil mendorong op-amp menjadi tepu. Apabila voltan yang dibekalkan ke kedua-dua input mempunyai magnitud yang sama dan kekutuban yang sama, maka output op-amp adalah 0Volts.

Pembanding menghasilkan voltan keluaran terhad yang dapat dengan mudah berinteraksi dengan logik digital, walaupun keserasian perlu disahkan.

Video mengenai Penguat Operasi sebagai Diagram Litar Perbandingan

Di sini kita mempunyai op-amp yang digunakan sebagai pembanding dengan terminal pembalik dan bukan pembalik dan menghubungkan beberapa pembahagi dan meter berpotensi dengan mereka dan voltmeter pada output dan Membawa kepada keluarannya. Rumus asas untuk pembanding adalah bahawa apabila '+' lebih banyak daripada '-' maka outputnya tinggi (satu), jika tidak, output adalah sifar. Apabila voltan pada input negatif berada di bawah voltan rujukan, outputnya tinggi dan apabila input negatif berada di atas voltan pada positif, output akan menjadi rendah.

3 Keperluan untuk OPAMP:

1. Mengimbangi Pengimbangan

Sebilangan besar OPAMP mempunyai voltan Offset pada output walaupun voltan inputnya sama. Untuk menjadikan output ke voltan sifar, kaedah offset nulling digunakan. Dalam kebanyakan Op-Amps terdapat pengimbangan kecil kerana harta benda mereka dan hasil daripada ketidakcocokan dalam pengaturan bias input. Oleh itu, voltan keluaran kecil tersedia pada output beberapa Op-amp walaupun isyarat inputnya adalah sifar. Kekurangan ini dapat diperbaiki dengan memberikan voltan offset kecil ke input. Ini dikenali sebagai voltan Inset Offset. Untuk membuang atau Null ofset, kebanyakan Op-Amps mempunyai dua pin untuk membolehkan offset nulling. Untuk ini, Pot atau Preset dengan nilai khas 100K harus dihubungkan antara pin 1 dan 5 dengan Wiper ke tanah. Dengan menyesuaikan pratetap, output dapat ditetapkan pada voltan Sifar.

dua. Pampasan Strobing atau Fasa

Op-Amps kadangkala menjadi tidak stabil dan menjadikannya stabil untuk keseluruhan jalur frekuensi, Cap biasanya disambungkan antara pin Strobe 8 dan pin1. Biasanya kapasitor cakera 47pF ditambah untuk pampasan fasa supaya OpAmp tetap stabil. Ini paling penting jika OpAmp digunakan sebagai Amplifier sensitif.

3. Maklum balas

Seperti yang anda ketahui, Op-Amp mempunyai tahap penguatan yang sangat tinggi biasanya sekitar 1,000,00 kali. Andaikan Op-Amp mempunyai 10.000 keuntungan, maka Op-Amp akan memperkuat perbezaan voltan pada input Non-inverting (V +) dan Inverting input (V-). Jadi voltan output V keluar adalah
10,000 x (V + - V-)

Dalam rajah, isyarat diterapkan pada input Non-invert dan input Inverting disambungkan ke output. Jadi V + = V masuk dan V- = Vout. Oleh itu Vout = 10,000 x (Vin - Vout). Oleh itu voltan keluaran hampir sama dengan voltan input.

Sekarang mari kita lihat bagaimana Maklum Balas berfungsi. Cukup dengan menambahkan perintang antara input pembalik dan output akan mengurangkan kenaikan dengan ketara. Dengan mengambil sebahagian kecil voltan keluaran ke input terbalik dapat mengurangkan penguatnya dengan ketara.

Seperti persamaan sebelumnya, V keluar = 10,000 x (V + - V-). Tetapi di sini perintang maklum balas ditambah. Jadi di sini V + adalah Vin dan V- adalah R1.R1 + R2 x V keluar. Oleh itu V out adalah 10,000 x (Vin - R1.R1 + R2xVout). Jadi V keluar = R1 + R2.R1x Vin

Maklumbalas negatif:

Di sini output dari Op-Amp disambungkan ke input Inverting (-), sehingga output diumpankan kembali ke input sehingga mencapai keseimbangan. Oleh itu, isyarat input pada input Non Inverting (+) akan dipantulkan pada output. Op-amp dengan maklum balas negatif akan mendorong outputnya ke tahap yang diperlukan dan dengan itu perbezaan voltan antara input terbalik dan tidak terbalik akan hampir sifar.

Maklum balas positif:

Di sini voltan keluaran disalurkan kembali ke input Non invert (+). Isyarat input dimasukkan ke input Inverting. Dalam reka bentuk maklum balas positif, jika input Pembalik dihubungkan ke tanah, maka voltan keluaran dari Op-amp akan bergantung pada besar dan kekutuban voltan pada input Tidak Membalikkan. Apabila voltan masukan positif, maka output Op-Amp akan positif dan voltan positif ini akan dimasukkan ke input Tidak membalikkan sehingga menghasilkan output positif penuh. Sekiranya voltan input negatif, maka keadaan akan terbalik.

Aplikasi Penguat Operasi - Audio Preamplifier

Penapis dan pra-penguat:

Penguat kuasa akan datang selepas penguat pra dan sebelum pembesar suara. Pemain CD dan DVD moden tidak memerlukan pra-penguat. Mereka memerlukan kawalan kelantangan dan pemilih sumber. Dengan menggunakan kawalan suis dan kelantangan pasif, kita dapat mengelakkan pra-penguat.

Mari kita beri maklumat ringkas mengenai penguat kuasa Audio

Penguat kuasa adalah komponen yang dapat menggerakkan pembesar suara kuat dengan menukar isyarat tahap rendah menjadi isyarat besar. Tugas penguat kuasa menghasilkan voltan dan arus tinggi yang agak tinggi. Lazimnya julat kenaikan voltan adalah antara 20 hingga 30. Penguat kuasa mempunyai rintangan output yang sangat rendah.

Spesifikasi Penguat Kuasa Audio

• Kuasa output maksimum:

Voltan keluaran tidak bergantung pada beban, untuk isyarat kecil dan besar. Voltan yang diberikan untuk beban menyebabkan arus dua kali ganda. Oleh itu dua kali jumlah kuasa akan dihantar. Peringkat daya adalah daya gelombang sinus purata berterusan sehingga daya dapat diukur dengan menggunakan gelombang sinus yang voltan RMS diukur secara jangka panjang.

• Respons frekuensi:

Respons frekuensi mesti memanjangkan jalur audio penuh 20 Hz hingga 20 KHz. Toleransi terhadap tindak balas frekuensi adalah ± 3db. Cara konvensional untuk menentukan lebar jalur adalah penguat turun oleh 3db dari 0db nominal.

• Kebisingan:

Penguat kuasa harus menghasilkan bunyi rendah ketika penguat daya menggunakan dengan frekuensi tinggi. Parameter kebisingan boleh ditimbang atau tidak ditimbang. Bunyi tidak berat akan ditentukan melebihi lebar jalur 20 KHz. Berdasarkan kepekaan telinga, spesifikasi bunyi tertimbang akan dipertimbangkan. Pengukuran kebisingan berwajaran cenderung untuk mengurangkan kebisingan pada frekuensi yang lebih tinggi sehingga pengukuran kebisingan berwajaran jauh lebih baik daripada pengukuran kebisingan tanpa wajaran.

• Penyelewengan:

Penyimpangan harmonik total adalah herotan biasa yang biasanya ditentukan pada frekuensi yang berbeza. Ini akan ditentukan pada tahap daya yang diberikan dengan impedans beban penguat kuasa.