Kategori:Operationsforstærker
Alt information er fra følgende bog[1].
Introduktion
En operationsforstærker, også kaldt en opamp, er en meget benyttet komponent. Rent basalt virker den ved at forstærke forskellen mellem de to indgange mange gange op og give et udgangs-signal i forhold til stel - se symbolet til højre. Operationsforstærkeren har to ben til forsyningspænding, henholdvis til positiv (Vcc+) og negativ (Vcc-) forsyningsspænding - i nogle tilfælde kan den negative forsyningsindgang kobles direkte til stel, men normalt vil man arbejde med både en positiv forsyning i forhold til stel og en negativ forsyning i forhold til stel - dette resulterer i at udgangen vil kunne give både et positivt og et negativt signal i forhold til stel. En operationsforstærker har to indgang, henholdsvis en negativ og en positiv indgang. Typisk vil man kunne måle at begge indgange ligger på samme niveau på grund af den store forstærkning.
Man bruger dog sjældent en operatonsforstærker alene - typisk bruges den i forbindelse med en række andre komponenter, derved får den forskellige funktioner alt efter den givne situation. Nogle af de mest benyttede opstillinger er: Ikke inverterende forstærker, Inverterende forstærker, Spændingsfølger, Summationsforstærker, Differensforstærker, Simpel comperator mm. Se Opamp Kredsløb for mere information.
Den ideelle operationsforstærker
Ofte skelnes der mellem den ideelle og den praktiske operationsforstærker. Man bruger de ideelle forhold til beregning mm, men det er dog nødvendigt at kende til de praktiske begrænsninger, for at kunne vide om de beregnede scenaria er realistiske.
Den ideelle operationsforstærker har en uendelig stor forstærkning (A0). Den praktiske operationsforstærker vil typisk have en maks forstærkning på 100.000 eller 1 million gange. Fx vil en en spændingsforskel på kun 100μV blive forstærket til en spændingen på 10V på udgangen, ved en 100.000 gange forstærker - altså hvis forsyningsspændingen ikke er mindre end 10V. I praksis kan udgangsspændingen ikke komme ud over forsyningsspændingerne - hvis man forsyner med +/- 10V, så vi udsvinget på udgangen være begrænset til måske +/- 8,5V.
Operationsforstærkeren kan kobles op på mange forskellige måder. Der er enkelte steder man udnytter fx. råforstærkningen i en opstilling som simpel comperator, men i de fleste tilfælde vil man indføre en modkobling eller tilbagekobling, så man mindsker forstærkningen. Dette giver mange fordele.
Derudover vil den ideelle operationsforstærker have en uendelig stor indgangsimpidans (Zin). I virkeligheden vil en operationsforstærker have en indgangsimpedans på cirka 2MΩ med transistorer i indgangen. Det er dog muligt at få operationsforstærkere med en indgangsimpedans på hele 1TΩ ved benyttelse a JFET i indgangen. Det er muligt at få indgangsimpedansen endnu højere op, vha. serieindført modkobling.
Ideelt skal udgangsimpedansen (Zout) være uendelig lille (0Ω), derved bliver udgangsspændingen ikke påvirket af belastningens størrelse. I praksis er udgangsimpedansen måske 2kΩ. Dette kan dog nedjusteres ved modkobling.
Ideelt skulle operationsforstærkeren have en uendelig stor båndbredde, fra DC til en uendelig høj frekvens. I praksis kan en operationsforstærker forstærke rigtigt mange gange ved DC, men ikke særlig mange gange ved en høj frekvens - typisk nogle få kHz. Man kan dog igen forøge båndbredden ved modkobling, som så sætter forstærkningen ned.
Offset justering
Ideelt skal operationsforstærkeren levere 0V på udgangen, når indgangene lægges sammen. I praksis er det dog nødvendigt at at indføre et offset, således at udgangen fx levere cirka 5V når de to indgangen lægges sammen. Dette kan gøres ved at koble den anden indgang til en fast spænding i stedet for stel. Derved hæves udgangen med det angivne offset.
Video
Her er en video, der forklarer lidt generelt om opamps mm. (19:48):
Henvisninger
- ↑ Rasmussen, Egon: Analog Teknik, s. 419, 3. udgave, Erhversskolernes Forlag, 2007, ISBN: 978-87-7881-575-0
Sider i kategorien "Operationsforstærker"
De 7 følgende sider er i denne kategori, ud af i alt 7: