No

Op-Amp, abreviatura d’ amplificador operacional, és l’eix vertebrador de l’electrònica analògica. Un amplificador operacional és un component electrònic acoblat a CC que amplifica el voltatge d'una entrada diferencial mitjançant retroalimentació de resistència. Els amplificadors opcionals són populars per la seva versatilitat, ja que es poden configurar de moltes maneres i es poden utilitzar en diferents aspectes. Un circuit d'amplificadors operacionals consta de poques variables com a amplada de banda, impedància d'entrada i sortida, marge de guany, etc. Hi ha molts amplificadors opcionals disponibles en diferents paquets de circuits integrats (IC), alguns op amplificadors tenen dos o més amplificadors operatius en un sol paquet. LM358, LM741, LM386 són alguns dels circuits amplificadors d’Op que s’utilitzen habitualment. Podeu obtenir més informació sobre els amplificadors d’Op seguint la nostra secció de circuits d’amplificadors d’Op.

Un amplificador operatiu té dos pins d’entrada diferencials i un pin de sortida juntament amb pins d’alimentació. Aquests dos pins d'entrada diferencials són pin inversor o negatiu i pin no inversor o positiu. Un amplificador operatiu amplifica la diferència de tensió entre aquests dos pins d'entrada i proporciona la sortida amplificada a través del seu Vout o pin de sortida.

Depenent del tipus d’entrada, l’ampli operatiu es pot classificar com a inversor o no inversor. En aquest tutorial, aprendrem a utilitzar op-amp en configuració no inversora.

En la configuració sense inversió, el senyal d’entrada s’aplica a través del terminal d’ entrada no inversor (terminal positiu) de l’ampli operatiu. A causa d'això, la sortida amplificada es converteix en " en fase " amb el senyal d'entrada.

Com hem comentat abans, l’amplificador operatiu necessita retroalimentació per amplificar el senyal d’entrada. Això generalment s’aconsegueix aplicant una petita part de la tensió de sortida al pin inversor (en cas de configuració no inversora) o al pin no inversor (En cas de pin inversor), mitjançant una xarxa divisora ​​de tensió.

Configuració d'amplificador operacional sense inversió

A la imatge superior, es mostra un amplificador operatiu amb configuració sense inversió. El senyal que cal amplificar mitjançant l’amplificador operatiu s’alimenta al pin positiu o no inversor del circuit d’amplificador operatiu, mentre que un divisor de tensió que utilitza dues resistències R1 i R2 proporciona la petita part de la sortida a l’inversor. passador del circuit d'amplificador operatiu. Aquests dos resistors proporcionen la informació necessària a l’amplificador operacional. En un estat ideal, el pin d’entrada de l’ampli operatiu proporcionarà una impedància d’entrada elevada i el pin de sortida tindrà una impedància de sortida baixa.

L'amplificació depèn d'aquests dos resistors de retroalimentació (R1 i R2) connectats com a configuració del divisor de tensió. R2 es coneix com Rf (resistència de retroalimentació)

La sortida del divisor de tensió que s’alimenta al pin no inversor de l’amplificador és igual al Vin, ja que els punts d’unió del Vin i del divisor de tensió es troben a través del mateix node de terra.

Per això, i com que el Vout depèn de la xarxa de retroalimentació, podem calcular el guany de tensió del bucle tancat com es mostra a continuació.

Guany d'amplificador operatiu sense inversió

Com que el voltatge de sortida del divisor de tensió és el mateix que el voltatge d’entrada , el divisor Vout = Vin

Per tant, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) O, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

El guany de tensió total de l’amplificador (Av) és Vout / Vin

Per tant, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Mitjançant aquesta fórmula podem concloure que el guany de voltatge de bucle tancat d’un amplificador operacional sense inversió és,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Per tant, per aquest factor, el guany de l'amplificador operatiu no pot ser inferior al guany d'unitat o 1. A més, el guany serà positiu i no pot ser negatiu. El guany depèn directament de la proporció de Rf i R1.

Ara, el més interessant és que, si posem el valor de la resistència de retroalimentació o Rf com a 0, el guany serà 1 o unitat. I si el R1 esdevé 0, el guany serà infinit. Però només és possible teòricament. En realitat, depèn àmpliament del comportament del amplificador operatiu i del guany de bucle obert.

Els amplificadors opcionals també es poden utilitzar amb dos voltatges d'entrada addicionals com a amplificador de suma.

Exemple pràctic d'amplificador sense inversió

Dissenyarem un circuit amplificador operacional sense inversió que produirà un guany de voltatge 3x a la sortida comparant el voltatge d’entrada.

Farem una entrada de 2V a l’amplificador operatiu. Configurarem l’ampli operatiu en configuració no inversora amb capacitats de guany 3x. Hem seleccionat el valor de la resistència R1 com a 1,2 k. Esbrinarem el valor de la resistència Rf o R2 i calcularem la tensió de sortida després de l’amplificació.

Com que el guany depèn de les resistències i la fórmula és Av = 1 + (Rf / R1)

En el nostre cas, el guany és 3 i el valor de R1 és 1. 2k. Per tant, el valor de Rf és, 3 = 1 + (Rf / 1,2k) 3 = 1 + (1,2k + Rf / 1,2k) 3,6k = 1,2k + Rf 3,6k - 1,2k = Rf Rf = 2,4k

Després de l'amplificació, el voltatge de sortida serà

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

El circuit d’exemple es mostra a la imatge anterior. R2 és la resistència de retroalimentació i la sortida amplificada serà 3 vegades superior a l'entrada.

Seguidor de tensió o amplificador de guany Unity

Com s’ha comentat anteriorment, si fem Rf o R2 com a 0, això vol dir que no hi ha resistència a R2 i que la resistència R1 és igual a l’infinit, el guany de l’amplificador serà 1 o aconseguirà el guany d’unitat. Com que no hi ha resistència a R2, la sortida queda en curt amb l’entrada negativa o invertida de l’ amplificador operacional. Com que el guany és 1 o unitat, aquesta configuració es denomina configuració d' amplificador de guany d'unitat o seguidor de tensió o memòria intermèdia.

A mesura que posem el senyal d’entrada a través de l’ entrada positiva de l’ampli operatiu i el senyal de sortida està en fase amb el senyal d’entrada amb un guany 1x, obtenim el mateix senyal a la sortida de l’amplificador. Per tant, la tensió de sortida és la mateixa que la tensió d’entrada. Voltage out = Voltage in.

Per tant, seguirà el voltatge d’entrada i produirà el mateix senyal de rèplica a través de la seva sortida. És per això que s’anomena circuit seguidor de tensió.

La impedància d’ entrada de l’ amplificador operacional és molt alta quan s’utilitza una configuració de seguidor de tensió o de guany d’unitat. De vegades, la impedància d'entrada és molt superior a 1 megahm. Per tant, a causa de l’alta impedància d’entrada, podem aplicar senyals febles a l’entrada i no fluirà cap corrent al pin d’entrada des de la font del senyal fins a l’amplificador. D'altra banda, la impedància de sortida és molt baixa i produirà la mateixa entrada de senyal a la sortida.

A la imatge anterior es mostra la configuració del seguidor de tensió de la imatge. La sortida es connecta directament a través del terminal negatiu de l’ampli operatiu. El guany d'aquesta configuració és 1x.

Com sabem, Guany (Av) = Vout / Vin So, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

A causa de la impedància d'entrada elevada, el corrent d'entrada és 0, de manera que la potència d'entrada també és 0. El seguidor de tensió proporciona un gran guany de potència a través de la seva sortida. A causa d'aquest comportament, el seguidor de tensió s'utilitza com a circuit de memòria intermèdia.

A més, la configuració de memòria intermèdia proporciona un bon factor d’ aïllament del senyal. A causa d'aquesta característica, el circuit de seguiment de tensió s'utilitza en filtres actius de tipus Sallen on les etapes del filtre s'aïllen entre si mitjançant la configuració d'amplificador operatiu de seguidor de tensió.

També hi ha circuits de memòria intermèdia digitals disponibles, com ara 74LS125, 74LS244, etc.

Com podem controlar el guany de l’amplificador sense inversió, podem seleccionar valors de resistències múltiples i podem produir un amplificador sense inversió amb un rang de guany variable.

Els amplificadors sense inversió s’utilitzen en sectors d’electrònica d’àudio, així com en àmbits, mescladors i diversos llocs on es necessita lògica digital mitjançant electrònica analògica.