Mga amplifier ng pagpapatakbo. Bahagi 2. Ang perpektong pagpapatakbo amplifier

Upang mas mahusay na maunawaan ang mga prinsipyo ng paggawa ng mga circuit na gumagamit ng mga amplifier ng pagpapatakbo, madalas nilang ginagamit ang konsepto ng isang perpektong pagpapatakbo ng pagpapatakbo. Ano ang ideality nito, ang mga magagandang katangian nito? Hindi gaanong marami sa kanila, ngunit lahat sila ay may posibilidad na maging zero, o kahit na sa kawalang-hanggan. Ngunit kumikilos ng ganoon pagpapatakbo amplifier hindi sakop ng feedback (OS) at sa pangkalahatan ay walang pagkakaroon ng anumang mga panlabas na koneksyon.

Sa artikulong ito susubukan naming pag-usapan ang tungkol sa puna at ilang mga scheme para sa pagsasama ng mga amplifier ng pagpapatakbo nang hindi binabanggit ang mga masalimuot na mga formula sa matematika na may mga integral. Ngunit ang ilan, napaka-simple at nauunawaan, sa ikawalong antas ng paaralan, na makakatulong upang maunawaan ang pangkalahatang kahulugan, hindi pa rin maiiwasan.

Makakuha

Sa ganitong "pakinabang" na pakinabang, sapat na mag-aplay lamang ng ilang mga microvolts sa mga input nito (halimbawa, pagkagambala ng mains) upang makakuha ng isang output boltahe na malapit sa 15V. Ang estado na ito ay nagpapahiwatig ng saturation ng output.

Angkop na maalala ang parehong estado sa mga transistor. Naturally, sa form na ito, walang pakinabang na nakuha sa lahat. Samakatuwid, ang mga tunay na amplifier ng pagpapatakbo ay palaging sakop ng negatibong feedback, na tatalakayin sa ibaba.

Bagaman dapat itong tandaan na ang madalas na pagpapatakbo ng mga amplifier ay ginagamit nang walang puna, at sa ilang mga kaso na may positibong puna. Ang application na ito ay matatagpuan sa mga nagkukumpara - mga aparato para sa tumpak na paghahambing ng mga signal ng analog. Ang mga paghahambing ay magagamit sa anyo ng mga dalubhasang microcircuits, at bahagi din ng iba pang mga microcircuits. Tandaan lamang ang maalamat integrated timer NE555, na naglalaman ng loob mismo ng dalawang comparator.

Halos kamakailang kasaysayan

Sa isang oras, ang domestic elektronikong industriya ay pinagkadalubhasaan din ang paggawa ng mga amplifier ng pagpapatakbo. Ang unang pagpapatakbo ng pagpapatakbo ay K1UT401A (B), kasunod na pinalitan ang K140UD1 na may parehong mga titik sa pagtatapos. Kaya, bilang isang eksaktong eksaktong kopya ng kapatid na Amerikano na UA702, ang pagkakatulad na may titik A sa isang supply boltahe ng ± 6V ay nagkaroon ng pakinabang sa saklaw ng 500 ... 4500, at kasama ang letrang B (± 12V) 1500 ... 13000.

Sa pamamagitan ng mga modernong pamantayan, ito ay katawa-tawa lamang, ngunit, gayunpaman, ang mga archaic amplifier na ito ay matatagpuan pa. Ngunit kahit na sa ganoong "maliit" na pakinabang, imposibleng gawin nang walang negatibong puna.

At ang hitsura lamang ng mga amplifier ng pagpapatakbo sa pinagsamang disenyo ay nagpakilala sa unibersal na sangkap na ito sa pang-industriya, domestic at amateur circuit. Pagkatapos ng lahat, dapat mong aminin na ang isang pagpapatakbo ng amplifier na may mga elektronikong tubo o kahit na isang pagpipilian ng transistor, maliban sa mga AVM na panlaban, ay hindi maaaring magamit.

Mga input at output ng mga amplifier ng pagpapatakbo

Ang pagpapatakbo ng amplifier ay may dalawang mga input at isang output, at, siyempre, dalawang mga output para sa pagbibigay ng boltahe. Ito ang pinakamababang hanay ng mga konklusyon na mahalaga. Ito ay eksakto kung paano ito kasama ng karamihan sa mga modernong amplifier ng pagpapatakbo. Kapag nagkaroon ng mga konklusyon para sa pagkonekta ng mga elemento ng pagwawasto ng frequency at pagbabalanse.

Ang pagkain ay madalas na bipolar na may isang midpoint, na ginagawang posible upang palakihin sa pamamagitan ng palaging boltahe. Sa kasong ito, karaniwang tinatanggap na ang dalas ng saklaw ng mga amplifier ng pagpapatakbo ay nagsisimula mula sa 0 Hz, at ang itaas na dalas ay limitado pareho sa pamamagitan ng uri ng pagpapatakbo ng amplifier mismo, ang panloob na circuit at ang uri ng transistors, at ang paglipat ng circuit.

Ang bandwidth ng isang perpektong pagpapatakbo ng amplifier ay umaabot mula sa DC hanggang sa kawalang-hanggan.Gayundin, ang bilis o pinatay na rate ng signal ng output ay may posibilidad na walang katapusan. Ngunit hindi namin isasaalang-alang ang isyung ito para sa ngayon.

Ano ang nagpapabuti sa pagpapatakbo ng amplifier

Ang output boltahe ng pagpapatakbo amplifier ay proporsyonal sa pagkakaiba-iba ng boltahe sa mga input nito. Sa kasong ito, ang ganap na antas ng mga signal, pati na rin ang kanilang polarity, ay hindi naglalaro ng isang espesyal na papel. Ang pagkakaiba lang ang mahalaga. At dahil ang lahat ng mga termino sa electronics ay nagmula sa wikang Ingles, kung gayon oras na upang matandaan ang salitang "magkakaiba", na nangangahulugang heterogenous, pagkakaiba (ang diksyunaryo "Multitran"), at ang mga amplifier ng prinsipyong ito ng operasyon ay tinatawag na kaugalian.

Ano ang hindi pinalakas ang pagpapatakbo ng amplifier

Dito maaari rin nating maalala ang gayong kamangha-manghang pag-aari ng mga amplifier ng pagpapatakbo bilang pagpapalambing ng isang karaniwang signal mode: kung ang parehong signal ay inilalapat sa parehong mga pag-input, hindi ito palakihin. Ginagamit ito kapag nag-aaplay ng isang signal sa mahabang mga wires: ang kapaki-pakinabang na signal ay may ibang phase, habang ang signal panghihimasok sa parehong mga input ay pareho.

Ano ang maaaring makuha sa output ng amplifier ng pagpapatakbo

Ang impedance ng output ng isang perpektong pagpapatakbo ng amplifier ay may posibilidad na zero, na pinahihintulutan ka ng teoryang makakuha ng isang signal signal na arbitrarily malaki, walang hanggan. Sa katunayan, ang output boltahe ng isang tunay na pagpapatakbo ng amplifier ay limitado ng boltahe ng mga mapagkukunan ng kuryente: kung ang isang boltahe ng supply ng bipolar, halimbawa, ± 15V, kung gayon imposible lamang na makakuha ng +20 o -25 sa output.

Kaugnay nito ang pagpapalakas ng mga palaging boltahe. Sa kaso ng pagpapalakas, halimbawa, isang sinusoid sa output, ang isang sinusoid ay dapat ding makuha, ang malawak na kung saan ay hindi lalampas sa supply boltahe.

Ang mga input at output voltages ay hindi maaaring mas mataas kaysa sa boltahe ng mga mapagkukunan ng kuryente. Halimbawa, kapag pinalakas ng ± 15V, ang output boltahe ay mas mababa sa 0.5 ... 1.5V. Ngunit ang ilang mga modernong microcircuits ay nagbibigay-daan sa pagkuha ng katumbas sa supply boltahe sa output at input. Ang pag-aari na ito sa mga datasheet ay tinukoy bilang Rail-to-Rail, na literal na "gulong upang gulong". Kapag pumipili ng isang amplifier ng pagpapatakbo, dapat mong pansinin ang pag-aari na ito.

Impedance ng pag-input

Ang impedance ng input ng parehong mga input ng pagpapatakbo ng amplifier ay napakalaking at nasa loob ng daan-daang MegaOhm, at sa ilang mga kaso kahit na GigaOhm. Para sa paghahambing: ang nabanggit na K1UT401 ay nagkaroon ng impedance sa pag-input ng ilang mga libu-libong kOhm lamang.

Ang impedance ng input, siyempre, ay hindi umabot sa kawalang-hanggan, tulad ng isang perpektong pagpapatakbo ng amplifier, ngunit napakalaki pa nito na hindi ito nakakaapekto sa mga antas ng signal signal. Mula dito maaari nating tapusin na walang kasalukuyang daloy sa mga input. Ito ay isa sa mga pangunahing prinsipyo na ginamit sa pagkalkula at pagsusuri ng mga circuit sa mga operational amplifier. Sa ngayon, kailangan mo lang itong tandaan.

Ang huling pahayag ay nauugnay nang direkta sa mga amplifier ng pagpapatakbo. Ang nasabing isang mataas na impedance sa pag-input ay likas sa mga amplifier ng pagpapatakbo sa kanilang sarili, ngunit ang impedance ng input ng iba't ibang mga circuit batay sa mga ito ay maaaring maging mas mababa. Ang sitwasyong ito ay dapat na laging alalahanin. At ngayon, mag-ingat, ang kuwento ay nagsisimula tungkol sa pinakamahalagang bagay.

Negatibong Feedback (OOS)

Ang OOS ay hindi hihigit sa isang koneksyon sa pagitan ng output at pag-input, kung saan bahagi ng output ay binawi mula sa signal ng pag-input. Ang nasabing koneksyon ay humahantong sa pagbaba ng pakinabang. Hindi tulad ng OOS, may positibong feedback (POS), na kabaligtaran na summit sa input signal na may bahagi ng output. Ang ganitong mga koneksyon ay ginagamit hindi lamang sa elektronikong teknolohiya, ngunit sa maraming iba pang mga kaso, halimbawa, sa mga mekanika. Ang epekto ng mga feedback na ito ay maaaring nailalarawan tulad ng mga sumusunod: Ang OOS ay humahantong sa katatagan ng system, ang positibo ay humahantong sa kawalan ng katatagan.

Kaugnay ng mga amplifier ng pagpapatakbo na pinag-uusapan, pinapayagan ka ng OOS na itakda ang pakinabang na may sapat na kawastuhan, at humahantong din sa maraming mga husay at maging kaaya-ayang mga pagpapabuti sa circuit. Ngunit kailangan mo munang malaman kung paano gumagana ang OOS.Bilang isang halimbawa, isaalang-alang ang isang circuit na maaaring matagpuan sa anumang aklat-aralin sa automation.

Larawan 1

Ignal U.output signal output. mula sa output ay ipinapasa ito sa aparato ng summing (isang bilog na may plus sign sa loob) sa pamamagitan ng OOS circuit na may transfer coefficient β, sa kasong ito, mas mababa sa isa. Kung ang koepisyent na ito ay ginawa nang mas malaki kaysa sa pagkakaisa, na posible sa teknikal, kung gayon sa halip na palakihin ang signal, nakukuha namin ang katumpakan nito. Ngunit sa ngayon, ipapalagay natin na kailangan natin ng tumpak na pagpapalakas.

Ang talampas ng OOS ay isang aksidente lamang

Kung masira mo ang feedback loop, pagkatapos ang boltahe sa output ng pagpapatakbo ng amplifier ay magiging U.out. = K * U.in. Teoretikal na malaking halaga. Sa katunayan, ito ay limitado sa pamamagitan ng ang laki ng boltahe ng supply. Ito ay sinabi nang mas maaga. Ang isang katulad na halimbawa: kung ito ay isang de-koryenteng motor na may pag-stabilize ng mga rebolusyon (feedback din), pagkatapos ay mapabilis lamang ito hangga't maaari. Sa kasong ito, sinabi nila na ang sistema ay nagpunta "paglalakad".

Ang pagpasa sa circuit ng OOS circuit, ang output signal ay nakamit ng β * U.output. Samakatuwid, lamang (U.in.-β * U.out.) Dumarating sa input ng amplifier sa pamamagitan ng adder. Ang minus sign ay nagpapahiwatig na ang puna ay negatibo. Matapos ang pagdaan sa aparato gamit ang isang K K, ang output ay magiging U.output = K * (U.in.-β * U.out.). Kaugnay nito, ang pakinabang ng buong sistema ng K.us. = U.out./U.in. at lumiliko na ang U.out. = K *

Matapos ang ilang mga pagbabagong-anyo, maaaring makuha ng isa ang sumusunod na resulta: K.us. = U.out./U.in. = K * U.in./U.in. * * (1+ K * β) = K / (1+ K * β)

Ang lahat ng mga pagbabagong ito ay humantong sa simpleng formula K.us. = K / (1+ K * β). Kung ipinapalagay namin na ang K sa ay sapat na malaki (at sa kaso ng paggamit ng isang operational amplifier ito talaga), kung gayon ang yunit sa mga bracket ay hindi gagawa ng anumang espesyal na panahon, maaari itong itapon, bilang isang resulta kung saan kukunin ng formula ang sumusunod na form:

K.us. = 1 / β

Ang nagreresultang formula (na, sa katunayan, ay ang dahilan kung bakit ang buong bakod ng mga formula ay pinapayagan) na pinahihintulutan kaming sabihin na ang koepisyent ng paglipat ng amplifier ng pagpapatakbo sa circuit ng feedback ay hindi sa anumang paraan ay nakasalalay sa pagkakaroon ng pagpapatakbo ng amplifier mismo, ngunit tinutukoy lamang ng mga parameter ng feedback circuit , koepisyent ng paghahatid nito β. Ngunit, gayunpaman, ang mas mataas na pakinabang ng pagpapatakbo ng amplifier mismo, mas tumpak ang tinukoy na pormula ay nagbibigay, mas matatag ang gumagana ang circuit.

Samakatuwid, ang mga amplification cascades sa mga operational amplifier ay hindi nangangailangan ng pag-tune, tulad ng dati na mga transistor cascades: kinakalkula lamang ang mga resistors ng feedback, soldered, nakuha ang kinakailangang pakinabang ng kaskad. Paano ito magagawa ay inilarawan sa susunod na artikulo.