- Co to jest terminacja wzmacniacza operacyjnego?
- Dlaczego terminacja wzmacniacza operacyjnego jest ważna?
- Jakie parametry należy wziąć pod uwagę?
- Testowanie obwodu
Wzmacniacz operacyjny odgrywa bardzo ważną rolę przy projektowaniu obwodów z komponentami analogowymi. Jednak podczas wdrażania takich obwodów opartych na wzmacniaczach operacyjnych zdarzają się sytuacje, w których jeden lub więcej wzmacniaczy operacyjnych pozostaje nieużywanych, co powoduje niepożądane zachowanie jednego lub wszystkich nieużywanych wzmacniaczy operacyjnych, wpływając tym samym na ogólną wydajność systemu.
Aby uniknąć tego typu niepożądanego zachowania, nieużywane wzmacniacze operacyjne muszą być prawidłowo zaterminowane, w przeciwnym razie może to prowadzić do problemów, takich jak zwiększone zużycie energii i dodatkowy szum.
Tak więc w tym samouczku zamierzam omówić
- Jak prawidłowo zakończyć nieużywany wzmacniacz operacyjny i dodatkowe korzyści.
- Jak źle skonfigurowany wzmacniacz operacyjny może prowadzić do różnych problemów w obwodzie.
- Na końcu będzie sekcja poświęcona testowaniu praktycznego obwodu.
Więc bez dalszych ceregieli, zacznijmy.
Co to jest terminacja wzmacniacza operacyjnego?
Po usłyszeniu terminu wypowiedzenia, jeśli myślisz o zabiciu wzmacniacza operacyjnego, powiem ci, że to nie to. Terminując wzmacniacz operacyjny, zamierzałem skonfigurować wzmacniacz operacyjny w sposób, który umożliwia stabilne działanie urządzenia.
Dlaczego terminacja wzmacniacza operacyjnego jest ważna?
- Pozostawienie nieużywanych pinów wzmacniacza operacyjnego spowoduje nieoczekiwane przesunięcia napięcia, które mogą spowodować nieoczekiwane zachowanie w obwodzie.
- Przy odpowiedniej konfiguracji szum RFI może zostać drastycznie zredukowany.
- Można również zminimalizować zużycie energii i rozpraszanie mocy w układzie scalonym.
Jakie parametry należy wziąć pod uwagę?
Zakres napięcia wejściowego w trybie wspólnym : Przekroczenie wartości wejściowej w trybie wspólnym spowoduje uszkodzenie sekcji wejściowej wzmacniacza operacyjnego.
Zakres wejściowego napięcia różnicowego: jest zdefiniowany jako maksymalny zakres napięcia, które można zastosować między nieodwracającymi i odwracającymi pinami wejściowymi. Przekroczenie tych zakresów może również spowodować uszkodzenie sekcji wejściowej wzmacniacza operacyjnego.
Nasycenie wyjścia: Nasycenie wyjścia występuje, gdy wyjście wzmacniacza operacyjnego jest napędzane w pobliżu szyn zasilających, a nasycony wzmacniacz operacyjny zawsze pobiera więcej prądu, a także rozprasza więcej mocy w porównaniu do nienasyconego wzmacniacza operacyjnego.
Aby uniknąć nasycenia wyjścia i EOS, musimy maksymalnie ograniczyć wahania sygnału wyjściowego. Niższe ustawienie wzmocnienia może zapobiec nasyceniu wyjścia.
Wzmocnienie w otwartej pętli: Ponieważ każdy wzmacniacz operacyjny ma bardzo duże wzmocnienie w otwartej pętli, zamknięcie pętli jest ważne.
Negatywne sprzężenie zwrotne to bardzo łatwa i powszechna metoda na uzyskanie stabilnego sygnału wyjściowego, To w zasadzie wszystkie parametry, które należy wziąć pod uwagę przed skonfigurowaniem wzmacniacza operacyjnego.
Testowanie obwodu
Aby przetestować obwód, użyjemy popularnego wzmacniacza instrumentalnego OPA2134 firmy Texas Instruments, ale wcześniej przyjrzyjmy się niektórym z wyżej wymienionych parametrów, które musimy wziąć pod uwagę.
Spójrzmy na niektóre specyfikacje wejściowe tego wzmacniacza operacyjnego:
Tabela w arkuszu danych pokazuje bezwzględną maksymalną wartość znamionową wzmacniacza operacyjnego, w tabeli, określono zakres napięcia wejściowego (V -) - 0,7 (V +) + 0,7, ta wartość znamionowa jest maksymalnym zakresem napięcia wejściowego dla odwracające i odwracające wejście wzmacniacza operacyjnego, których nie wolno przekraczać.
Teraz to wyjaśnione, spójrzmy na nasz pierwszy obwód testowy,
Aby przetestować obwód, używam meco 450B + mustimeter i meco 108B + mustimeter, tutaj meco 450B + mustimer mierzy prąd, a meco 108B + mustimeter mierzy napięcie wyjściowe.
Powyższy rysunek przedstawia pierwszy obwód testowy, który mam zamiar przetestować. Ale najpierw spójrzmy, ile prądu pobiera wzmacniacz operacyjny, gdy jest po prostu włączony.
Jak widać na powyższym obrazku jest to około 5,23 mA
Pierwsza konfiguracja:
Ponieważ używam wersji tego układu scalonego z podwójnym wzmacniaczem operacyjnym, skonfigurowałem jeden z nich jako wzmacniacz nieodwracający ze wzmocnieniem jednego, a drugi pin obwodu jest pływający, zobaczmy, ile prądu pobiera.
Jak widać, wzmacniacz operacyjny pobiera około 18,6 mA prądu.
W pierwszej konfiguracji wzmacniacza operacyjnego nieodwracający i odwracający zacisk wzmacniacza operacyjnego jest podłączony do masy, a wyjście pozostaje pływające, Po wykonaniu konfiguracji mój mustymetr meco 108B + jest podłączony do wyjścia pokazującego napięcie, a mój meco 450B + jest podłączony szeregowo pokazując prąd, jak widać na powyższym obrazku wyjście jest wysokie, a wzmacniacz operacyjny jest teraz nasycony stan, w ten sposób rozprasza więcej mocy.
Tak jest w przypadku tego konkretnego wzmacniacza operacyjnego na mojej płytce prototypowej z innymi wzmacniaczami operacyjnymi. Możesz zobaczyć, że wyjście wzmacniacza operacyjnego jest niskie z powodu wejściowego napięcia przesunięcia wzmacniacza operacyjnego. W niektórych przypadkach dane wyjściowe będą podskakiwać wysoko, a następnie spadać.
W innych bardzo precyzyjnych wzmacniaczach instrumentalnych taka konfiguracja z pewnością naruszy zakres sygnału wspólnego wejścia, więc istnieje duże prawdopodobieństwo, że sekcja wejściowa zostanie uszkodzona.
Druga konfiguracja:
Powyższa konfiguracja jest drugą najpopularniejszą konfiguracją, którą można znaleźć w Internecie.
Praktyczne wyjście tego obwodu pokazano powyżej.
Jak widać w tej konfiguracji, wzmacniacz operacyjny również jest w stanie nasyconym, a jego prąd ciągnący jest taki sam jak pierwszy. W niektórych przypadkach można zauważyć, że wzmacniacz operacyjny będzie pobierał setki mA prądu, ponieważ wzmacniacz operacyjny narusza zakres napięcia wejściowego w trybie wspólnym dla obu wejść.
Trzecia konfiguracja:
Po wykonaniu drugiej konfiguracji mamy ostatnią konfigurację.
Na powyższym rysunku pokazana jest ostatnia konfiguracja, w tej konfiguracji zacisk nieodwracający jest podłączony do dzielnika napięcia, a sam wzmacniacz operacyjny jest skonfigurowany jako wtórnik napięcia. Praktyczne wyniki przedstawiono poniżej:
W tej konfiguracji widać, że napięcie wyjściowe znajduje się między napięciem zasilania, więc ta konfiguracja zapewnia, że napięcie wejściowe mieści się w zakresie napięcia wspólnego.
Chociaż pobór prądu jest wyższy dla tego konkretnego wzmacniacza operacyjnego, w tej konfiguracji możliwe jest spełnienie wszystkich głównych zalecanych warunków pracy określonych w arkuszu danych.
- wzmacniacz operacyjny jest stabilny przy niskim wzmocnieniu
- Pomyślnie spełniliśmy specyfikację wejściową zalecaną w arkuszu danych
- Napięcie wyjściowe nie jest nasycone
- Zużycie energii i moc są również stabilne
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat, Taxus Instruments udostępnia świetną dokumentację i zintegrowaną maksymę.
Mam nadzieję, że spodobał Ci się ten artykuł i nauczyłeś się z niego czegoś nowego. Jeśli masz jakiekolwiek wątpliwości, możesz zapytać w komentarzach poniżej lub skorzystać z naszych forów w celu szczegółowej dyskusji.