Spannung Follower

Die meisten grundlegende schaltung ist die spannung puffer, wie es erfordert keine externe komponenten. Da der Spannungsausgang gleich dem Spannungseingang ist, könnten die Schüler verwirrt werden und sich fragen, ob diese Art von Schaltung eine praktische Anwendung hat.

Diese Schaltung ermöglicht die Erstellung eines Eingangs mit sehr hoher Impedanz und eines Ausgangs mit niedriger Impedanz., Dies ist nützlich, um Logikpegel zwischen zwei Komponenten zu verbinden oder wenn eine Stromversorgung auf einem Spannungsteiler basiert. Die Abbildung unten basiert auf einem Spannungsteiler und die Schaltung kann nicht funktionieren. In der Tat kann die Lastimpedanz große Schwankungen aufweisen, so dass sich die Vout-Spannung dramatisch ändern kann, hauptsächlich wenn die Lastimpedanz einen Wert der gleichen Größe wie R2 hat.

Zur Lösung dieses Problems wird ein Verstärker zwischen Last und Spannungsteiler (siehe Abbildung unten) eingefügt. Daher hängt Vout von R1 und R2 und nicht vom Lastwert ab.,

Das primäre Ziel eines Operationsverstärkers ist, wie der Name schon sagt, die Verstärkung eines Signals. Beispielsweise muss der Ausgang eines Sensors verstärkt werden, damit der ADC dieses Signal messen kann.

Invertierender Operationsverstärker

In dieser Konfiguration wird der Ausgang über einen Widerstand (R2) wieder dem negativen oder invertierenden Eingang zugeführt. Das Eingangssignal wird über einen Widerstand (R1) an diesen invertierenden Pin angelegt.

Der positive Pin ist mit Masse verbunden.,

Dies zeigt sich in dem Sonderfall, in dem R1 und R2 gleich sind. Diese Konfiguration ermöglicht die Erzeugung eines Signals, das komplementär zum Eingang ist, da der Ausgang genau das Gegenteil des Eingangssignals ist.

Aufgrund des negativen Vorzeichens sind die Ausgangs-und Eingangssignale phasenlos. Wenn beide Signale in Phase sein müssen, wird ein nicht invertierender Verstärker verwendet.

Nicht invertierender Operationsverstärker

Diese Konfiguration ist dem invertierenden Operationsverstärker sehr ähnlich., Bei der nicht invertierenden ist die Eingangsspannung direkt an den nicht invertierenden Pin angelegt und das Ende der Rückkopplungsschleife ist mit Masse verbunden.

Diese Konfigurationen kann die Verstärkung eines Signals. Es ist möglich, mehrere Signale mithilfe von Summierverstärkern zu verstärken.

Nicht invertierender Summierverstärker

Zum Hinzufügen von 2 Spannungen können nur 2 Widerstände am positiven Pin zur nicht invertierenden Operationsverstärkerschaltung hinzugefügt werden.,

Es ist erwähnenswert, dass das hinzufügen mehrerer Spannungen ist nicht eine sehr flexible Lösung. Wenn eine dritte Spannung mit genau den gleichen Widerständen hinzugefügt wird, wäre die Formel Vs = 2/3 (V1 + V2 + V3).

Die Widerstände müssten geändert werden, um Vs = V1 + V2 + V3 zu erhalten, oder eine zweite Option ist die Verwendung eines invertierenden Sommerverstärkers.

Invertierender Summierverstärker

Durch parallele Zugabe von Widerständen am invertierenden Eingangspin der invertierenden Operationsverstärkerschaltung werden alle Spannungen summiert.,

Im Gegensatz zum nicht invertierenden Summierverstärker kann eine beliebige Anzahl von Spannungen hinzugefügt werden, ohne die Widerstandswerte zu ändern.

Differenzverstärker

Der invertierende Operationsverstärker (siehe Schaltungsnummer 2) verstärkte eine Spannung, die an den invertierenden Pin angelegt wurde, und die Ausgangsspannung war phasenlos. Der nicht invertierende Pin ist mit dieser Konfiguration mit Masse verbunden.,

Wenn die obige Schaltung durch Anlegen einer Spannung über einen Spannungsteiler am nichtinvertierenden geändert wird, erhalten wir einen Differenzverstärker wie unten gezeigt.

Ein Verstärker ist nicht nur deshalb nützlich, weil Sie Spannungen addieren, subtrahieren oder vergleichen können. In vielen Schaltungen können Sie Signale ändern. Lassen Sie uns die grundlegendsten sehen.

Integrator

Eine Rechteckwelle lässt sich sehr einfach erzeugen, indem beispielsweise nur ein GPIO eines Mikrocontrollers umgeschaltet wird., Wenn eine Schaltung eine Dreieckswellenform benötigt, ist die Integration des Rechtecksignals eine gute Möglichkeit. Mit einem Operationsverstärker, einem Kondensator auf dem invertierenden Rückkopplungspfad und einem Widerstand auf dem invertierenden Eingangspin, wie unten gezeigt, ist das Eingangssignal integriert.

Beachten Sie, dass bei Sättigungsproblemen häufig ein Widerstand parallel zum Kondensator angeschlossen ist. In der Tat, wenn das Eingangssignal eine sehr niederfrequente Sinuswelle ist, wirkt der Kondensator wie ein offener Stromkreis und blockiert die Rückkopplungsspannung., Der Verstärker ist dann wie ein normaler Open-Loop-Verstärker mit sehr hoher Open-Loop-Verstärkung und der Verstärker ist gesättigt. Dank eines Widerstands parallel zum Kondensator verhält sich die Schaltung wie ein invertierender Verstärker mit niedriger Frequenz, und eine Sättigung wird vermieden.

Op Amp Differentiator

Der Differentiator arbeitet ähnlich wie der Integrator, indem er den Kondensator und den Widerstand vertauscht.

Alle bisher vorgestellten Konfigurationen.,

Wandlerstrom-Spannung

Ein Fotodetektor wandelt Licht in Strom um. Um den Strom in Spannung umzuwandeln, ermöglicht eine einfache Schaltung mit einem Operationsverstärker, einer Rückkopplungsschleife durch einen Widerstand am nicht invertierenden und der Diode, die zwischen den beiden Eingangspins angeschlossen ist, eine Ausgangsspannung, die proportional zum von der Fotodiode erzeugten Strom ist, was sich an den Lichteigenschaften zeigt.,

Die obige Schaltung wendet das Ohmsche Gesetz mit der Grundformel an: Spannung ist gleich Widerstand multipliziert mit Strom. Der Widerstand ist in Ohm und ist immer positiv. Aber dank Operationsverstärkern kann ein negativer Widerstand ausgelegt werden!

Negativer Widerstand

Eine Rückkopplung auf den invertierenden Pin zwingt die Ausgangsspannung zum Doppelten der Eingangsspannung., Da die Ausgangsspannung immer höher als die Eingangsspannung ist, simuliert die positive Rückkopplung durch den R1-Widerstand am nicht invertierenden Pin einen negativen Widerstand.

Schließlich modifiziert eine Schaltung mit Operationsverstärker das Eingangssignal nicht notwendigerweise, sondern zeichnet es wie den Spitzendetektorverstärker auf.

Auch: Peak Detector Operationsverstärker

Der Kondensator wird als Speicher verwendet., Wenn die Eingangsspannung am nichtinvertierenden Eingang höher ist als die Spannung am invertierenden Eingang, die auch die Spannung über den Kondensator ist, tritt der Verstärker in Sättigung ein und die Diode ist vorwärts und lädt den Kondensator auf. Unter der Annahme, dass der Kondensator keine schnelle Selbstentladung hat, wenn die Eingangsspannung Ve niedriger als die Spannung über den Kondensator ist, ist die Diode blockiert. Daher wird die Spitzenspannung dank des Kondensators aufgezeichnet.,

Viele weitere Schaltungen sind mit Operationsverstärkern erhältlich, aber das Verständnis dieser grundlegenden 10 Schaltungen ermöglicht es Ihnen, komplexere Schaltungen einfach zu studieren.

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