Хувиргахгүй өсгөгчийн хэлхээ. Оп-өсгөгч дээр өсгөгч. Ажлын зарчим

Хөргөлтгүй өсгөгч нь аналог электроникийн гурван элементийн нэг бөгөөд урвуу өсгөгч болон хүчдэлийн дагалдагчийн хэлхээний нэг юм. Энэ нь хувиргах өсгөгчтэй харьцуулахад илүү хялбар байдаг, учир нь хэлхээнд ажиллахад биполяр хүч шаардагддаггүй.

Томъёонд орсон нэгжид анхаарлаа хандуулаарай. Энэ нь эргэлтгүй өсгөгч нь үргэлж 1-ээс их ашиг олдог гэсэн үг бөгөөд энэ хэлхээний тусламжтайгаар та дохиог олж чадахгүй гэсэн үг юм.

Тогтмол бус өсгөгч хэрхэн ажилладагийг илүү сайн ойлгохын тулд хэлхээг үзээд гаралтын хүчдэл ямар байх талаар бодож үзээрэй.

Юуны өмнө бид үйл ажиллагааны өсгөгчийн оролтын аль алинд нь хүчдэл байгаа талаар бодох хэрэгтэй. Үйл ажиллагааны өсгөгчийн ажиллагааг тодорхойлсон дүрмийн эхнийх нь талаар эргэн санаарай.

Дүрмийн дугаар 1 - үйл ажиллагааны өсгөгч нь гаралтыг OOS (сөрөг санал хүсэлт) -ээр дамжуулж, үр дүнд нь оролт, урвуу (-) болон хувиргахгүй (+) хоёулаа тэнцүү байна.

Энэ нь урвуу оролтын үед хүчдэл 3V байна. Дараагийн алхамд 10к эсэргүүцлийг авч үзье. Энэ хүчдэл ба түүний эсэргүүцэл гэж юу болохыг бид мэдэж байгаа бөгөөд энэ нь түүнийг дамжуулж байгаа гүйдлээс тооцоолж болно.

Би \u003d U / R \u003d 3V / 10k \u003d 300μA байна.

Энэ гүйдлийг 2-р дүрмийн дагуу урвуу оролтоос (-) авч болохгүй тул өсгөгчний гаралтаас гарна.

Дүрмийн дугаар 2 - өсгөгчийн оролт нь гүйдэл хэрэглэдэггүй

300 мкА гүйдэл нь 20к резистороор дамждаг. Бид Ohm-ийн хуулийг ашиглан хүчдэлийг хялбархан тооцоолж болно.

U \u003d IR \u003d 300μA * 20k \u003d 6V байна

Энэ хүчдэл нь өсгөгчийн гаралтын хүчдэл гэсэн үг үү? Үгүй, тийм биш. Терминалуудын аль нэгнийх нь 20к-ийн эсэргүүцэл нь 3В хүчдэлтэй гэдгийг санаарай. Хоёр резистор дээрх хүчдэлийн чиглэлд анхаарлаа хандуулаарай.

Эсрэг чиглэлд сум нь урсдаг бөгөөд энэ нь илүү өндөр хүчдэлтэй цэгийг бэлэгддэг. Тиймээс, тооцоолсон 6V дээр та оролтын үед өөр 3V нэмэх хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд эцсийн үр дүн 9V байх болно.

R1 ба R2 резисторууд нь энгийн нэг хэлбэрийг бий болгодог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хуваагчийн бие даасан резистор дээрх хүчдэлийн нийлбэр нь хуваагдалд нийлүүлсэн хүчдэлтэй тэнцүү байх ёстой гэдгийг санаарай - хүчдэл ул мөргүй алга болж, хаанаас ч гарч чадахгүй.

Эцэст нь бид эцсийн дүрмээр үр дүнг баталгаажуулах ёстой.

Дүрмийн дугаар 3 - оролт ба гаралтын хүчдэл нь үйлдлийн системийн эерэг ба сөрөг хангамжийн хооронд байх ёстой.

Өөрөөр хэлбэл, бидний тооцоолсон хүчдэлийг бодитоор авах боломжтой эсэхийг шалгах шаардлагатай байна. Эхлүүлэгчид өсгөгч нь Perpetuum Mobile шиг ажилладаг бөгөөд хүчдэлийг юу ч үгүй \u200b\u200bхийдэг гэж боддог. Гэхдээ өсгөгч ажиллахын тулд танд бас хүч хэрэгтэй гэдгийг санах хэрэгтэй.

Сонгодог өсгөгч -15V ба + 15V хүчдэл дээр ажилладаг. Ийм нөхцөлд 9V нь нийлүүлэлтийн хүчдэлийн хязгаарт байдаг тул бидний тодорхойлсон 9V нь жинхэнэ хүчдэл юм. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн өсгөгч нь ихэвчлэн 5V ба түүнээс доош хүчдэлтэй ажилладаг. Ийм нөхцөлд өсгөгч 9V хүчдэл гарах боломж байхгүй.

Тиймээс хэлхээг боловсруулахдаа онолын тооцоог бүрдэл хэсгүүдийн бодит байдал, бие махбодийн чадварын эсрэг байнга шалгаж байх ёстой.

Арван мянган ли зам эхний алхамаас эхэлнэ.
  (Хятад зүйр үг)

Орой болсон, хийх юм байхгүй ... Тэгээд гэнэт би ямар нэгэн юмыг гагнахыг хүссэн юм. Ангилах ... Цахим! .. Гагнуур - ийм гагнуур. Компьютер байна, Интернэтэд холбогдсон. Бид схемийг сонгоно. Тэгээд гэнэт энэ нь төлөвлөсөн сэдвийн схемүүд нь вагон, жижиг тэрэг байх болно. Мөн бүгд өөр өөр байдаг. Туршлагагүй, хангалттай мэдлэггүй. Альийг нь сонгох вэ? Тэдгээрийн зарим нь тэгш өнцөгт, гурвалжин хэлбэртэй байдаг. Өсгөгч, тэр ч байтугай ажиллаж байгаа ... Тэд хэрхэн ажилладаг нь тодорхойгүй байна. Stra-a-ashno! .. Шатаж байвал яах уу? Бид илүү энгийн, танил транзистор дээр сонгох болно! Сонгоно уу, гагнана, асаана уу ... АМЖИЛТ !!! Ажиллахгүй байна !!! Яагаад вэ?

Тийм ээ, учир нь "Энгийн байдал нь хулгайгаас хамаагүй дээр юм!" Энэ нь компьютер шиг: хамгийн хурдан бөгөөд хамгийн төвөгтэй - тоглоом! Оффисын ажилд хамгийн энгийн нь хангалттай. Тиймээс транзисторуудтай холбоотой байдаг. Тэдгээрийг жаахан схемээр гагнана. Бид үүнийг тохируулах боломжтой байх ёстой. Хэтэрхий их нүх, тармуурууд. Энэ нь ихэвчлэн эхний түвшинд туршлагагүй байхыг шаарддаг. Тиймээс, сонирхолтой үйл ажиллагаагаа зогсоох уу? Огт биш! Зөвхөн эдгээр "гурвалжин, тэгш өнцөгтүүд" -ээс бүү ай. Энэ нь олон тохиолдолд транзистортой харьцуулахад тэдэнтэй ажиллах нь илүү хялбар байдаг. БОЛОМЖТОЙ ХЭРЭГГҮЙ - ХҮН!

Энд харуулав: үйлдлийн өсгөгч (op-amp, эсвэл англиар OpAmp) хэрхэн ажилладагийг одоо ойлгож байгаа болохоор бид үүнийг хийх гэж байна. Үүний зэрэгцээ, бид түүний ажлыг утгаар нь "хуруугаараа" авч үзэх болно. Үүнд өвөө эм Омгийн хуулиас бусад тохиолдолд бараг ямар ч томъёо ашиглаагүй болно. Би) дээрх хүчдэлтэй шууд пропорциональ байна ( У) мөн түүний эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ байна ( R)»:
Би \u003d U / R. (1)

Эхлүүлэгчдийн хувьд зарчмын хувьд op-amp-ийг дотор нь яг хэрхэн зохицуулж байгаа нь тийм ч чухал биш юм. Үүнийг "хар хайрцаг" гэж бичнэ үү. Энэ үе шатанд "хэвийсэн хүчдэл", "шилжилтийн стресс", "температурын хэлбэлзэл", "дуу чимээний шинж чанар", "нийтлэг горимоос татгалзах коэффициент", "хүчдэлийн долгионыг дарах коэффициент", "дамжуулалтын зурвас" гэх мэт op-amp параметрүүдийг авч үзэхгүй. "Гэх мэт. Түүний ажлын үндсэн зарчим нь “цаасан дээр жигд байсан, гэвч жалганы тухай мартсан” байхад түүний суурь үзүүлэлтүүд түүний сургалтын дараагийн шатанд чухал ач холбогдолтой болно.

Одоогийн байдлаар бид op-amp параметрүүд нь хамгийн тохиромжтой гэж үздэг бөгөөд зарим дохио нь түүний оролтод тэжээгддэг бол түүний гаралтад ямар дохио өгөхийг тооцдог.

Тиймээс, үйл ажиллагааны өсгөгч (OA) нь хоёр оролтын (урвуу ба эргэлтгүй) ба нэг гаралттай дифференциал DC өсгөгч юм. Эдгээрээс гадна op-amp нь цахилгаан гаралттай: эерэг ба сөрөг. Эдгээр таван олдворыг олж болно бараг л  аливаа op amp ба түүний ажилд зайлшгүй шаардлагатай.

Хамгаалах байр нь дор хаяж 50,000 ... 100,000 асар их ашиг олдог, гэхдээ бодит байдал дээр - үүнээс ч их юм. Тиймээс, эхний ойролцоо байдлаар, энэ нь хязгааргүйтэй тэнцүү гэж таамаглаж болно.

"Дифференциал" гэсэн нэр томъёо ("ялгаатай" нь англи хэлнээс "ялгаа", "ялгаа", "ялгаа" гэж орчуулагдана) нь оп-амп-ийн гаралтын потенциал нь түүний оролтын боломжит зөрүүгээс л хамаарна гэсэн үг юм. юу ч биш  тэднээс үнэмлэхүйутга ба туйлт байдал.

"Шууд гүйдэл" гэсэн нэр томъёо нь 0 Гц-ээс хэтрэхгүй оролтын дохиог олшруулдаг гэсэн үг юм. Оп-амп-өсгөгдсөн дохионы дээд давтамжийн хүрээ (давтамжийн хүрээ) нь олон төрлийн шалтгаанаас хамаардаг, тухайлбал тэдгээрээс бүрдэх транзисторуудын давтамжийн шинж чанар, опп-ийг ашиглан бүтээсэн хэлхээний ашиг гэх мэт. Гэхдээ энэ асуудал түүний ажилтай анх танилцах хүрээний аль хэдийн гарсан бөгөөд энд авч хэлэлцэхгүй.

Оп-амны оролт нь хэдэн арван / зуун MegaOhm, эсвэл GigaOhm-тэй тэнцүү хэмжээний оролтын эсэргүүцэлтэй байдаг (мөн зөвхөн K140UD1 мартагдашгүй, K140UD5-д энэ нь ердөө 30 ... 50 kOhm байсан). Ийм том оролтын эсэргүүцэл нь тэдгээр нь оролтын дохионд бараг нөлөөлдөггүй гэсэн үг юм.

Тиймээс, онолын хувьд маш их ойртсоноор бид үүнийг таамаглаж чадна одоогийн op amp нь оролтонд урсдаггүй Байна. Ийм байна анхны  op amper-ийн ажиллагааг шинжлэхдээ хэрэглэх чухал дүрэм. Энэ нь үүнтэй холбоотой гэдгийг сайн санаж байхыг би танаас хүсч байна зөвхөн опамп өөрөөгэхдээ үгүй \u200b\u200bээ схемүүд   түүний програмын хамт!

Урвуу болон хувиргахгүй гэсэн нэр томъёо нь юу гэсэн үг вэ? Урвуу өөрчлөлтийг юу гэж тодорхойлдог вэ, ерөнхийдөө энэ нь ямар төрлийн "амьтан" вэ - дохионы урвуу гэж юу вэ?

Латин хэлнээс орчуулбал "inversio" гэдэг үгний нэг утга нь "боох", "эргэлт" гэсэн утгатай юм. Өөрөөр хэлбэл урвуу нь толин тусгал дүрс юм ( толин тусгал) хэвтээ тэнхлэгтэй харьцуулахад X(цагийн тэнхлэг). Зураг дээр. 1-р зурагт дохионы хувиргах хэд хэдэн боломжит хувилбаруудын хэдийг харуулсан бөгөөд улаан нь шууд (оролтын) дохиог, цэнхэр нь урвуу (гаралт) дохиог заана.

Зураг. 1 Дохионы урвуу ойлголт

Тэг шугам руу (1-р зураг, A, B-ийн дагуу) дохионы урвуу байдлыг анхаарч үзэх хэрэгтэй хавсаргаагүй! Дохио нь урвуу ба тэгш бус байж болно. Жишээлбэл, хоёулаа зөвхөн эерэг утгуудын мужид байдаг (Зураг 1, B), энэ нь дижитал дохиогоор ихэвчлэн ашиглагддаг эсвэл олон поляргүй хүчээр (бид үүнийг дараа нь авч үзэх болно), эсвэл хоёулаа хэсэгчлэн эерэг, зарим талаар сөрөг хэсэгт байрладаг (Зураг 1, Б, Д). Бусад сонголтууд боломжтой. Гол нөхцөл бол тэдний харилцан ойлголцол юм өвөрмөц байдал  зарим дур зоргоороо сонгосон түвшинтэй харьцуулахад (жишээ нь хиймэл дунд цэг, дараа нь бас хэлэлцэх болно). Өөрөөр хэлбэл туйлшрал  дохио нь мөн тодорхойлох хүчин зүйл биш юм.

Концепц дээр опампуудыг янз бүрийн байдлаар байрлуул. Гадаадад, өмнө нь үйлдлийн системүүд урьд өмнө нь дүрслэгдсэн байсан бөгөөд одоо ч гэсэн тэдгээрийг изосселийн гурвалжин хэлбэрээр дүрсэлдэг (Зураг 2, A). Урвуу оролтыг хасах тэмдгээр, харин хувиргахгүй оролтыг гурвалжин доторх нэмэх тэмдэгээр зааж өгсөн болно. Эдгээр тэмдэг нь тухайн оролтын потенциал нөгөө талаасаа илүү эерэг буюу сөрөг байх ёстой гэсэн үг биш юм. Эдгээр нь гаралтын потенциал нь орцонд нийлүүлсэн потенциалтай хэрхэн харьцдагийг л харуулж байна. Үүний үр дүнд тэд цахилгаан тэжээлийг хялбархан андуурдаг бөгөөд энэ нь ялангуяа эхлэгчдэд гэнэтийн "тармуур" болж хувирдаг.

   Зураг. 2 Нөхцөлтэй график зургийн хувилбарууд (UGO)
   үйл ажиллагааны өсгөгч

ГОСТ 2.759-82 (ST SEV 3336-81) хүчин төгөлдөр болохоос өмнө дотоод нөхцөлт график зургийн системд (UGO) ОУ нь гурвалжин хэлбэртэй, зөвхөн урвуу оролт - урвуу тэмдгээр - гурвалжинтай гаралтын уулзвар дээр тойрог хэлбэрээр дүрслэгдсэн байв. B), одоо - тэгш өнцөгт хэлбэртэй байна (Зураг 2, C).

Диаграмм дахь op-am-ийг тодорхойлохдоо урвуу болон урвуу бус оролтыг хооронд нь сольж болно, хэрэв энэ нь илүү тохиромжтой бол, уламжлалт урвуу оролтыг дээд хэсэгт, харин урвуу бус хувийг доод хэсэгт харуулна. Эрчим хүч нь дүрмээр бол үргэлж цорын ганц арга зам (дээд хэсэгт эерэг, доод талд сөрөг) байдаг.

Оп-амп нь сөрөг санал хүсэлт (OOS) хэлхээнд бараг үргэлж ашиглагддаг.

Санал хүсэлт нь өсгөгчийн гаралтын хүчдэлийн хэсгийг оролтын хүчдэлээр нэгтгэн алгебраар (тэмдгийг харгалзан үзвэл) өгөхөд оршино. Дохионы дохиог нэгтгэх зарчмыг доор авч үзэх болно. Оп-амп, оролт эсвэл хувиргахгүй оролтоос хамаарч гаралтын дохионы хэсгийг урвуу оролт (Зураг 3, A) эсвэл эерэг санал (PIC) -ээр тэжээх үед сөрөг хариу (OOS) ялгардаг. гаралтын дохиог тус тусад нь хувиргагдаагүй оролтод нийлүүлнэ (Зураг 3, B).

Зураг. 3 Санал хүсэлт боловсруулах зарчим (OS)

Эхний тохиолдолд гаралтын дохио нь оролтын хувьд урвуу байгаа тул оролтыг хасна. Үүний үр дүнд каскадын нийт ашиг буурдаг. Хоёрдахь тохиолдолд орцын хамт нэгтгэгдсэн бол каскадын нийт ашиг нэмэгдэнэ.

Эхлээд харахад энэ нь PIC эерэг нөлөө үзүүлдэг мэт санагдаж болох бөгөөд OOS нь огт ашиггүй зүйл юм. АНУ-ын патент судлаачид Харолд С. Блэкийг яг ингэж бодож байсан оролдсон  патент OOS. Гэсэн хэдий ч олзыг золиослох замаар бид хэлхээний бусад чухал үзүүлэлтүүдийг, тухайлбал түүний шугаман байдал, давтамжийн муж гэх мэт сайжруулж өгдөг. OOS гүн гүнзгий байх тусам бүхэл хэлхээний шинж чанар нь опамын шинж чанараас хамаарна.

Гэхдээ PIC (оп-амп-д асар их ашиг олсон тохиолдолд) нь хэлхээний шинж чанарт урвуу нөлөө үзүүлдэг бөгөөд хамгийн тааламжгүй зүйл бол өөрөө өөрийгөө өдөөх явдал юм. Мэдээжийн хэрэг үүнийг ухамсартайгаар ашигладаг, жишээлбэл, генератор, гистерезтэй харьцуулагч (бусад талаар дараа нь гэх мэт) ашигладаг боловч ерөнхийдөө оп-amps бүхий өсгөгч хэлхээний ажиллагаанд үзүүлэх нөлөө нь сөрөг бөгөөд маш болгоомжтой, үндэслэлтэй дүн шинжилгээ шаарддаг. түүний хэрэглээ.

OS нь хоёр оролттой тул OOS ашиглан дараах үндсэн хэлбэрүүдийг оруулах боломжтой (Зураг 4).

   Зураг. 4 OS-ийг оруулах үндсэн схемүүд

а) урвуу   (Зураг 4, A) - дохио нь урвуу оролт руу тэжээгддэг, хувирдаггүй нэг нь лавлагаа потенциалтай шууд холбогддог (ашиглагдаагүй);

б) хувиргахгүй   (Зураг 4, B) - дохио нь хувиргагдаагүй оролтод тэжээгддэг, урвуу нэг нь лавлагаа потенциалтай шууд холбогддог (ашиглагдаагүй);

в)   ялгавартай   (Зураг 4, B) - дохио нь оролт, урвуу ба урвуу бус байдлаар хоёуланд нь хэрэглэгддэг.

Эдгээр схемүүдийн ажиллагааг шинжлэхдээ нэг зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй хоёрдахь нь  хамгийн чухал дүрмийг, үйлдлийн системийг дагаж мөрддөг: Ашиглалтын өсгөгчийн гаралт нь түүний оролтын хоорондох хүчдэлийн зөрүү нь тэг байх ёстой.

Гэсэн хэдий ч аливаа үг байх ёстой шаардлагатай ба хангалттайтүүнд хамаарах хэргийг бүхэлд нь хязгаарлах. Дээрх товчлол нь бүх "сонгодог байдал" -тай ямар орцонд "нөлөөлөхийг хичээдэг" талаар ямар ч мэдээлэл өгөөгүй байна. Эндээс үзвэл оп-оролт нь түүний оролтын хүчдэлийг тэгшитгэж, хаа нэгтээ "дотроос" хүчдэлийг нь нийлүүлдэг бололтой.

Хэрэв та бүдүүвч диаграммыг анхааралтай авч үзвэл. 4, бүх тохиолдолд OOS (Roos-ээр дамжин) гарах гарцаас эхэлдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй зөвхөн  энэ дүрмийг дараах байдлаар өөрчлөх үндэслэл болох урвуу оролтонд оруулсан болно. Хүчдэл асаалттай байна oOS-ийн хамарсан OS-ийн гаралт нь урвуу оролтын потенциал нь урвуу бус оролтын потенциалтай тэнцүү байхыг баталгаажуулахыг хичээдэг..

Энэхүү тодорхойлолт дээр үндэслэн хүрээлэн буй орчны хамгаалалттай оп-амп-ийг асаахдаа "тэргүүлэх" нь хувирдаггүй оролт бөгөөд "боол" нь урвуу юм.

Оп-амп-ийн ажиллагааг тайлбарлахдаа түүний урвуу оролтын потенциалыг ихэвчлэн "виртуал тэг" буюу "виртуал цэг" гэж нэрлэдэг. Латин үгнээс "буян" орчуулга нь "төсөөлөл", "төсөөлөл" гэсэн утгатай. Виртуал объект нь материаллаг бодит байдлын ижил төстэй объектуудын зан үйлтэй ойрхон ажилладаг, тухайлбал оролтын дохиоллын хувьд (OOS-ийн үйл ажиллагааны улмаас) урвуу оролтыг шууд хувиргахгүй оролт холбогдсонтой ижил холбож үздэг. Гэсэн хэдий ч, "виртуал тэг" нь зөвхөн op-amp-ийн хоёрдогч нийлүүлэлтийн үед тохиолддог онцгой тохиолдол юм. Олон тооны цахилгаан хангамжийг ашиглах үед (үүнийг доор авч үзэх болно), бусад олон шилжих хэлхээнд оролтгүй эсвэл урвуу оролтын хувьд тэг байхгүй болно. Тиймээс энэ нь OS үйлдлийн зарчмуудын анхны ойлголтод саад учруулж байгаа тул бид энэ нэр томъёог ашиглахгүй гэдэгтэй санал нэг байна.

Энэ үүднээс авч үзвэл бид зурагт үзүүлсэн схемүүдэд дүн шинжилгээ хийх болно. 4. Үүний зэрэгцээ, анализыг хялбаршуулахын тулд нийлүүлэлтийн хүчдэл нь биполяр, хэмжигдэхүүнтэй (± 15 V гэж хэлээрэй) дунд цэг (нийтлэг автобус эсвэл газар) -тай тэнцүү гэж бид үздэг, үүний эсрэгээр бид оролтыг тоолно. ба гаралтын хүчдэл. Үүнээс гадна шинжилгээг шууд гүйдлийн дагуу хийнэ цаг мөч бүрт өөрчлөгддөг өөр өөр дохиог шууд гүйдлийн утгуудын жишээ болгон илэрхийлж болно. Бүх тохиолдолд Rooc-ээр дамжуулан санал хүсэлтийг оп-амп-ийн гаралтаас түүний урвуу оролт хүртэл тогтоодог. Ялгаа нь оролтын хүчдэлийг зөвхөн оролтын аль хэсэгт хэрэглэвэл л болно.

А) Урвуу  оруулах (Зураг 5).

   Зураг. 5 Урвуу оролтонд оп-амп-ийн ажиллах зарчим

Хувиргахгүй оролтын боломж бол тэг, учир нь энэ нь дунд цэг ("дэлхий") -тэй холбогдсон байна. Дунд цэгээс (GB-ээс) хамааралтай +1 V-тэй тэнцүү оролтын дохиог Rin оролтын резисторийн зүүн терминалд хэрэглэнэ. Rooos ба Rin эсэргүүцэл нь бие биентэйгээ тэнцүү бөгөөд 1 kOhm (нийт эсэргүүцэл 2 kOhm) байна гэж үзье.

Дүрмийн 2-т зааснаар урвуу оролт нь тэг биш урвуутай ижил потенциалтай байх ёстой, жишээлбэл 0 V. Тиймээс Рин дээр +1 V хүчдэл хэрэглэнэ.Ом-ын хуульд зааснаар гүйдэл урсах болно. Бидотор.  \u003d 1 V / 1000 Ом \u003d 0.001 А (1 мА) байна. Энэ гүйдлийн урсгалын чиглэлийг сумаар харуулав.

Rooc ба Rin-ийг хуваагчаар асааж, 1-р дүрмийн дагуу op amp оролт нь гүйдэл хэрэглэдэггүй тул энэ хуваагчийн дунд цэг дээрх хүчдэл 0 В байх тул хүчдэлийг Rooc-ийн баруун терминал дээр хэрэглэнэ. хасах  1 V, мөн түүний дундуур урсдаг гүйдэл Биоос  нь 1 мА-тай тэнцүү байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, Rin-ийн зүүн терминал ба Rooc-ийн баруун терминал хоёрын хооронд 2 В хүчдэлийг ашигладаг бөгөөд энэ хуваагдалаар дамждаг гүйдэл нь 1 мА (2 V / (1 kΩ + 1 kΩ) \u003d 1 mA), ж.нь. Би дотор. = Би оос .

Хэрэв сөрөг оролтын туйлыг хүчдэлд оруулбал оп-амп-ийн гаралт нь эерэг туйлын хүчдэлтэй байна. Бүх зүйл адилхан, зөвхөн Roox, Rin-ээр дамжуулж буй гүйдлийн урсгалыг харуулсан сумнууд эсрэг чиглэлд чиглэнэ.

Тиймээс Rooos ба Rin-ийн утгуудын тэгш байдалтай бол оп-амп-ийн гаралтын хүчдэл түүний оролтын үед хүчдэлтэй тэнцүү, харин урвуу туйлшралтай байна. Бид авсан урвуу давтагч Байна. Хэрэв та үндсэн хөрвүүлэгчтэй хэлхээг ашиглан олж авсан дохиог хөрвүүлэх шаардлагатай бол энэ хэлхээг ихэвчлэн ашигладаг. Жишээлбэл, логарифмын өсгөгч.

Одоо, Rin-ийн нэрлэсэн утгыг 1 kOhm-тай тэнцүү байлгаж RooC-ийн эсэргүүцлийг 2 V.Om-тай ижил оролтын дохиогоор +1 V.-ийн харьцаатай ижил хуваагч Rooh + Rin-ийн нийт эсэргүүцэл 3 kOhm хүртэл нэмэгдүүлье. Потенциал 0 В (өөрчлөгдөхгүй оролтын потенциалтай тэнцүү) түүний төв хэсэгт байхын тулд ижил гүйдэл (1 мА) RooC-ээр дамжин RinC-ээр дамжих ёстой. Иймээс Roos дахь хүчдэлийн уналт (оп-амп-ийн гаралтын хүчдэл) аль хэдийн 2 В. байх ёстой. Оп-амны гаралтын үед хүчдэл хасах 2 В байна.

Rooc-ийн нэрлэсэн утгыг 10 kOhm болгон нэмэгдүүлнэ. Одоо үлдсэн нөхцөлд оп-амп-ийн гаралтын хүчдэл аль хэдийн 10 В. Хөөх! Эцэст нь бид авсан урвуу өсгөгч ! Түүний гаралтын хүчдэл нь оролтын хүчдэлээс хэд дахин их (өөрөөр хэлбэл Ку олж авах) эсэргүүцлийн Roox нь эсэргүүцлийн Rin-ээс хэд дахин их байдаг. Би томъёог хэрэглэхгүй гэж амлаж байсан ч үүнийг тэгшитгэл болгон үзүүлье.
   Ku \u003d - Uout / Uin \u003d - Rooos / Rin. (2)

Тэгшитгэлийн баруун талын хэсгийн бутархай урд талд хасах тэмдэг нь зөвхөн гаралтын дохио нь оролт руу урвуу байна гэсэн үг юм. Өөр юу ч биш!

Одоо Rooos-ийн эсэргүүцлийг 20 kOhm болгон нэмэгдүүлж, юу болох талаар дүн шинжилгээ хийе. Томъёо (2) дагуу, Ku \u003d 20 ба оролтын дохио нь 1 В-ийн хувьд гаралт нь 20 В хүчдэлтэй байх ёстой байсан. Бид op-amper-ийн хангамжийн хүчдэл нь зөвхөн ± 15 В. байна гэсэн таамаглалыг гаргаж байсан боловч 15 В-ийг авч чадахгүй байна (яагаад тийм ч бага байна). Та толгойноосоо үсрэх боломжгүй (хүчдэл)! " Цахилгааны хэлхээний чансааг хэтрүүлэн ашигласан тохиолдолд оп-амп гаралтын хүчдэл нь тэжээлийн хүчдэл дээр "амрах" (op-amp гаралт ханасан байдал руу ордог). RoocRvh хуваагч дамжуулж буй урсгалын тэнцвэрийн тэнцвэр (). Бидотор. = Биоос) зөрчигдсөн бол урвуу оролтын потенциалаас ялгаатай потенциал урвуу оролт дээр гарч ирнэ. 2-р дүрэм үйлчлэхээ больсон.

Оролт эсэргүүцэл   урвуу өсгөгч  эсэргүүцлийн Rin-тэй тэнцүү, учир нь оролтын дохионы эх үүсвэрээс (GB) бүх гүйдэл урсдаг.

Одоо тогтмол Rooc-ийг хувьсагчаар нэрлэсэн утгаар нь 10 кОм гэж хэлье (Зураг 6).

   Зураг. 6 Хувьсах өсгөгч хэлхээний хувьсах ашиг

Хөдөлгүүрийнхээ баруун (диаграммын дагуу) байрлалтай бол ашиг нь Rоос / Rin \u003d 10 кОм / 1 кОм \u003d 10. Зоосны хөдөлгүүрийг зүүн тийш шилжүүлэх (эсэргүүцэл буурах) бол хэлхээний ашиг буурах бөгөөд эцэст нь хамгийн зүүн байрлалдаа тэг болно. дээрх томъёоны тоологч нь тэг болох үед аль ч   нэрлэсэн утга. Гаралт нь оролтын дохионы аливаа утга ба туйлшралын хувьд тэг болно. Ийм схем нь аудио дохиоллын олшруулалтын схемд ихэвчлэн ашиглагддаг, тэгээс ололтыг тохируулах шаардлагатай байдаг холигчуудад ашигладаг.

B) Урвуу бус  оруулах (Зураг 7).

   Зураг. 7 Хувиргахгүй оруулгатай оп-амп-ийн үйл ажиллагааны зарчим

Rin-ийн зүүн терминал нь дунд цэг (газар) -тай холбогдсон бөгөөд +1 V-ийн оролтын дохиог шууд хувиргагдаагүй оролтод ашиглана. Шинжилгээний шинж чанарууд нь дээр нь "зажилдаг" тул бид зөвхөн мэдэгдэхүйц ялгаатай талуудад анхаарлаа хандуулах болно.

Шинжилгээний эхний үе шатанд Rooos ба Rin эсэргүүцэл нь бие биентэйгээ тэнцүү бөгөөд 1 kOhm байна гэж бид үзэж байна. Учир нь урвуу биш оролтын үед потенциал +1 В байх ба 2-р дүрмийн дагуу ижил потенциал (+1 V) нь урвуу оролт дээр байх ёстой (зураг дээр харуулав). Үүнийг хийхийн тулд Rooc резисторийн зөв терминал (OU гаралт) +2 V. хүчдэлтэй байх ёстой Бидотор.ба Биоос1 мА-тай тэнцүү бол одоо Rooc ба Rin резисторууд эсрэг чиглэлд урсана (сумаар харуулав). Бид амжилтанд хүрсэн хувиргахгүй өсгөгч +1 V-ийн оролтын дохио нь +2 V-ийн гаралтын дохиог гаргадаг тул 2-ийн ашиг гарна.

Хачирхалтай биш гэж үү? Үнэлгээ нь урвуу оруулгатай адил байна (цорын ганц ялгаа нь дохио өөр оролтонд хэрэглэгддэг) бөгөөд ашиг нь илэрхий юм. Бид хэсэг хугацааны дараа үүнийг олж мэдэх болно.

Одоо бид нэрлэсэн Rooc-ийг 2 kOhm болгон нэмэгдүүлдэг. Одоогийн тэнцвэрийг хадгалах Бидотор. = Биоос  болон урвуу оролтын потенциал нь +1 В, оп-ампын гаралт аль хэдийн +3 V. Ku \u003d 3 V / 1 V \u003d 3 байх ёстой!

Хэрэв бид эргэлтийн бус эргэлтийн үед Ку-ийн утгыг урвуу эргэлттэй, Rooc ба Rin-ийн ижил утгатай харьцуулж үзвэл бүх тохиолдолд ашиг нэгээс их байх болно. Бид томъёог гаргана.
   Ku \u003d Uout / Uin + 1 \u003d (Rooos / Rin) + 1 (3)

Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Тийм ээ, маш амархан! OOS нь урвуу хувиргагчтай ижил төстэй байдлаар ажилладаг боловч 2-р дүрмийн дагуу хувиргагдаагүй оролтын потенциал руу үргэлж ордоггүй.

Тэгэхээр, эргэлтгүй асаалттай бол та 1-тэй тэнцэх ашиг олж чадахгүй байна уу? Яагаад үгүй \u200b\u200bгэж - та чадна. Зураг дээр дүн шинжилгээ хийсэнтэй ижил аргаар Rooc-ийн нэрлэсэн утгыг бууруулцгаая. 6. Түүний тэг утгатай бол урвуу оролтын тусламжтай гаралтыг богино хугацаанд богиносгодог (8-р зураг, А), 2-р дүрмийн дагуу гаралт нь ийм хүчдэлтэй байх бөгөөд урвуу оролтын потенциал нь урвуу бус оролтын потенциалтай, өөрөөр хэлбэл +1 В байна. Бид авна: Ku \u003d 1 V / 1 V \u003d 1   (!) За урвуу гүйдлийн оролт нь зарцуулагдахгүй ба түүний гаралтын хооронд ялгаа байхгүй тул энэ хэлхээнд гүйдэл урсахгүй.

   Зураг. 8 Хүчдэл дагалдагчийн хувьд асаах амп-ыг асаах схем

Рин ерөнхийдөө хэт их болж хувирдаг, учир нь энэ нь op-amp гаралт ажиллах ёстой ачаалалтай зэрэгцээ холбогдсон бөгөөд үүгээр дамжуулан түүний гаралтын гүйдэл дэмий хоосон урсана. Хэрэв бид Rooc-ийг орхин Ринийг зайлуулбал юу болох вэ (Зураг 8, B)? Дараа нь, Ku \u003d Rooos / Rin + 1 ашиглалтын томъёогоор Rin эсэргүүцэл нь онолын хувьд хязгааргүйд ойртдог (бодит байдал дээр мэдээж үгүй, учир нь самбар дээр гоожсон зүйл байдаг, тэр ч байтугай оролтын op-amp гүйдэл нь өчүүхэн бага боловч бүх зүйл тэгш биш бөгөөд Rooos / Rin-ийн харьцаатай тэнцүү. Зөвхөн томъёонд ганц нэгж л үлдэнэ: Ку \u003d + 1. Мөн ололт нь энэ хэлхээний нэгдмэл байдлаас бага байж болох уу? Үгүй, ямар ч нөхцөлд бага ажиллахгүй. Ямааны муруй дээрх олзны томъёонд "нэмэлт" нэгжийг тойрон явж чадахгүй ...

Бүх "нэмэлт" резисторыг арилгасны дараа бид хэлхээг авдаг хувиргахгүй давтагч зурагт үзүүлэв. 8, Б.

Өнгөц харахад ийм схем практик утгагүй: яагаад бидэнд ганц, урвуу бус "ашиг" хэрэгтэй байна вэ? Гэсэн хэдий ч ийм схемийг нэлээд олон удаа ашигладаг бөгөөд ийм учраас ийм байдаг. 1-р дүрмийн дагуу гүйдэл нь опам оролтонд урсдаггүй, жишээ нь. оролтын саад   хувиргагчгүй давталт нь маш том хэмжээтэй байдаг - хэдэн арван, хэдэн зуун, бүр хэдэн мянган мегабайт (7-р зурагт хэлхээнд мөн адил хамаарна)! Гэхдээ гаралтын саад тотгор нь маш бага юм (Ом фракц!). Дүрмийн 2-р дүрмийн дагуу урвуу оролт дээр ижил потенциалтай байхыг хичээдэг оп-амны гаралт нь "бүх хүчээрээ цоолж байна". Хязгаарлалт нь зөвхөн оп-амп-ийн зөвшөөрөгдөх гаралтын гүйдэл юм.

Эндээс бид хажуу тийшээ жаахан жийрхэж байгаа тул op-amp гаралтын гүйдлийн асуудлыг бага зэрэг нарийвчлан авч үзэх болно.

Өргөн хэрэглээний ихэнх опампын хувьд техникийн үзүүлэлтүүд нь тэдгээрийн гаралттай холбогдсон ачааллын эсэргүүцэл байх ёсгүй гэдгийг харуулж байна бага  2 кОм байна. Илүү их - хүссэн хэмжээгээр авах. Илүү бага тооны хувьд энэ нь 1 kOhm (K140UD ...) юм. Энэ нь хамгийн муу нөхцөлд: хамгийн их тэжээлийн хүчдэл (жишээлбэл, ± 16 В эсвэл нийт 32 В), гаралт ба нийлүүлэлтийн автобусны хооронд холбогдсон ачаалал ба эсрэг туйлын хамгийн их гаралтын хүчдэл, ойролцоогоор 30 В. хүчдэл хэрэглэнэ. Энэ тохиолдолд дамжих гүйдэл нь 30 В / 2000 Ом \u003d 0.015 А (15 мА) болно. Тийм ч их биш, гэхдээ хэт их биш. Аз болоход ихэнх ерөнхий зориулалттай опамууд нь хэт их хүчдэлээс хамгаалагдсан байдаг - ердийн хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 25 мА байна. Хамгаалалт нь хэт халалт, оп-ампелийг гэмтээхээс сэргийлдэг.

Хэрэв тэжээлийн хүчдэл нь зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээ биш бол ачааллын хамгийн бага эсэргүүцлийг пропорциональ бууруулж болно. Жишээлбэл, 7.5 ... 8 В (нийт 15 ... 16 В) чадалтай бол 1 kOhm байж болно.

C) C Дифференциал  оруулах (Зураг 9).

   Зураг. 9 Дифференциал шилжүүлэлт дэх op-amp ажиллагааны зарчим

Иймд Rin ба Rooos-ийн утгууд 1 kOhm-тай тэнцүү бол хэлхээний оролтын аль алинд +1 В-тэй тэнцүү хүчдэл хэрэглэнэ гэж үзье (Зураг 9, A). Резистор Rin-ийн хоёр талд байрлах потенциалууд бие биентэйгээ тэнцүү байх тул (резистор дээрх хүчдэл 0) тул гүйдэл гүйхгүй. Тэгэхээр энэ нь 0-тэй тэнцүү бөгөөд Rooc резистороор дамждаг гүйдэл юм. Энэ нь эдгээр хоёр резистор ямар ч функцийг гүйцэтгэдэггүй. Үнэндээ бид хувиргагч бус давтагчтай болсон (Зураг 8-тай харьцуул). Үүний дагуу, гаралтын үед бид урвуу оролт биштэй ижил хүчдэл авдаг, өөрөөр хэлбэл +1 V. Хэлхээний урвуу оролтын үед оролтын дохионы туйлыг өөрчилж (GB1-ийг доош нь эргүүлээрэй) хасах 1 В-ийг ашиглана (Зураг 9, B). Одоо Риний терминалуудын хооронд 2 В хүчдэлийг хэрэглэж, гүйдэл дамждаг Бидотор  \u003d 2 мА (яагаад ийм байгаа талаар нарийвчлан зурах шаардлагагүй болсон гэж найдаж байна?) Энэ гүйдлийг нөхөхийн тулд 2 мА гүйдэл Rooos-ээр дамжих ёстой. Үүний тулд оп-амп-ийн гаралт нь +3 В хүчдэл байх ёстой.

Нэмэлт эв нэгдлийн хортой "нүдэх" нь эргэлт буцалтгүй өсгөгчийн ашиглалтын томъёонд гарч ирэв. Үүнтэй холбоотой болж байгаа юм хялбаршуулсан  дифференциал оруулах, ашиг тусын зөрүү нь гаралтын дохиог урвуу биш оролтын үед потенциалын утгаар байнга сольж байдаг. Асуудал байна, эрхэм ээ! Гэсэн хэдий ч "Та идсэн ч гэсэн дор хаяж хоёр гарцтай хэвээр байна." Тиймээс, энэхүү нэмэлт хэсгийг "саармагжуулах "ын тулд бид урвуу болон хувиргахгүй оролтын ашгийг тэнцвэржүүлэх хэрэгтэй.

Үүнийг хийхийн тулд бид оролтын дохиог шууд бус, харин Rin2, R1 хуваагчаар дамжуулж өгдөг (Зураг 9, B). Бид мөн тэдний нэрлэсэн утгыг 1 kOhm хүлээн авна. Одоо оп-ампроверт ордоггүй (мөн хувиргахгүй) оролтын үед +0.5 В-ын потенциал үүсэх ба гүйдэл дамжин урсах болно (мөн Rooc) Бидотор = Биоос  \u003d 0.5 мА, оп-амны гаралт 0 V. Fu-uh-тай тэнцүү хүчдэлтэй байх ёстой. Бид хүссэн зүйлдээ хүрсэн! Хэрэв хэлхээний хоёр оролтын дохиолол нь хэмжээ ба туйлшралд тэнцүү бол (энэ тохиолдолд +1 V, гэхдээ хасах 1 В ба бусад дижитал утгуудын хувьд ижил байх болно) оролтын дохионы зөрүүтэй тэнцүү тэг хүчдэлийг op-am-ийн гаралтын үед хадгална. Байна.

Энэ шалтгааныг хасах 1 В-ийн сөрөг туйлшралын дохиог урвуу оролт дээр суулгаж баталгаажуулна уу (Зураг 9, D). Үүний зэрэгцээ Бидотор = Биоос  \u003d 2 мА, үүний үр дүн +2 V. байх ёстой. Бүх зүйл батлагдсан! Гаралтын түвшин нь оролтын зөрүүтэй тохирч байна.

Мэдээжийн хэрэг Rin1 ба Rooc (тус тусад нь Rin2 ба R1) тэнцүү байгаа тохиолдолд бид олшруулалтыг хүлээн авахгүй болно. Үүнийг хийхийн тулд OS-ийн өмнөх ороомогуудын шинжилгээнд хийсэн шиг Rooos ба R1-ийн утгыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байна (би давтахгүй болно), хатуу чанд   харьцаа ажиглагдаж байна:

Roox / Rin1 \u003d R1 / Rin2. (4)

Энэхүү практик үйл ажиллагаанд оруулсан зүйл нь бидэнд ямар ашигтай вэ? Мөн бид гайхамшигтай шинж чанарыг олж авдаг: гаралтын хүчдэл нь оролтын дохионуудын үнэмлэхүй утгаас хамаардаггүй, хэрвээ тэдгээр нь бие биентэйгээ тэнцүү бол хэмжээ ба туйлшрал юм. Зөвхөн ялгаа (дифференциал) дохио гардаг. Энэ нь хоёуланд нь орцонд адилхан нөлөөлж буй интерференцийн арын дэвсгэр дээр маш бага дохиог олшруулах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, 50 Гц давтамжтай сүлжээний арын дэвсгэр дээрх динамик микрофоноос гарах дохио.

Гэсэн хэдий ч зөгийн балны энэ торхонд харамсалтай нь тосонд ялаа байдаг. Нэгдүгээрт, тэгш байдлыг (4) маш хатуу дагаж мөрдөх ёстой (аравны нэг, заримдаа хэдэн зуун хувь!). Эс тэгвэл хэлхээнд ажиллаж буй гүйдэл тэнцвэргүй байдал үүсэх тул зөрүүгээс гадна ("фазын") дохионууд, хосолсон ("фазын") дохиог бас олшруулна.

Эдгээр нэр томъёоны мөн чанарыг авч үзье (Зураг 10).

   Зураг. 10 Дохионы фазын ээлж

Сигналын үе шат нь тухайн цаг хугацааны гарал үүсэлтэй харьцуулахад дохионы гарал үүслийг бууруулж буйг харуулсан утга юм. Хугацааны лавлагаа ба хугацааны лавлагааг хоёуланг нь дур мэдэн сонгосон тул нэг үе шат үе үе  дохио нь физик утга агуулаагүй болно. Гэхдээ энэ хоёрын фазын ялгаа үе үе  дохио гэдэг нь физик утгатай хэмжигдэхүүн бөгөөд нөгөө дохиогоор харьцангуй удаашруулж байгааг илэрхийлдэг. Хугацааны эхлэл гэж юу байх нь хамаагүй. Хугацааны эхлэлийн хувьд та эерэг налуутай тэг утгыг авч болно. Та чадна - дээд тал нь. Бүх зүйл бидний хүчинд байдаг.

Зураг дээр. 9, эх үүсвэрийн дохио нь улаан, ногоон нь эх үүсвэртэй харьцуулахад ¼ -ээр солигдоно, цэнхэр нь хугацааны ½. Хэрэв бид улаан ба цэнхэр өнгийн муруйг Зураг дээрх муруйтай харьцуулж үзвэл. 2B, тэд харилцан бие биенээ харж болно урвууБайна. Ийнхүү "фазын дохио" нь цэг бүр дээр өөр хоорондоо давхцаж буй дохио, "антифазын дохио" юм. урвуу  хоорондоо харьцангуй.

Үүний зэрэгцээ үзэл баримтлал урвуу  ойлголтоос илүү өргөн үе шатучир нь сүүлийнх нь зөвхөн тогтмол давтагддаг, үе үе дохионд л хамаатай. Үзэл баримтлал урвуу аудио дохио, дижитал дараалал эсвэл тогтмол хүчдэл гэх мэт тогтмол бус үеийг оруулаад аливаа дохионд хамаарна. Нь үе шат  тууштай тоо байсан бол дохио нь дор хаяж тодорхой интервал дээр тогтмол байх ёстой. Үгүй бол үе ба үе хоёулаа математик хийсвэрлэл болж хувирдаг.

Хоёрдугаарт, Roo \u003d R1 ба Rin1 \u003d Rin2-ийн утгуудын тэгш байдал бүхий дифференциал оруулахад орших ба хувиргахгүй орцууд өөр өөр оролтын эсэргүүцэлтэй болно. Хэрэв урвуу дарааллын оролтын эсэргүүцлийг зөвхөн Rin1-ийн утгаар тодорхойлдог бол урвуу бус - утгуудаар тодорхойлно. тууштай  Rin2 ба R1-ийг оруулсан (op amp оролт нь одоогийн хэрэглээг бүү мартаарай?). Дээрх жишээн дээр эдгээр нь тус тусдаа 1 ба 2 kOhm байх болно. Хэрэв бид Rooc ба R1-ийг нэмэгдүүлж бүрэн хүчин чадалтай каскад авах юм бол ялгаа нь улам бүр нэмэгдэх болно. Ku \u003d 10 - тус тусад нь 1 кОм ба 11 кОм байна!

Харамсалтай нь практик дээр Rin1 \u003d Rin2 ба Roox \u003d R1 утгуудыг ихэвчлэн тогтоодог. Гэсэн хэдий ч энэ нь хоёуланд нь оролтын дохионы эх үүсвэр маш бага тохиолдолд л хүлээн зөвшөөрөгдөнө. гарах гарцБайна. Үгүй бол энэ өсгөгчийн үе шатанд оролтын эсэргүүцэлтэй хуваагчийг бий болгодог бөгөөд ийм "хуваагчдын" хуваах коэффициент өөр байх тул үр дүн нь тодорхой байна: ийм резистортой дифференциал өсгөгч нь ердийн горимтой (хосолсон) дохиог дарах чиг үүргээ гүйцэтгэхгүй. Байна.

Энэ асуудлыг шийдэх арга замуудын нэг нь опп-инвертер болон урвуу бус оролттой холбогдсон резисторуудын утгын тэгш бус байдал байж болно. Жишээлбэл, Rin2 + R1 \u003d Rin1. Өөр нэг чухал зүйл бол тэгш байдлыг чандлан дагаж мөрдөх явдал юм (4). Дүрмээр бол энэ нь R1-ийг хоёр резистор болгон хуваах замаар үр дүнд хүрдэг - тогтмол, ихэвчлэн хүссэн утгын 90% ба хувьсагч (R2), эсэргүүцэл нь хүссэн утгын 20% байдаг (Зураг 11, A).

   Зураг. 11 Дифференциал өсгөгч тэнцвэржүүлэх сонголтууд

Энэ замыг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг, гэхдээ дахин тэнцвэржүүлэх энэ аргаар, урвуу биш оролтын оролтын эсэргүүцэл бага зэрэг өөрчлөгдсөн ч гэсэн өөрчлөгддөг. Илүү тогтвортой сонголт бол тааруулагч эсэргүүцэл (R5) -ийг Rooc (цуврал зураг 11, B) цувралаар оруулах явдал юм, учир нь Rooc нь урвуу оролтын оролтын эсэргүүцлийг бүрдүүлэхэд оролцдоггүй. Хамгийн гол зүйл бол "А" (Roox / Rin1 \u003d R1 / Rin2) хувилбартай адилтгалын харьцааг хадгалах явдал юм.

Дифференциал шилжих ба давталтын талаар дурдахад бид нэг сонирхолтой хэлхээг тайлбарлахыг хүсч байна (Зураг 12).

   Зураг. 12 Шилдэг хувиргах / эргүүлэх бус давтагч хэлхээ

Оролтын дохиог хэлхээний оролтод (урвуу ба эргэлтгүй) хоёуланд нь нэгэн зэрэг ашиглана. Бүх резисторуудын утга (Rin1, Rin2 ба Rooc) бие биентэйгээ тэнцүү байна (энэ тохиолдолд бид тэдний бодит утгыг авч үздэг: 10 ... 100 kOhm). SA товчлууртай оп-оролтын оролтыг ердийн автобусанд хааж болно.

Түлхүүр хаалттай байрлалд (Зураг 12, A), Rin2 резистор нь хэлхээний ажиллагаанд оролцохгүй (зөвхөн гүйдэл нь "ашиггүй" болно) Биvkh2  дохионы эх үүсвэрээс нийтлэг автобус хүртэл). Бид авах урвуу дамжуулагч  хасах 1-тэй тэнцэх ашиг олдог (6-р зураг). Гэхдээ SA түлхүүр нээгдэх үед бид зураг авдаг (Зураг 12, B) хувиргагч бус давтагч  ашиг нь 1

Энэ хэлхээний ажиллах зарчмыг арай өөрөөр илэрхийлж болно. SA түлхүүр хаагдахад энэ нь хасах 1-ийг олдог урвуу өсгөгч шиг ажилладаг бөгөөд нээлттэй байх үед нэгэн зэрэг  (!) Орлого, хасах 1-р урвуу өсгөгчийн хувьд, +2-тэй урвуу бус өсгөгч шиг, хаанаас: Ku \u003d +2 + (–1) \u003d +1.

Энэ тохиолдолд энэ хэлхээг, жишээлбэл, дизайны үе шатанд оролтын дохионы туйлшрал нь мэдэгдэхгүй бол (төхөөрөмжийг тохируулахаас өмнө нэвтрэх боломжгүй мэдрэгчээс хэлж болно) ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч хэрэв та оролтын дохиог ашиглан хянагддаг транзисторыг (жишээ нь талбар-эффект) ашигладаг харьцуулагч  (бид энэ талаар доор ярих болно), бид авах болно синхрон илрүүлэгч  (синхрон шулуутгагч). Ийм схемийн тодорхой хэрэгжилт нь мэдээж үйлдлийн системийн ажилтай танилцахаас цааш үргэлжлэх бөгөөд бид үүнийг энд нарийвчлан авч үзэхгүй.

Одоо одоо оролтын дохионуудыг нэгтгэх зарчмыг авч үзье (Зураг 13, A), мөн тэр үед Рин ба Роузын эсэргүүцэл ямар утгатай байх ёстой вэ гэдгийг олж мэдэх болно.

   Зураг. 13 Урвуу дамжуулагчийн үйл ажиллагааны зарчим

Бид дээр дурдсан урвуу өсгөгчийг үндэс болгон авч үзье (5-р зураг), бид зөвхөн нэгийг холбодог, гэхдээ Rin1 ба Rin2 хоёр резисторыг оп-амп оролттой холбодог. Одоогийн байдлаар "боловсролын" зорилгоор бид бүх эсэргүүцэл, түүний дотор Rooc-ийг 1 kOhm-тэй тэнцүү эсэргүүцлийг авдаг. Rin1 ба Rin2 зүүн зүү дээр бид эдгээр резистороор дамжин 1 мА урсгалтай тэнцүү гүйдэл өгдөг (зүүнээс баруун тийш чиглэсэн сумаар харуулав). Урвуу оролтын үед (0 В) урвуу оролтын үед ижил потенциалтай байхын тулд оролтын гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү гүйдэл (1 мА + 1 мА \u003d 2 мА) нь эсрэг чиглэлд (сумаас зүүн тийш) чиглүүлсэн сумаар тэмдэглэсэн Rooc резистороор дамжих ёстой. ), түүний хувьд хасах 2 В хүчдэл байх ёстой.

Үүнтэй ижил үр дүнг (2 вольтын хүчдэл) хасах хүчийг оролтын өсгөгчийн оролтод хэрэглэвэл +2 V хүчдэл хэрэглэнэ, эсвэл Rin утга нь багасна, ж.нь. 500 Ом хүртэл. Rin2 резистор дээр хэрэглэсэн хүчдэлийг +2 В хүртэл нэмэгдүүлнэ (Зураг 13, B). Гаралт дээр бид хасах 3 В-ийн хүчдэл авдаг бөгөөд энэ нь оролтын хүчдлийн нийлбэртэй тэнцдэг.

Хоёр оролт байж болохгүй, гэхдээ хүссэн хэмжээгээр авах боломжтой. Энэ хэлхээний үйл ажиллагааны зарчим нь үүнээс өөрчлөгдөхгүй: ямар ч тохиолдолд гаралтын хүчдэл нь тооноос үл хамааран оп-амп-ийн урвуу оролтод холбогдсон резисторуудаар дамждаг гүйдэл (тэмдгийг харгалзан үзнэ үү!) Шууд пропорциональ байх болно.

Хэрэв урвуу холболтын оролтод +1 V ба хасах 1 В-тэй тэнцэх дохиог хэрэглэвэл (13-р зураг, B) тэдгээрийн дундуур урсаж буй урсгалууд эсрэг чиглэлтэй байх бөгөөд тэдгээр нь бие биенээ цуцалж, гаралт 0 В. байх болно. Энэ тохиолдолд Rooc резистороор дамжина. ямар ч гүйдэл урсахгүй. Өөрөөр хэлбэл, Rooc дагуу урсаж буй гүйдлийг алгебраар нэгтгэдэг оролт  гүйдэл.

Эндээс бас нэг чухал цэг гарч ирнэ: Бид жижиг оролтын хүчдэл (1 ... 3 В) ажиллаж байх үед өргөн хэрэглээний OA гаралт Rooc-ийн ийм гүйдлийг (1 ... 3 мА) хангах боломжтой байсан бөгөөд OA гаралттай холбогдсон ачааллын хувьд өөр зүйл үлдсэн байв. Гэхдээ оролтын дохионы хүчдэл зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээнд хүртэл (нийлүүлэлтийн хүчдэлтэй ойролцоо) нэмэгдсэн тохиолдолд бүх гаралтын гүйдэл Rooc руу шилжих болно. Ачаалалд юу ч үлдэхгүй. "Өөрөө" ажилладаг олшруулалтын каскад хэн хэрэгтэй вэ? Үүнээс гадна дөнгөж 1 kOhm-тай тэнцүү оролтын резисторуудын утгууд (тус тусад нь урвуу өсгөгчийн үе шатны оролтын импеденцийг тодорхойлно) нь дохионы эх үүсвэрийг хүчтэй ачаалж, тэдгээрийн дээгүүр хэт их гүйдэл шаарддаг. Иймээс бодит хэлхээнд Rooo-ийг нэрлэсэн утгаас хэт өндөр байлгахгүйн тулд эсэргүүцлийн Rin-ийг 10 kOhm-аас багагүй, харин 100 кОм-аас ихгүй байхаар сонгосон. Хэдийгээр эдгээр утга нь үнэмлэхүй биш боловч "эхний ойролцоо байдлаар" гэж хэлэхэд ойролцоо байдаг - энэ бүхэн тодорхой схемээс хамаарна. Ямар ч тохиолдолд энэхүү оп-амперийн хамгийн их гаралтын гүйдлийн 5 ... 10% -иас дээш гүйдэл Rooos-ээр дамжин өнгөрөх нь хүсээгүй зүйл юм.

Хураангуй дохиог хувиргахгүй оролтонд мөн ашиглаж болно. Энэ нь болж хувирдаг хувиргагчгүй наалдацБайна. Үндсэндээ ийм хэлхээ нь урвуу холбогчтой яг ижил ажиллах болно, түүний гаралт нь оролтын хүчдэлтэй шууд пропорциональ, оролтын резисторын нэрлэсэн утгатай урвуу хамааралтай дохио болно. Гэсэн хэдий ч практикт энэ нь бага бага ашиглагддаг, учир нь авч үзэх "тармуур" агуулдаг.

2-р дүрэм нь "тэгийн виртуал потенциал" -ын дагуу ажилладаг урвуу оролтод л хүчинтэй байдаг тул оролтын хүчдэлийн алгебрийн нийлбэртэй тэнцүү хувирахгүй байх боломж бий. Тиймээс оролтын аль нэгэнд байгаа оролтын хүчдэл нь нөгөө оролтын хүчдэлд нөлөөлнө. Хувиргахгүй оролтод "виртуал потенциал" байхгүй байна! Үүний үр дүнд бид нэмэлт цахилгаан хэлхээг ашиглах хэрэгтэй болно.

Өнөөг хүртэл бид байгаль орчныг хамгаалах систем бүхий OS-ийн схемүүдийг авч үзсэн. Хэрэв санал хүсэлтийг бүхэлд нь устгах юм бол юу болох вэ? Энэ тохиолдолд бид авах болно харьцуулагч  (Зураг 14), жишээ нь, оролтын хоёр потенциалыг үнэмлэхүй утгатай харьцуулдаг төхөөрөмж (англи үгнээс харьцуулах - харьцуулах). Түүний гаралтын үед дохионы аль нь нөгөөгөөсөө том байхаас хамаарч нийлүүлэлтийн хүчдэлийн аль нэгэнд ойртох хүчдэл гарч ирнэ. Ихэвчлэн оролтын дохиог оролтын аль нэгэнд, нөгөөг нь тогтмол хүчдэлтэй харьцуулдаг ("лавлах хүчдэл" гэж нэрлэдэг). Энэ нь тэг потенциалтай тэнцэх ямар ч байж болно (Зураг 14, B).

   Зураг. 14 Op amper-ийг харьцуулагч байдлаар асаах схем

Гэсэн хэдий ч бүх зүйл тийм ч сайн байдаггүй "Данийн хаант улсад" ... Орцуудын хоорондох хүчдэл тэг бол яах вэ? Онолын хувьд гаралт нь тэг байх ёстой, гэхдээ бодит байдал дээр - хэзээ чБайна. Хэрэв оролтын аль нэгнийх нь боломж нөгөөгийнхөөс бага зэрэг өндөр байгаа бол энэ нь харьцуулагчийн оролтыг зааж өгсөн санамсаргүй эвдрэлээс үүдэн эмх замбараагүй хүчдэлийн нэмэгдэл үүсгэхэд хангалттай юм.

Бодит байдал дээр аливаа дуу чимээ нь "чимээ шуугиантай" байдаг, учир нь төгс тохирох эсэхийг тодорхойлж болохгүй. Оролтын потенциалтай тэнцэх цэгийн ойролцоо бүсэд нэг тодорхой шилжүүлэгч биш харин харьцуулагчийн гарц дээр гаралтын дохионы багц гарч ирнэ. Энэ үзэгдэлтэй тэмцэхийн тулд харьцуулагчийн хэлхээг ихэвчлэн нэвтрүүлдэг гистерез  гаралтаас урвуу биш оролт руу сул эерэг PIC үүсгэх замаар (Зураг 15).

   Зураг. 15 PIC-ийн улмаас харьцуулагч дахь гистерезисийн зарчим

Энэ хэлхээний ажиллагааг шинжлье. Түүний хүчдэлийн хүчдэл нь ± 10 В байна (тэгш бүртгэлд зориулагдсан). Эсэргүүцэл Rin нь 1 kOhm, Rpos нь 10 kOhm юм. Дунд цэгийн потенциалыг урвуу оролтод нийлүүлсэн лавлагааны хүчдэл болгон сонгоно. Улаан муруй Rin (оролт) зүүн зүү рүү оролтын дохиог харуулна схемүүд  харьцуулагч), цэнхэр - оп-оролтын оролтын бус оролтын боломж ба ногоон - гаралтын дохио.

Оролтын дохио нь сөрөг туйлшралтай бол гарц нь сөрөг хүчдэл бөгөөд Rpos-ээр дамжуулж оролтын хүчдэлийг харгалзах резисторын утгуудтай урвуу харьцаатай нийлнэ. Үүний үр дүнд сөрөг утгыг бүхэлдээ 1 В-т хувиргасан оролтын боломж (үнэмлэхүй утгаараа) оролтын дохионы түвшингээс давж гарна. Хувиргагдаагүй оролтын потенциал нь урвуу дарааллын потенциалтай тэнцүү бол (оролтын дохионы хувьд энэ нь + 1 В байх болно) оп-гаралтын хүчдэл сөрөг туйлшралаас эерэг болж шилжиж эхэлнэ. Урвуу бус оролтын нийт потенциал эхэлнэ нуранги ийм шилжих үйл явцыг дэмжиж, улам бүр эерэг болно. Үүний үр дүнд харьцуулагч нь оролт болон лавлагааны дохионы дуу чимээ бага зэрэг хэлбэлзлийг "анзаардаггүй" бөгөөд энэ нь шилжих үед хувирахгүй оролтын үед боломжит "алхам" -аас бага зэрэг далайцтай бага хэмжээтэй олон захиалга байх болно.

Оролтын дохио буурах үед харьцуулагчийн гаралтын дохио нь 1 В. оролтын хүчдэл дээр дахин эргэлддэг. Бидний тохиолдолд 2 В-тэй тэнцүү байгаа харьцуулагчийн гаралтад хүргэдэг оролтын дохионы түвшингийн зөрүүг нэрлэнэ. гистерезБайна. Ринтэй харьцуулахад Rpos-ийн эсэргүүцэл их байх (POS-ийн гүн бага), шилжүүлэх гистерезис бага байх болно. Тэгэхээр, Rpos \u003d 100 кОхм үед энэ нь ердөө 0.2 В байх болно, Rpos \u003d 1 MΩ үед 0.02 V (20 мВ) болно. Гистерезис (PIC-ийн гүн) нь тодорхой хэлхээний харьцуулагчийн бодит ажиллагааны нөхцөл дээр үндэслэн сонгогддог. 10 мВ-т олон, аль хэсэгт нь - 2 В цөөн байх болно.

Харамсалтай нь, бүх op amp биш, бүх тохиолдолд харьцуулагч болгон ашиглах боломжгүй байдаг. Аналог ба дижитал дохиог хооронд нь тааруулахын тулд тусгай харьцуулалтын хэлхээг ашиглах боломжтой. Тэдгээрийн зарим нь дижитал TTL-микро схемүүд (597CA2), зарим хэсэг нь дижитал ESL-микро схемүүд (597CA1) -тэй холбогдохоор мэргэшсэн боловч дийлэнх нь гэгддэг "Өргөн хэрэглээтэй харьцуулагч" (LM393 / LM339 / K554CA3 / K597CA3). Оп-амп-аас тэдний гол ялгаа нь нээлттэй коллекторын транзистор дээр хийгддэг гаралтын үе шатны тусгай төхөөрөмж юм (Зураг 16).

   Зураг. 16 Өргөн хүрээтэй харьцуулагчийн гаралтын үе шат
   ба ачааллын резистортой холбогдсон холболт

Энэ нь гаднах хэрэглээг шаарддаг ачааллын эсэргүүцэл  (R1) бөгөөд үүнгүйгээр гаралтын дохио нь өндөр (эерэг) гаралтын түвшинг бүрдүүлэх боломжгүй юм. Ачаалал эсэргүүцэгч холбогдсон хүчдэл + U2 нь харьцуулалтын чипийн тэжээлийн хүчдэл + U1-ээс өөр байж болно. Энэ нь энгийн арга замаар хүссэн түвшний гаралтын дохиог өгөх боломжийг олгодог - TTL эсвэл CMOS эсэхээс үл хамааран.

Тэмдэглэл Ихэнх харьцуулагчид, жишээлбэл, хос LM393 (LM193 / LM293) эсвэл хэлхээнд яг ижил боловч дөрвөлжин LM339 (LM139 / LM239) гаралтын үе шат транзисторын ялгаруулагч нь сөрөг хүчний гаралттай холбогддог бөгөөд энэ нь тэдний хамрах хүрээг тодорхой хэмжээгээр хязгаарладаг. Үүнтэй холбогдуулан LM31 (LM111 / LM211) хэмжигч нь дотоодын 521 / 554CA3 бөгөөд үүнтэй харьцуулахад гаралтын транзисторын коллектор ба ялгаруулагч нь тус тусдаа гардаг бөгөөд энэ нь харьцуулагчийн өөрөө нийлүүлэлтийн хүчдэлээс бусад хүчдэлтэй холбогдож болох юм. Үүний цорын ганц бөгөөд харьцангуй сул тал бол 8 зүүтэй (заримдаа 14 зүүтэй) багцад л ганц байдаг.

Өнөөг хүртэл бид оролтын дохиог Rin, i.e-ээр дамжуулан оролт (ууд) руу оруулсан хэлхээг авч үзсэн. бүгд байсан хөрвүүлэгч  оролт дахь хүчдэл  амралтын өдөр хурцадмал байдал  адилхан. Энэ тохиолдолд оролтын гүйдэл Rin-ээр дамждаг. Хэрэв түүний эсэргүүцлийг тэг рүү авбал юу болох вэ? Хэлхээ нь дээр дурдсан урвуу өсгөгчтэй яг ижил байдлаар ажиллах болно, зөвхөн дохионы эх үүсвэрийн гаралтын дамжуулалт (Rout) нь Rin болж үйлчилнэ, бид авах болно дамжуулагч  оролт одоогийн   дотор  амралтын өдөр хурцадмал байдал  (Зураг 17).

   Зураг. 17 Үйлдлийн систем дэх хүчдэлийг хувиргах гүйдлийн схем

Урвуу оролтын потенциал нь урвуу ороогүйтэй ижил байдаг (энэ тохиолдолд энэ нь “виртуал тэг” болно), бүх оролтын гүйдэл ( Бидотор) нь дохионы эх үүсвэр (G) болон оп-амп гаралтын хооронд Rooc-ээр урсах болно. Ийм хэлхээний оролтын утга нь тэгтэй ойролцоо байгаа бөгөөд энэ нь хэмжигдсэн хэлхээний дагуу урсах гүйдэлд бараг нөлөөлөхгүй бөгөөд үүн дээр суурилсан микро / миллиамметрийг бий болгох боломжийг олгодог. Магадгүй цорын ганц хязгаарлалт нь оп-амп-ийн зөвшөөрөгдөх оролтын хүчдэлийн хэмжээ бөгөөд үүнийг хэтрүүлэх ёсгүй. Үүнийг ашигласнаар, жишээ нь, фотодиодын гүйдлийн шугаман хувиргагчийг хүчдэл болон бусад олон хэлхээнд хийж болно.

Бид үйлдлийн системийн үйл ажиллагааны үндсэн зарчмуудыг түүнийг оруулах янз бүрийн схемд судалсан. Нэг чухал асуулт хэвээр байна: тэдний хоол тэжээл.

Дээр дурдсанчлан, op-amp нь ердөө 5 зүүтэй байдаг: хоёр оролт, гаралт, хоёр цахилгаан зүү, эерэг ба сөрөг. Ерөнхий тохиолдолд биполяр хүчийг ашигладаг, өөрөөр хэлбэл цахилгаан эх үүсвэр нь боломжит гурван гаралттай байдаг: + U; 0; –У.

Дахин хэлэхэд бид дээрх бүх зургийг анхааралтай авч үзээд үйлдлийн систем дэх дунд цэгийн тусдаа гарцыг олж харах болно ҮГҮЙ ! Тэдний дотоод хэлхээний ажиллагааны хувьд энэ нь ердөө л шаардлагагүй юм. Зарим хэлхээнд эргэлтгүй оролтыг дунд цэг дээр холбосон боловч энэ нь дүрэм биш юм.

Тийм учраас хэт их дийлэнх нь   орчин үеийн op amps нь цахилгаан үүсгэхэд зориулагдсан ГАНЦ ХУГАЦАА эрч хүчтэй байна! Хэрэв бид үүнийг зураг дээр дүрсэлсэн бөгөөд ийм тууштай дүрсэлсэн бол яагаад бидэнд хоёрдогч тэжээл хэрэгтэй вэ? Гэсэн логик асуулт гарч ирнэ.

Энэ нь зүгээр л гарч байна маш тухтай байна  практик зорилгоор дараахь шалтгаанаар хэрэглэнэ.

A) Ачаалал дамжин өнгөрөх хүчдэлийн хангалттай гүйдэл ба хэмжигдэхүүнийг хангах (Зураг 18).

   Зураг. 18 Оп-ам нийлүүлэх янз бүрийн сонголттой ачаалал дамжуулж байгаа гүйдлийн урсгал

Одоогийн байдлаар бид зурагт үзүүлсэн хэлхээний оролтыг (ба OOS) авч үзэхгүй болно ("хар хайрцаг"). Оролтын синусоид дохиоллын зарим хэлбэрийг (график дээрх хар синусоид) оролттой бөгөөд гаралт нь график дээрх оролтын өнгөний синусоидтай харьцуулахад нэмэгдсэн ижил синусоид бус дохио гэдгийг хүлээн зөвшөөрнө.

Ачааллыг R холбоход op-am-ийн гаралт ба цахилгаан хангамжийн холболтын дунд цэг (GB1 ба GB2) хооронд - Зураг. 18А, гүйдэл нь дунд цэг (тэгш улаан, цэнхэр хагас долгион) -тай холбоотойгоор ачааллыг тэгш хэмтэйгээр урсдаг бөгөөд түүний далайц хамгийн их, хүчдэлийн далайц нь Rload дээр байдаг. бас боломжтой хамгийн их хэмжээ - энэ нь бараг л хүчдэлийн хүчдэлд хүрч чадна. Харгалзах туйлшралын тэжээлийн эх үүсвэрээс гүйдэл нь Rnag op-amp-ээр дамжин хаагддаг. мөн цахилгаан эх үүсвэр (холбогдох чиглэлд гүйдлийн урсгалыг харуулсан улаан, цэнхэр шугамууд).

Оп-амп цахилгаан тэжээлийн дотоод эсэргүүцэл маш бага тул ачаалал дамжин өнгөрөх гүйдэл нь зөвхөн түүний эсэргүүцэл, хамгийн ихдээ 25 мА гаралтын хамгийн их хүчдэлээр хязгаарлагддаг.

Оп-амполиполяр хүчдэлтэй адил үед нийтлэг автобус  ихэвчлэн цахилгаан эх үүсвэрийн сөрөг (хасах) туйлыг сонгосон бөгөөд үүнийг хоёр дахь ачааллын терминал холбодог (Зураг 18, \u200b\u200bB). Одоо ачаалал дамжих гүйдэл нь зөвхөн нэг чиглэлд урсаж болно (улаан шугамаар харуулсан), хоёрдахь чиглэл нь зүгээр л хаашаа ч гарахгүй. Өөрөөр хэлбэл ачаалал дамжих гүйдэл нь тэгш бус (импульс) болдог.

Энэ сонголтыг муу гэж тодорхой үнэлэх боломжгүй юм. Хэрэв ачаалал бол динамик толгой юм бол түүний хувьд энэ нь хоёрдмол утгагүй юм. Гэсэн хэдий ч оп-ампп болон цахилгаан автобусны нэг (ихэвчлэн сөрөг туйлшралтай) гаралтын хоорондох ачааллыг хооронд нь холбож өгөх нь зөвшөөрөгдсөн төдийгүй цорын ганц боломжтой зүйл юм.

Гэсэн хэдий ч ачаалал дамжин урсаж байгаа гүйдлийн тэгш хэмийг хангах шаардлагатай бол та оп-амперийн гаралтаас конденсатор C1-ээр цайрдсан байх ёстой (Зураг 18, \u200b\u200bB).

B) Урвуу оролтын шаардлагатай гүйдлийг хангах бэхэлгээ  зарим руу нэвтрэх дохио дур зоргоороо сонгогдсон  түвшин хүлээн зөвшөөрсөн  лавлагааны хувьд (тэг) - шууд гүйдлийн хувьд op-amp ажиллагааны горимыг тохируулах (Зураг 19).

   Зураг. 19 Оролтын эх үүсвэрийг янз бүрийн op-amp цахилгаан тохируулгатай холбож өгдөг

Одоо бид ачааллын холболтыг авч үзэхгүйгээр оролтын эх үүсвэрүүдийн холболтын сонголтыг авч үзье.

Дээрх схемүүдийг шинжлэхдээ урвуу болон урвуу бус оролтыг цахилгаан тэжээлийн холболтын дунд хэсэгт холбоно (Зураг 19, A). Хэрэв хувирдаггүй гүйдлийн оролт нь дунд цэгийн потенциалыг ашигладаггүй бөгөөд зүгээр л хүлээн авбал цувралаар холбогдсон дохионы эх үүсвэр (G) ба Rin-ээр дамжуулж, гүйдэл нь холбогдох цахилгаан эх үүсвэрээр дамжин урсдаг! Оролтын гүйдэлтэй харьцуулахад тэдгээрийн дотоод эсэргүүцэл бараг байхгүй (Rin-ээс бага хэмжээтэй олон захиалга), энэ нь нийлүүлэлтийн хүчдэлд бараг нөлөөлдөггүй.

Ийнхүү op-amip-ийн нэгдмэл хангамжаар R1R2 хуваагчийг ашиглан түүний урвуу оролтонд нийлүүлсэн потенциалыг төгс бүрдүүлэх боломжтой болно (Зураг 19, B, C). Энэ хуваагчийн ердийн эсэргүүцлийн зэрэглэл нь 10 ... 100 кОц байна, доод (нийтлэг сөрөг автобусанд холбогдсон) нь цахилгаан хангамжийн долгионы нөлөөллийг потенциалаар багасгахын тулд конденсаторыг 10 ... 22 микрофарадаар хөдөлгөх нь зүйтэй юм. хиймэл   дунд цэг.

Гэхдээ дохионы эх үүсвэр (G) нь ижил оролтын гүйдлийн улмаас хиймэл дунд цэг рүү холбогдох нь туйлын хүсээгүй юм. Тооцоолъё. R1R2 \u003d 10 kOhm ба Rin \u003d 10 ... 100 kOhm хуваагчтай байсан ч оролтын гүйдэл Бидотор  хамгийн багаар бодоход энэ нь 1/10, хамгийн муу нь хуваагчаар дамждаг гүйдлийн 100% хүртэл байх болно. Иймд оролтын дохиогоор хослуулан (фазаар) хувиргахгүй оролтын потенциал нь “хөвөх болно”.

Энэ асаалттай үед DC дохионы олшруулалт хийх явцад оролтын нөлөөллийг арилгахын тулд R3R4 резистороор үүссэн тусдаа хиймэл дунд цэгийг дохиоллын эх үүсвэрт байрлуулах хэрэгтэй (Зураг 19, B), эсхүл AC дохио сайжруулбал дохионы эх үүсвэрийг галван байдлаар задална. конденсатор С2-ийн урвуу оролтоос (Зураг 19, B).

Дээрх схемүүдэд (18-р зураг, 19) бид гаралтын дохио нь цахилгаан эх үүсвэр эсвэл хиймэл дунд цэгийн аль алиных нь хувьд тэгш хэмтэй байх ёстой гэж тэмдэглэх нь зүйтэй. Бодит байдал дээр энэ нь үргэлж шаардлагатай байдаггүй. Ихэнх тохиолдолд гаралтын дохио нь эерэг эсвэл сөрөг туйлтай байх шаардлагатай байдаг. Тиймээс цахилгаан эх үүсвэрийн эерэг ба сөрөг туйлууд үнэмлэхүй утгаараа ижил байх нь туйлын чухал биш юм. Тэдгээрийн нэг нь нөгөөгөөсөө үнэмлэхүй бага байх магадлалтай - зөвхөн OS-ийн хэвийн ажиллагааг хангах үүднээс.

"Аль нь вэ?" Гэсэн логик асуулт гарч ирнэ. Үүнд хариулахын тулд оролтын болон гаралтын op-amp дохиоллын зөвшөөрөгдөх хүчдлийн хүрээг товч авч үзье.

Ямар ч оп-ампп-ийн хувьд гаралтын потенци нь эерэг цахилгаан автобусны потенциалаас их байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, гаралтын хүчдэл нь нийлүүлэлтийн хүчнээс давж гарах боломжгүй юм. Жишээлбэл, OPA277 op amp-ийн хувьд ачааллын эсэргүүцэл нь 10 kOhm-ийн хүчдэл нь эерэг тэжээлийн автобусны хүчдэлээс 2 V-ээс бага, сөрөг энергийн автобус 0.5 V-ээс бага байвал оп-амны гаралтын хүрч чадахгүй байгаа эдгээр "үхсэн бүс" -ийн өргөн нь хэд хэдэн хэмжээнээс хамаарна. гаралтын үе шатны хэлхээ, ачааллын эсэргүүцэл гэх мэт хүчин зүйлүүд. Үхсэн бүсүүд хамгийн бага байдаг, жишээлбэл, 10 кΩ ачаалалтай (OPA340-ийн хувьд) автобусны хүчдэлээс 50 мВ хүртэл хүч чадалтай байдаг. Опампын энэ шинж чанарыг төмөр замаас төмөр зам гэж нэрлэдэг (R2R).

Нөгөө талаас, өргөн хэрэглээний op amps-ийн хувьд оролтын дохиолол нь нийлүүлэлтийн хүчдэлээс хэтрэхгүй байх ёстой бөгөөд зарим хүмүүсийн хувьд 1.5 ... 2 V.-ээс бага байх ёстой. Гэхдээ оролтын үе шаттай тодорхой хэлхээний опп-ууд байдаг (жишээ нь ижил LM358 / LM324) энэ нь зөвхөн сөрөг хүчний төвшинд төдийгүй, 0.3 В-ээс "хасах" боломжтой бөгөөд энэ нь ердийн сөрөг автобусаар олон полиполол ашиглан тэдний хэрэглээг ихээхэн хөнгөвчилдөг.

Эцэст нь хэлэхэд эдгээр "аалзны алдаанууд" -ийг олж харцгаая. Та ч гэсэн хурхирч, долоох боломжтой. Би зөвшөөрч байна. Эхлэгчдийн сонирхогчийн хувьд хамгийн түгээмэл сонголтуудыг авч үзье. Ялангуяа та хуучин тоног төхөөрөмжөөс op-amp-ийг гагнах хэрэгтэй бол.

Өөрийгөө өдөөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд давтамжийг залруулахын тулд гадаад хэлхээг шаардагддаг хуучин загваруудын op-amps-ийн хувьд нэмэлт дүгнэлт гарсан нь онцлог шинж чанартай байв. Үүнээс болж зарим оп-тог нь 8 зүүтэй хайрцганд "таарч" чадаагүй (Зураг 20, A), 12 зүү дугуй дугуй шилэн дээр хийсэн, жишээлбэл K140UD1, K140UD2, K140UD5 (Зураг 20, B) эсвэл 14 зүү DIP багц, жишээлбэл, K140UD20, K157UD2 (Зураг 20, C). DIP товчлол нь Англи хэлний "Dual In Line Package" гэсэн үгний товчлол бөгөөд "хоёр талт терминалын багц" гэж орчуулагдана.

Бөөрөнхий металл шилэн хайрцгийг (Зураг 20, A, B) 70-аад оны дунд үе хүртэл импортын оп-ампийн гол нэрийн нэг болгон ашигладаг байсан ба 80-аад оны дунд үеэс дотоодын опп-ампуудад ашигладаг байсан бөгөөд одоо үүнийг гэгддэг. "Цэргийн" өргөдөл ("5-р хүлээн авалт").

Заримдаа дотоод оп-ампуудыг одоогийн байдлаар нэлээд "экзотик" тохиолдлуудад байрлуулсан байдаг: K284UD1 эрлийз (15-р зураг, D) хэлбэртэй 15 зүү тэгш өнцөгт төмөр шилийг байрлуулсан бөгөөд гол нь энэ тохиолдолд нэмэлт 15-р гарц байсан бөгөөд бусад. Үнэн бол OS-д тэдгээрийг байрлуулахад чиглэсэн 14 зүүтэй тохиолдлууд (20-р зураг, D) би өөрөө биечлэн уулзаж амжаагүй байна. Тэд дижитал хэлхээнд ашиглагдаж байсан.

   Зураг. Орон сууцны үйл ажиллагааны 20 өсгөгч

Орчин үеийн опаматорууд нь ихэнхдээ чип дээр шууд залруулах хэлхээг агуулдаг бөгөөд энэ нь хамгийн бага тооны дүгнэлт гаргах боломжийг олгосон (жишээ нь, нэг опампад зориулж 5 зүү SOT23-5 - Зураг 23). Ингэснээр хоёр, дөрвөн бие даасан (нийтлэг цахилгаан гүйдэлээс бусад) нэг ампулыг нэг орон сууцанд нэг чип дээр хийсэн.

   Зураг. 21 Гаралтын угсрах орчин үеийн оппер хоёр давхар эгнээний хуванцар хашлага (DIP)

Заримдаа та 8 эгнээ (22-р зураг) эсвэл 9 зүүтэй багц (SIP) - K1005UD1 дээр байрладаг оп-ампуудыг олж болно. SIP товчлол нь Англи хэлний "Single In Line Package" гэсэн үгийн товчлол бөгөөд "нэг талт зүү багц" гэж орчуулагддаг.

   Зураг. 22 Гаралтын угсармал хоёр өсгөгч хоёр эгнээтэй хуванцар орон сууц (SIP-8)

Тэдгээр нь самбар дээрх эзлэх зайг багасгахаар бүтээгдсэн боловч харамсалтай нь тэд "хоцорчээ": энэ үед SMD (Гадаргууг угсрах төхөөрөмж) -ийг самбарын замд шууд гагнах замаар өргөн ашигладаг байв (Зураг 23). Гэсэн хэдий ч эхлэгчдэд тэдний хэрэглээ ихээхэн бэрхшээл учруулдаг.

   Зураг. Орчин үеийн импортын гадаргуутай холбох бүрхүүлийн 23 бүрхүүл (SMD)

Маш олон удаа ижил микросхемийг үйлдвэрлэгч өөр өөр тохиолдолд "багцлах" боломжтой байдаг (Зураг 24).

   Зураг. 24 Өөр өөр тохиолдолд ижил микрочип байрлуулах сонголтууд

Бүх микро схемүүдийн олдворууд гэж нэрлэгддэг хэсгүүдийг тоолж, дараалсан дугаарладаг Гаралтын байршлыг 1 тоогоор илэрхийлэх "Түлхүүр" (Зураг 25). Дотроо аль ч   хэрвээ та хэргийн дүгнэлтийг байрлуулсан бол Өөрийнхөөсөө би, тэдний тоо нэмэгдсээр байна эсрэг цагийн зүүний дагуу!

   Зураг. 25 Ашиглалтын өсгөгчийн холболт
   янз бүрийн тохиолдолд (pinout), дээд харах;
   дугаарлах чиглэлийг сумаар зааж өгсөн болно

Бөөрөнхий металл шилэн тохиолдолд түлхүүр нь хажуугийн цухуйсан хэлбэртэй байдаг (Зураг 25, A, B). Энэ түлхүүрийн байршлаас харахад асар том тармуур боломжтой! Дотоодын 8 зүүтэй тохиолдолд (302.8) түлхүүр нь эхний гаралтын эсрэг байрладаг (25-р зураг, A), импортын TO-5-т найм дахь гаралтын эсрэг байрладаг (25-р зураг, B). 12-хар тугалгатай тохиолдолд дотоод (302.12) ба импортын аль алинд нь түлхүүр байрладаг хоорондох  эхний ба 12-р дүгнэлт.

Ихэвчлэн дугуй шилэн ба DIP тохиолдолд хоёуланд нь урвуу оролтыг 2-р гаралтад, 3-р оролтын хувиргагдаагүй оролтыг, 6-р гаралтыг хасах, 4-р хасах хасах, 4-р цахилгаан хангамж дээр холбодог. 7 дахь Гэсэн хэдий ч OU K140UD8, K574UD1-ийн төгсгөлд үл хамаарах зүйлүүд байдаг (өөр нэг "тармуур" боломжтой!). Тэдгээрийн дунд дүгнэлтийг дугаарлаж буй байдал нь бусад бүх төрлийн хувьд хүлээн зөвшөөрөгдсөн харьцуулахад цагийн зүүний эсрэг нэг шилждэг. эдгээр нь импортын барилгуудын адил дүгнэлттэй холбогддог (Зураг 25, B), дугаарлалт нь дотоодынхтой тохирч байна (Зураг 25, A).

Сүүлийн жилүүдэд нийтийн хэрэгцээнд зориулагдсан олон нийтийн байгууламжийн дийлэнх хуванцар тохиолдолд байрлуулсан (Зураг 21, 25, V-D). Эдгээр тохиолдолд түлхүүр нь эхний терминалын эсрэг талын завсарлага (цэг), эсвэл эхний ба 8-р (DIP-8) эсвэл 14-р (DIP-14) терминалын хоорондох зүсэлт, эсвэл төгсгөлийн эхний хагаст дам нуруу байна. 21, дунд нь). Эдгээр тохиолдлуудад хийсэн дүгнэлтүүдийн дугаарлалт нь цааш үргэлжилдэг эсрэг цагийн зүүний дагуу  дээрээс харахад (өөрийнхөө дүгнэлт).

Дээр дурдсанчлан дотоод залруулга бүхий опампууд нь зөвхөн таван гарцтай байдаг бөгөөд эдгээрээс зөвхөн гурван (хоёр оролт ба гаралт) тус бүр нь опам бүрт хамаардаг. Ингэснээр хоёр бүрэн бие даасан опп-амп (нэмэх ба хасах хүчээс бусад нь хоёр ч шил шаардагдана) 8 зүүтэй багцад нэг чип дээр (25-р зураг, D), тэр ч байтугай дөрөв нь 14 зүү бүхий багцад байрлуулах боломжтой болсон. 25, D). Үүний үр дүнд одоогийн байдлаар ихэнх опамууд нь дор хаяж хоёрдогч, жишээлбэл TL062, TL072, TL082, хямд, энгийн LM358 гэх мэт үйлдвэрлэгддэг. Эдгээр нь дотоод бүтэцтэй яг ижил боловч дөрвөн хэлбэртэй байдаг - TL064, TL074, TL084, LM324.

LM324 (K1401UD2) -ны дотоод аналогын хувьд өөр нэг "тармуур" байдаг: хэрвээ LM324-т нэмэх нь 4-р гаралтад, 11-р хасах тохиолдолд K1401UD2-т бол өөр арга юм: нэмэх нь 11-р гаралтад гардаг ба хасах - 4-нд. Гэсэн хэдий ч энэ ялгаа нь утсандаа ямар ч бэрхшээл үүсгэдэггүй. Оп-амп терминалуудыг засах цэг нь бүрэн тэгш хэмтэй байдаг тул та хэргийг 180 градус эргүүлэх хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр 1-р зүү 8-р байрыг эзэлнэ. Тэгээд л тэр.

Импортын оп-амп (ба зөвхөн op amps) -ийг тэмдэглэхтэй холбоотой хэдэн үгс. Эхний 300 дижитал тэмдэглэгээний хэд хэдэн бүтээн байгуулалтын хувьд чанарын бүлгийг тоон кодын эхний орон гэж тодорхойлох нь заншил болжээ. Жишээлбэл, LM158 / LM258 / LM358 op-amp, LM193 / LM293 / LM393 харьцуулагчид, TL117 / TL217 / TL317 тохируулгатай гурван зүү тогтворжуулагч гэх мэт нь дотоод бүтцэд бүрэн ижил боловч температурын хувьд ялгаатай. LM158 (TL117) -ийн хувьд температурын хязгаар нь хасах 55-аас + 125 ... 150 градус ("байлдааны" эсвэл цэргийн хүрээ гэж нэрлэгддэг), LM258 (TL217) хувьд - хасах 40-ээс +85 градус хүртэл ("үйлдвэрлэлийн" хүрээ) болон LM358 (TL317) хувьд - 0-ээс +70 хэм хүртэл ("гэр" муж). Үүний зэрэгцээ тэдний үнэ нь ийм зэрэглэлтэй бүрэн нийцэхгүй байх эсвэл бага зэрэг ялгаатай байх боломжтой ( үнэлж баршгүй үнийн арга замууд!). Тиймээс та эхний ангийн "гурвыг" хөөж гаргах биш, эхлэгчдийн "халаасанд" гэсэн тэмдэглэгээ бүхий зүйлийг худалдаж авч болно.

Эхний гурван зуун дижитал тэмдэглэгээ дууссаны дараа найдвартай байдлын бүлгүүдийг үсгүүдээр тэмдэглэв. Үүний утга нь эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн өгөгдлийн хүснэгтэд шифрлэгдсэн байна (Өгөгдлийн хүснэгт нь шууд "өгөгдлийн хүснэгт" гэж орчуулагддаг).

Дүгнэлт

Тиймээс бид op-amp үйлдлийн "цагаан толгой" -г судалж, харьцуулагчдыг бага зэрэг барьж авав. Дараа нь та эдгээр "үсэг" -ээс үг, өгүүлбэр, бүх утгатай "найрлага" (ажлын схем) нэмж сурах хэрэгтэй.

Харамсалтай нь "Маш их зүйлийг тэврэх боломжгүй юм." Хэрэв энэ нийтлэлд танилцуулсан материал нь эдгээр "хар хайрцаг" хэрхэн ажилладагийг ойлгоход тусалсан бол тэдгээрийн "дүүргэх", дүн шинжилгээ, оролт, шилжилтийн шилжилтийн нөлөөллийг нарийвчлан судлах нь илүү дэвшилтэт судалгааны ажил юм. Энэ талаархи мэдээллийг одоо байгаа олон янзын зохиол дээр нарийвчлан, нарийвчлан бичсэн болно. Өвөө Уильям Окхамын хэлснээр: "Та аж ахуйн нэгжийг шаардлагатай хэмжээнээс хэтрүүлж болохгүй." Аль хэдийн сайн тайлбарласан зүйлийг давтах шаардлагагүй болно. Та залхуурах хэрэггүй бөгөөд үүнийг унших хэрэгтэй.

  11. http://www.texnic.ru/tools/lekcii/electronika/l6/lek_6.html

Дараа нь би чөлөө, хүндэтгэл г.м.-ээр чөлөө авч болно Алексей Соколюк ()