Pengenalan Penguat Operasi: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Dalam Instructable ini, saya akan memberikan pengenalan kepada Penguat Operasi, salah satu alat analog yang paling berguna. Peranti ini dapat dikonfigurasi sebagai penguat bukan pembalik atau pembalik, pembanding, penguat voltan, penguat penjumlahan, penguat instrumentasi, penyangga, penapis aktif, pengayun jambatan Wien ditambah banyak aplikasi lain. Opamp hadir dalam konfigurasi yang berbeza seperti DIP LM741 8 pin tunggal atau LM324 14 pin quad op amp yang ditunjukkan di atas. Terdapat juga jenis yang terdapat dalam varian pelekap permukaan.

Langkah 1: Apakah Penguat Operasi?

Penguat operasi yang juga dikenali sebagai op-amp, adalah penguat voltan gandaan tinggi yang digabungkan dengan DC, dimasukkan ke dalam cip IC. Mereka mempunyai dua input (input berbeza) dan satu output. Mereka telah digunakan sebagai blok bangunan dalam elektronik analog sejak peranti pertama keluar pada akhir 1960-an. Salah satu keindahan peranti ini adalah bahawa mereka menyederhanakan reka bentuk elektronik mengikut standardisasi mereka. Mereka bentuk penguat dengan komponen diskrit memerlukan banyak perubahan kerana perbezaan antara peranti aktif. Sekiranya penguat semuanya dibina dari silikon mati yang sama, semuanya boleh dibuat sama dan mempunyai ciri yang sama. Semasa merancang dengan penguat operasi, keuntungan khusus untuk peranti dapat diperoleh dengan memasang dua perintang luaran dengan nisbah rintangan tertentu. Sebagai contoh, jika kenaikan voltan 100 diinginkan, perintang 100k dan perintang 1k dapat dimasukkan ke dalam litar untuk mendapatkan nisbah 100. Dengan menggunakan strategi ini, keuntungannya sama setiap masa. Op-amp yang paling popular sepanjang masa adalah 741 yang sudah ada sejak awal 70-an dan telah digunakan oleh generasi penggemar dalam segala hal dari penguat audio hingga bekalan kuasa. 741 tidak digunakan oleh industri selama bertahun-tahun kerana op-amp yang lebih baik telah dikembangkan, tetapi mereka masih mempunyai pengikut di kalangan penggemar dan mudah diperoleh. Peranti pertama keluar sama ada dalam bentuk pakej dual inline 8 pin atau kaleng logam bulat. Kemudian, peranti pemasangan permukaan menjadi tersedia. 741 dan op-amp lain dari transistor bipolar vintalnya menggunakan peranti yang menggunakan input transistor kesan medan yang keluar kemudian. Input transistor kesan medan mula digunakan kerana perlunya mempunyai impedans input yang lebih besar dan aliran arus yang lebih rendah.

Langkah 2: Penguat Tidak Membalikkan

Penguat bukan pembalik adalah litar pertama yang akan kita lindungi. Dalam rajah di atas, op amp dikabelkan dengan input pergi ke input positif dengan perintang maklum balas menuju input negatif. Nisbah Rf ke Rg menentukan keuntungan. Dalam kes litar di atas, penambahan voltan adalah 10. Rajah di tengah batasan "dunia nyata" dari amp 741 op apabila gelombang persegi 10 kHz dimasukkan ke dalam input tetapi keluar sebagai bentuk gelombang segitiga kerana kelajuan pertukaran peranti yang terhad. Apabila input diturunkan ke gelombang persegi 1 kHz output bertambah baik dan kelihatan lebih seperti gelombang persegi sebenar. Pengukuran kemampuan op untuk mengikuti perubahan amplitud sinyal input disebut "Slew Rate" dan diukur dalam volt-per-mikrodetik. 741 mempunyai penilaian yang sangat jinak pada.5 volt per mikrodetik. Op amp berkelajuan tinggi mempunyai penilaian setinggi 5000 volt per mikrodetik walaupun yang biasa seperti TL081 akan mempunyai penilaian purata 13 volt per mikrodetik.

Langkah 3: Penguat Pembalik

Opamp dapat dikonfigurasi sedemikian rupa sehingga bentuk gelombang negatif 1 volt dapat dibalikkan dan diperkuat untuk memberikan bentuk gelombang positif 10 volt. Kegunaan untuk konfigurasi ini boleh dilakukan di mana sahaja perubahan fasa diperlukan seperti pada tahap pemacu penguat transistor diskrit.

Langkah 4: Menggunakan Op Amp Sebagai Penukar Gelombang Persegi ke Gelombang Sine

Litar di atas akan mengubah gelombang persegi 1000 Hz menjadi gelombang sinus 1000 Hz. Ia melakukannya dengan menyaring semua komponen frekuensi (harmonik) di atas dan di bawah asas, yang merupakan gelombang sinus. Daripada menggunakan perintang dalam rangkaian maklum balas, kami menggunakan komponen selektif frekuensi (kapasitor) yang memberikan maklum balas negatif untuk membatalkan frekuensi yang tidak diingini. Gambarajah tengah menunjukkan litar sebenar yang disimulasikan dan bentuk gelombang yang dihasilkan. Gambar rajah ketiga menunjukkan tindak balas frekuensi litar. Nama teknikal litar jenis ini adalah penapis jalur lebar aktif. Ia hanya membenarkan jalur frekuensi yang sangat sempit untuk dilalui tanpa dilemahkan.

Langkah 5: Menggunakan Op Amp Sebagai Perbandingan

Terdapat kerepek khusus yang merupakan pembanding yang lebih baik, tetapi kadang-kadang anda mungkin tidak mempunyai yang terbaik, jadi selalu berguna untuk mengetahui bagaimana membuat perbandingan daripada opamp. Kajian ringkas mengenai apa itu pembanding, pada dasarnya opamp disiapkan sebagai penguat tanpa maklum balas, yang membolehkan penguat beroperasi pada keuntungan maksimum. Apabila satu input terikat pada voltan tertentu seperti 3 volt yang ditunjukkan pada rajah, litar akan memberikan output yang hampir merupakan voltan rel maksimum apabila kedua-dua input tersebut berada pada voltan yang sama. Bagi litar di atas, gelombang sinus 1 kHz memberikan output apabila naik di atas 3 volt dan beralih lagi apabila gelombang sinus berada di bawah 3 volt. Pembanding biasanya digunakan dalam (ADC) dan pengayun relaksasi.

Langkah 6: Membina Summing Amplifier Dengan Opamp

Penguat penjumlahan di atas mengambil dua isyarat 1 kHz, satu dari puncak 10 mV ke puncak dan satu lagi puncak 20 mV ke puncak. Output yang dihasilkan adalah 60 mV puncak ke puncak. Oleh kerana ia adalah penguat terbalik, ia mengeluarkan isyarat fasa bertentangan.

Penguat penjumlahan digunakan dalam pengadun audio di mana input yang berbeza perlu ditambah bersama. Dengan memasukkan isyarat ke dalam potensiometer, isyarat dapat dipvariasikan untuk memberikan output yang diinginkan.

Langkah 7: Pengadun Audio Tiga Input

Litar ini dapat digunakan untuk mencampurkan dua instrumen dan trek vokal, lebih banyak input dapat ditambahkan sesuai keperluan. Setiap tahap input dapat disesuaikan secara bebas dengan potensiometer.