Étape 1: théorie
Si vous s’en fout vraiment de la théorie derrière les amplificateurs ou ne veulent pas lire dès maintenant, ignorez cette étape. Il n’y aura tout math lourd impliqués, juste quelques résumant. Je recommande que vous preniez le temps à un moment donné de lire sur leur bien car ils sont si utiles dans les applications tant. Certains vraiment bon matériel éducatif/pédagogique est disponible ici, en vertu du chapitre 5.
Les amplificateurs sont habituellement des dispositifs deux entrées, une sortie, avec broches supplémentaires pour +/-sources de tension. En regardant la différence entre les deux entrées, en utilisant le +/-sources de tension comme les valeurs de sortie max/min, l’amplificateur opérationnel affichera une valeur de référence de tension qui peut être plusieurs fois supérieure à l’entrée. La valeur d’amplification s’appelle le gain et voit souvent mesurée en décibels (dB). Peu importe ce que vous amplifiez, que ce soit tension, courante ou puissance, divisant la sortie par l’entrée vous donnera votre gain global. Ampli-op différentes conceptions ont différentes valeurs maximales qu’ils peuvent réaliser pour le gain, mais pour la grande majorité des applications, vous pouvez choisir le niveau de gain que vous souhaitez appliquer au différentiel d’entrée. Vous pouvez également choisir d’avoir la sortie être l’inverse de l’entrée ou correspondre à l’entrée. Les entrées sont étiquetées « inversion » et « non inversé », et il y a deux équations pour déterminer la valeur de gain de votre conception de l’ampli-op, un pour une configuration non inversé et l’autre pour une inversion de configuration. Notez que pour l’équation non inversé, vous avez un gain supplémentaire de 1 que vous ne pouvez pas éviter. Si, par exemple, vous connectez la broche non inversé à GND et la tige d’inverseur à votre signal, la sortie sera déphasée de 180 degrés et amplifié par le gain. Sur un graphique, il pourrait être complètement capoté envers l’axe des abscisses (voir image 2). Si vous basculez les entrées et branchez la fiche inversion au sol et l’axe non inversé à votre signal, la sortie ressemblera juste à l’entrée (voir image 3).
Les amplificateurs ont généralement un gain extrêmement élevé construit en par défaut que vous, l’utilisateur ne peut modifier, et si vous ne concevez vos commentaires dans le système, vous allez saturer l’amplificateur opérationnel très rapidement et avait heurté un des rails d’alimentation tension. Cela implique qu’un ampli-op avec aucune rétroaction fonctionnera comme un groupe de comparaison, ce qui signifie que s’il y a une différence de tension entre les deux entrées (+ ou -), même par le plus petit montant, la sortie correspondra à la valeur de la rail de tension d’alimentation correspondant. En termes de logique, vous obtenez un 1 ou 0. Cela peut être utile dans certaines applications, comme générant une onde carrée d’un sinus ou onde triangulaire, mais pas dans tous les cas. Plusieurs fois, vous voulez la sortie d’une version à l’échelle de l’entrée, identique à l’exception de l’ampleur. Afin de contrôler le gain, vous devez implémenter vos commentaires, brancher une entrée ou les autres dans la sortie via un ou plusieurs composants passifs tels que résistances, condensateurs ou inductances.
Certaines applications des amplificateurs incluent comparateurs de tampons/disciples, basse, haute et filtres passe-bande, tension, intégrateurs, différenciateurs, détecteurs de pointe, régulateurs de tension/courant et convertisseurs analogiques-numériques et convertisseurs numérique-analogique. Je vais aller sur certaines de ces utilisations dans les étapes ultérieures.
Les amplificateurs viennent également dans les nombreuses options de conception différentes, donc peut être difficile de choisir celui qui convient. Si vous utilisez un OP37 ou LM741 ? Vous décidez que vous voulez vraiment haute vitesse, si vous choisissez le OP37. Mais quelle version ? La OP37A, C, E, F, G, N, NT, GT ou GR ? Vous aurez besoin plus d’un dans votre conception ? Dans l’affirmative, si vous utilisez singles, doubles ou quadruples ? Bien sûr, chacun a sa propre feuille de données, il peut donc être difficile de faire facilement des comparaisons. Juste pour vous donner une idée, j’ai inclus une feuille de calcul Excel avec juste quelques paramètres énumérés pour montrer la large gamme de ICs disponible. Il n’est pas une liste exhaustive de toutes les spécifications, juste quelques données de base.
En comparant certaines données, nous pouvons voir que l’amplificateur opérationnel 741 n’est pas très haute vitesse (vitesse de balayage faible), n’est il un produit gain-bande passante élevée (GBP). Le OP37 a toutefois beaucoup tua (beaucoup, beaucoup) plus haut taux et GBP, alors il peut être utilisé sur une plus grande variété de fréquences que peuvent le 741. L’autre ICs tous sont situent quelque part dans le spectre de vitesse vs fiabilité vs... tout ce que vous voulez comparer. Chacun a sa propre demande, et c’est à vous de décider comment vous voulez l’utiliser. Dans la plupart des applications, pratiquement n’importe quel ampli-op fonctionnent. Si vous créez quelque chose qui est sur l’extrémité (par exemple haute vitesse, haute tension, un gain élevé), regarder à travers les fiches techniques pour trouver celle qui convient le mieux à vos besoins. Comme mentionné, je vais montrer certains circuits de l’ampli-op simple qui peuvent être construits avec n’importe lequel de ces puces, mais il y aura quelques points où j’ai souligner les forces et les faiblesses de certaines puces. Pour plus d’informations sur les amplificateurs, consultez ce site Web.
