Metoda bazë e analizës për amplifikatorët operativë: qark virtual i hapur, qark i shkurtër virtual. Për qarqet e panjohura të aplikimit të amplifikatorëve operativë, përdorni këtë metodë bazë të analizës.
Amplifikatorët operativë janë pajisje të përdorura gjerësisht. Kur lidhen me rrjete të përshtatshme reagimi, ato mund të përdoren si amplifikatorë precizë AC dhe DC, filtra aktivë, oscilatorë dhe krahasues tensioni.
- Zbatimi i amplifikatorëve operativë në filtrimin aktiv
Figura më sipër është një qark tipik filtri aktiv (qarku Saron-Kayl, një lloj qarku Butterworth). Avantazhi i filtrimit aktiv është se mund të bëjë që sinjalet më të mëdha se frekuenca e ndërprerjes të zvogëlohen më shpejt, dhe karakteristikat e filtrimit nuk kërkojnë kapacitet dhe rezistencë të lartë.
Pikat e projektimit të këtij qarku janë: në kushtin e përmbushjes së frekuencës së duhur të ndërprerjes, vlerat e rezistencës së R233 dhe R230 duhet të zgjidhen sa më të qëndrueshme të jetë e mundur, dhe kapaciteti i C50 dhe C201 duhet të zgjidhet si i qëndrueshëm (kur vlerat e rezistencës dhe kapacitetit të qarkut RC me dy faza janë të barabarta, quhet qark Saron-Kayl), në mënyrë që llojet e pajisjeve të mund të normalizohen duke përmbushur performancën e filtrimit. Midis tyre, rezistori R280 parandalon pezullimin e hyrjes, gjë që do të shkaktojë dalje jonormale të amplifikatorit operativ.
Tre qarqet më të përdorura të filtrit aktiv të nivelit të ulët të rendit të dytë për filtrim janë: Butterworth, kurba në rënie monotone, e sheshtë dhe kurba më e lëmuar;
Më i përdoruri në filtrimin me kalim të ulët të Butterworth është qarku Saron-Kayl, i cili është qarku i simuluar.
Për një filtër, duhet të dini frekuencën e tij të ndërprerjes, ose mund të shkruani funksionin e transferimit dhe përgjigjen ndaj frekuencës.
Nëse filtri ka edhe një funksion amplifikimi, duhet të dini fitimin e filtrit.
Kur vlerat e rezistencës dhe kapacitetit të qarkut RC me dy faza janë të barabarta, ky quhet qark Serenka. Një reagim negativ futet në qarkun aktiv të rendit të dytë për të bërë që tensioni i daljes të bjerë me shpejtësi në diapazonin e frekuencave të larta.
Fitimi i brezit të kalimit të qarkut të filtrit të kalimit të ulët aktiv të rendit të dytë është 1+Rf/R1, që është i njëjtë me qarkun e filtrit të kalimit të ulët të rendit të parë;
Vini re se njësia e m është ohm dhe njësia e N është u
Pra, frekuenca e ndërprerjes llogaritet të jetë
Chebyshev, duke u prishur me shpejtësi, por me valëzime në brezin e kalimit;
Bessel (eliptik), zhvendosja e fazës është proporcionale me frekuencën, dhe vonesa e grupit është në thelb konstante.
2. Zbatimi i amplifikatorit operativ në krahasuesin e tensionit
Ky qark është në fakt një kombinim i një krahasuesi me kryqëzim zero dhe një qarku përforcues të thellë.
Dalja amplifikohet nga (1+R292/R273). Sa më i lartë të jetë faktori i amplifikimit, aq më e pjerrët është skaji në rritje i valës katrore.
Ekziston gjithashtu një vlerë rezistence e komponentit kyç në këtë qark që duhet t'i kushtohet vëmendje, që është R275, e cila përcakton shpejtësinë në rritje të valës katrore.
3. Projektimi i qarkut të burimit të rrymës konstante
Siç tregohet në figurë, procesi i analizës së parimit të rrymës konstante është si më poshtë:
U5B (amplifikatori i operacionit më i ulët në figurën e mësipërme) është një ndjekës tensioni, kështu që V1=V4;
Sipas parimit të lidhjes së shkurtër virtuale të amplifikatorit operacional, për amplifikatorin operacional U4A (amplifikatori operacional i sipërm në figurën e mësipërme): V3=V5;
Duke kombinuar ekuacionet e mësipërme, marrim:
Kur tensioni referues Vref është i fiksuar në 1.8V, rezistori R30 është 3.6, dhe rryma dalëse është konstante në 0.5mA.
Ky qark burimi me rrymë konstante mund të përdoret për të projektuar burime me rrymë konstante të rrymave të tjera. Ideja themelore është: të gjithë rezistorët duhet të përdorin rezistorë me precizion të lartë me vlera të qëndrueshme të rezistencës. Tensioni referues i hyrjes (duke përdorur një çip të veçantë të tensionit referues) pjesëtohet me vlerën e rezistencës për të marrë rrymën e daljes.
Megjithatë, në përdorim real, për të mbrojtur qarkun e burimit të rrymës konstante, një diodë dhe një rezistencë zakonisht lidhen në seri në skajin e daljes. Përfitimi i parë i kësaj është parandalimi i ndërhyrjes së jashtme që të hyjë në qarkun e burimit të rrymës konstante, duke shkaktuar dëmtime në qarkun e burimit të rrymës konstante, dhe së dyti, parandalimi i qarkut të shkurtër të ngarkesës së jashtme, në mënyrë që të mos dëmtohet qarku i burimit të rrymës konstante.
5. Qarku i matjes së rezistencës termike
Qarku në figurën më sipër është një qark tipik matjeje i rezistencës/çiftit termik. Ideja e matjes është: një burim rryme konstante 1-10mA i shtohet ngarkesës, e cila do të gjenerojë një tension të caktuar në ngarkesë, dhe tensioni filtrohet në mënyrë aktive. Pas përpunimit, sinjali rregullohet (amplifikimi ose dobësimi i sinjalit) dhe së fundmi sinjali dërgohet në ndërfaqen ADC.
Kur përdorni këtë qark, kushtojini vëmendje aplikimit të mbrojtjes në skajin e hyrjes. TVS mund të lidhen paralelisht, por kushtojini vëmendje ndikimit të kondensatorëve në saktësinë e matjes. Sigurisht, nëse në disa raste me kosto të ulët, diagrami i qarkut të mësipërm mund të thjeshtohet në qarkun e mëposhtëm.
Në përdorimin e amplifikatorëve operacionalë, ndjekësi i tensionit është një aplikim i zakonshëm. Përfitimet e këtij qarku janë: së pari, zvogëlon ndikimin e ngarkesës në burimin e sinjalit; së dyti, përmirëson aftësinë e sinjalit për të mbajtur ngarkesë.
7. Zbatimi i furnizimit me energji të vetme
Në përdorimin aktual të amplifikatorëve operativë, ne përgjithësisht përdorim furnizime të dyfishta me energji për të ruajtur karakteristikat e frekuencës së amplifikatorëve operativë. Megjithatë, ndonjëherë në përdorim aktual, ne kemi vetëm një furnizim me energji dhe gjithashtu mund të arrijmë funksionimin normal të amplifikatorit operativ.
Së pari, ne përdorim qarkun ndjekës të op amp për të arritur një ndarës tensioni VCC/2:
Sigurisht, nëse kërkesat nuk janë shumë të larta, mund ta ndajmë drejtpërdrejt tensionin me rezistorë për të marrë +VCC/2, por për shkak të karakteristikave të ndarjes së tensionit të rezistencës, shpejtësia e reagimit dinamik të tij do të jetë shumë e ngadaltë, prandaj ju lutemi ta përdorni me kujdes.
Pas marrjes së +VCC/2, mund të përdorim një furnizim të vetëm me energji për të arritur funksionin e amplifikimit të sinjalit, siç tregohet më poshtë:
Në këtë qark, R66=R67//R68, dhe fitimi në dalje i sinjalit është G=-R67/R68.
Zbatimi specifik tregohet në figurën më poshtë: amplifikatori operativ furnizohet me energji nga një tension i vetëm +5V_AD, dhe tensioni i çipit AD është 3.3V (i marrë nga çipi i tensionit referues REF3033). 3.3V pjesëtohet me rezistorët dhe pasohet nga amplifikatori operativ për të marrë 1.65V, i cili i jepet terminalit hyrës në fazë të amplifikatorit operativ.
