- Què significa finalitzar un amplificador operatiu?
- Per què és important finalitzar un amplificador operatiu?
- Quins paràmetres s'han de tenir en compte?
- Prova del circuit
Un amplificador operatiu té un paper molt crucial a l’hora de dissenyar circuits amb components analògics. Però, tot i implementar aquests circuits basats en amplificadors operatius, hi ha situacions en què un o més amplificadors operatius queden inutilitzats, cosa que provoca un comportament indesitjable en un o tots aquests amplificadors operatius no utilitzats, cosa que afecta el rendiment total del sistema.
Per evitar aquest tipus de comportament no desitjat, els amplificadors operatius no utilitzats s'han de finalitzar correctament, en cas contrari, poden provocar problemes com un augment del consum d'energia i un soroll afegit.
Per tant, en aquest tutorial, vaig a parlar
- Com finalitzar correctament un amplificador operatiu no utilitzat i els seus avantatges afegits.
- Com un amplificador operatiu mal configurat pot provocar diversos problemes al circuit.
- I, al final, hi haurà una secció dedicada a provar un circuit pràctic.
Per tant, sense més, comencem.
Què significa finalitzar un amplificador operatiu?
Després d’escoltar el terme que s’acaba, si esteu pensant en matar l’amplificador operacional, permeteu-me que us digui que no és així. En finalitzar un amplificador operatiu, volia configurar un amplificador operatiu de manera que permetés que el dispositiu funcioni de manera estable.
Per què és important finalitzar un amplificador operatiu?
- Deixar flotant els pins d’amplificador operacional no utilitzats crearà canvis inesperats de tensió que poden provocar un comportament inesperat al circuit.
- Amb una configuració adequada, es pot reduir dràsticament el soroll RFI.
- El consum d'energia i la dissipació d'energia a l'IC també es poden minimitzar.
Quins paràmetres s'han de tenir en compte?
Rang de tensió en mode comú d’entrada: si se supera el mode comú d’entrada, es produiran danys a la secció d’entrada de l’ampli operatiu.
Rang de tensió diferencial d’entrada: es defineix com l’interval de tensió màxima que es pot aplicar entre els pins d’entrada no inversors i els inversors. La superació d’aquests intervals també pot danyar la secció d’entrada de l’ampli operatiu.
Saturació de sortida: la saturació de sortida es produeix quan la sortida de l’ampli operatiu es condueix a prop dels rails de subministrament, i un amplificador operatiu saturat sempre atraurà més corrent i també dissipa més potència en comparació amb un amplificador operatiu insaturat.
Per evitar la saturació de sortida i EOS, hem de limitar el swing de sortida tant com sigui possible. Un paràmetre de guany inferior pot evitar la saturació de la sortida.
Guany de bucle obert: com que qualsevol amplificador operatiu té un guany de bucle obert molt gran, és important tancar el bucle.
La retroalimentació negativa és un mètode molt fàcil i comú per aconseguir una producció estable, Aquests són bàsicament tots els paràmetres que heu de tenir en compte abans de configurar l’amplificador operatiu.
Prova del circuit
Per provar el circuit, farem servir el popular amplificador instrumental OPA2134 IC de Texas Instruments, però abans d’això analitzem alguns dels paràmetres esmentats que hem de tenir en compte.
Vegem algunes de les especificacions d’entrada d’aquest amplificador operatiu:
La taula del full de dades mostra la qualificació màxima absoluta de l’ampli operatiu, dins de la taula, s’especifica l’ interval de tensió d’entrada (V -) - 0,7 (V +) + 0,7, aquesta qualificació és l’interval màxim de tensió d’entrada per a inversió i l'entrada inversora de l'amplificador operatiu que no s'ha de superar.
Ara això està aclarit, examinem el nostre primer circuit de proves,
Per provar el circuit, estic fent servir el mustímetre meco 450B + i el mustímetre meco 108B +, aquí el mustimer meco 450B + mesura el corrent i el mustímetre meco 108B + mesura la tensió de sortida.
La figura anterior us mostra el primer circuit de prova que provaré. Però, primer, vegem la quantitat de corrent que treu l’amplificador operatiu quan simplement s’encén.
Com podeu veure a la imatge anterior, fa uns 5,23 mA
Primera configuració:
Com que faig servir la versió de doble amplificador operatiu d’aquest CI, he configurat un d’aquests com a amplificador sense inversió amb un guany d’un i l’altre pin del circuit flotant, a veure quanta intensitat està dibuixant.
Com podeu veure, l’amplificador operatiu consumeix uns 18,6 mA de corrent.
A la primera configuració d'ampli operatiu, el terminal no inversor i inversor de l'ampli operatiu està connectat a terra i la sortida es deixa flotant, Amb la configuració feta, el meu mustímetre meco 108B + està connectat a la sortida que mostra voltatge, i el meu meco 450B + està connectat en sèrie que mostra corrent, com es pot veure a la imatge anterior, la sortida és alta i l’ampli operatiu ara està saturat estat, per tant, dissipa més poder.
Aquest és el cas d’aquest amplificador operatiu concret a la meva taula de treball amb altres amplificadors operatius. És possible que vegeu que la sortida de l’amplificador operacional és baixa a causa del voltatge de compensació d’entrada de l’amplificador operatiu. En alguns casos, la sortida saltarà alt i després baixarà.
En altres amplificadors instrumentals de molt alta precisió, aquesta configuració segurament infringirà el rang de mode comú d’entrada, de manera que hi ha moltes possibilitats que la secció d’entrada es pugui danyar.
Segona configuració:
La configuració anterior és la segona configuració més comuna que podeu trobar a Internet.
La sortida pràctica d’aquest circuit es mostra més amunt.
Com podeu veure en aquesta configuració, l'amplificador operatiu també es troba en un estat saturat i el seu corrent de dibuix és igual que el primer. En alguns casos, és possible que vegeu que l’amplificador operatiu obtindrà centenars de mA de corrent perquè l’amplificador operatiu està infringint el rang de voltatge en mode comú d’entrada de les dues entrades.
Tercera configuració:
Un cop feta la segona configuració, tenim la nostra última configuració.
A la imatge anterior es mostra la darrera configuració, en aquesta configuració el terminal que no inverteix està connectat a un divisor de tensió i el propi amplificador operatiu es configura com a seguidor de tensió. El resultat pràctic es mostra a continuació:
En aquesta configuració, podeu veure que el voltatge de sortida està entre el voltatge d’alimentació, de manera que aquesta configuració assegura que el subministrament d’entrada quedi dins del rang de voltatge en mode comú.
Tot i que el consum actual és més elevat per a aquest amplificador operatiu concret, amb aquesta configuració, és possible complir totes les principals condicions operatives recomanades especificades a la fitxa tècnica.
- l'amplificador operatiu és estable amb un guany baix
- Hem complert amb èxit les especificacions d’entrada recomanades pel full de dades
- El voltatge de sortida no està saturat
- El consum d'energia i la potència també són estables
Si voleu obtenir més informació sobre aquest tema, hi ha una gran documentació disponible a Taxus Instruments i màxima integrada.
Espero que aquest article us hagi agradat i n’hagueu après alguna cosa nova. Si teniu algun dubte, podeu demanar-los als comentaris següents o fer servir els nostres fòrums per a una discussió detallada.