Outro dia comprei numa loja um amplificador operacional (op-amp) por US$ 1,5, cheguei em casa, soldei, silêncio. Não havia dúvida de que a culpa era da operabilidade do circuito do amplificador operacional, então dessoldei o amplificador operacional adquirido e decidi verificá-lo. Conectei a entrada inversora à saída, apliquei potência e tensão à entrada direta (1V), um amplificador operacional funcionando na saída deveria ter fornecido o que foi alimentado na entrada, na verdade é isso que verifica o funcionamento - amplificador tem tudo a ver, mas minha saída é zero.

Interessante, pensei então, ou superaqueci durante a soldagem, o que é improvável, ou comprei um com defeito. Fui na loja de novo, comprei outro, mas resolvi conferir antes de lacrar, e eis que esse também está com defeito, mas agora pelo menos você pode devolver ao vendedor, aparentemente ele tem um lote inteiro deles...

Mas não deu tempo de descobrir, fui a outra loja e comprei o mesmo amplificador operacional, mas por US$ 4, combinamos que, se não funcionasse, eu o traria de volta. Cheguei em casa, verifiquei - funciona, soldei - funciona. Disto se pode tirar a seguinte conclusão: depois de comprar uma peça, antes de soldá-la, é aconselhável verificá-la, e o vendedor, muito provavelmente, encomendou um lote desses amplificadores operacionais da China e quando o recebeu, não o fez confira, isso é compreensível quando você tem uma loja inteira de componentes de rádio para conferir tudo que você vai se cansar.

Por que escrevi tudo isso, depois procurei esses amplificadores operacionais no Ali e quando os encontrei fiquei agradavelmente surpreso, com o dinheiro que gastei na minha cidade para comprar um amplificador operacional funcional (US$ 4), eu poderia comprei 5 peças na China, mas estavam no prédio soic8, e tendo a experiência negativa descrita acima, claro, queria verificá-las quando chegassem. Este problema poderia ser resolvido de várias maneiras, gravando uma placa de ensaio na qual o amplificador operacional pudesse ser soldado a cada vez, por outro lado, para não soldá-lo, você poderia simplesmente pressionar o amplificador operacional na placa com um prendedor de roupa, esse é melhor, mas tem uma opção ainda mais interessante, já que muitas vezes você tem que lidar com o soic8, resolvi dar uma olhada Adaptador ZIF soic8 – dip8, então será possível montar o circuito usando placa de ensaio, o que irá acelerar significativamente o processo.

Em geral, encontrei esse adaptador no Ali por US$ 1,7 e isso inclui entrega. Quando os amplificadores operacionais chegaram, o adaptador já estava em mãos e, como tenho um gerador de sinais em meu arsenal, verifiquei-os conforme o diagrama da ficha técnica.

Muitas vezes eles começaram a me fazer perguntas sobre eletrônica analógica. A sessão não deu valor aos alunos? ;) Ok, é hora de uma pequena atividade educacional. Em particular, sobre o funcionamento de amplificadores operacionais. O que é, com que se come e como calculá-lo.

O que é isso
Amplificador operacional Este é um amplificador com duas entradas, nevi... hmm... alta amplificação de sinal e uma saída. Aqueles. temos U out = K*U in e K idealmente é igual ao infinito. Na prática, claro, os números são mais modestos. Digamos 1.000.000. Mas mesmo esses números surpreendem quando você tenta aplicá-los diretamente. Portanto, como no jardim de infância, uma árvore de Natal, duas, três, muitas árvores de Natal - temos muitos reforços aqui;) E é isso.

E há duas entradas. E um deles é direto e o outro é inverso.

Além disso, as entradas são de alta impedância. Aqueles. sua impedância de entrada é infinita no caso ideal e MUITO alta no caso real. A contagem chega a centenas de MegaOhms, ou mesmo gigaohms. Aqueles. ele mede a tensão na entrada, mas tem efeito mínimo sobre ela. E podemos assumir que nenhuma corrente flui no amplificador operacional.

A tensão de saída neste caso é calculada como:

Você sai =(U 2 -U 1)*K

Obviamente, se a tensão na entrada direta for maior que na entrada inversa, então a saída será mais infinito. Caso contrário, será menos infinito.

É claro que em um circuito real não haverá mais e menos infinito, e eles serão substituídos pelo maior e máximo baixa tensão fonte de alimentação do amplificador. E obteremos:

Comparador
Um dispositivo que permite comparar dois sinal analógico e dê um veredicto - qual sinal é maior. Já é interessante. Você pode criar vários aplicativos para isso. A propósito, o mesmo comparador está embutido na maioria dos microcontroladores, e mostrei como usá-lo usando o exemplo do AVR em artigos sobre criação. O comparador também é ótimo para criar arquivos .

Mas o assunto não se limita a um comparador, porque se você introduzir feedback, muito poderá ser feito a partir do amplificador operacional.

Opinião
Se pegarmos um sinal da saída e enviá-lo diretamente para a entrada, surgirá feedback.

Feedback Positivo
Vamos pegar e direcionar o sinal diretamente da saída para a entrada direta.

• A tensão U1 é maior que zero - a saída é de -15 volts
• A tensão U1 é menor que zero - a saída é +15 volts

O que acontece se a tensão for zero? Em teoria, a saída deveria ser zero. Mas, na realidade, a tensão NUNCA será zero. Afinal, mesmo que a carga da direita supere a carga da esquerda em um elétron, isso já é suficiente para direcionar o potencial para a saída com um ganho infinito. E na saída todo o inferno começará - o sinal salta aqui e ali na velocidade das perturbações aleatórias induzidas nas entradas do comparador.

Para resolver este problema, é introduzida a histerese. Aqueles. uma espécie de lacuna entre a mudança de um estado para outro. Para fazer isso, é introduzido feedback positivo, assim:

Assumimos que neste momento há +10 volts na entrada inversa. A saída do amplificador operacional é menos 15 volts. Na entrada direta não é mais zero, mas uma pequena parte da tensão de saída do divisor. Aproximadamente -1,4 volts Agora, até que a tensão na entrada inversa caia abaixo de -1,4 volts, a saída do amplificador operacional não mudará sua tensão. E assim que a tensão cair abaixo de -1,4, a saída do amplificador operacional saltará drasticamente para +15 e já haverá um viés de +1,4 volts na entrada direta.

E para alterar a tensão na saída do comparador, o sinal U1 precisará aumentar em até 2,8 volts para atingir o nível superior de +1,4.

Aparece uma espécie de gap onde não há sensibilidade, entre 1,4 e -1,4 volts. A largura da lacuna é controlada pelas relações dos resistores em R1 e R2. A tensão limite é calculada como Uout/(R1+R2) * R1 Digamos que 1 a 100 dará +/- 0,14 volts.

Mesmo assim, os amplificadores operacionais são usados ​​com mais frequência no modo de feedback negativo.

Feedback negativo
Ok, vamos colocar de outra forma:

Em caso de negativo opinião O amplificador operacional tem uma propriedade interessante. Ele sempre tentará ajustar seu tensão de saída de modo que as tensões nas entradas sejam iguais, resultando em uma diferença zero.
Até ler isto no grande livro dos camaradas Horowitz e Hill, não consegui entrar no trabalho da OU. Mas acabou sendo simples.

Repetidor
E temos um repetidor. Aqueles. na entrada U 1, na entrada inversa U out = U 1. Bem, acontece que U out = U 1.

A questão é: por que precisamos de tanta felicidade? Era possível conectar diretamente o fio e nenhum amplificador operacional seria necessário!

É possível, mas nem sempre. Vamos imaginar esta situação: existe um sensor feito em forma de divisor resistivo:

Quanto menor a resistência muda seu valor, a distribuição das tensões de saída do divisor muda. E precisamos fazer leituras com um voltímetro. Mas o voltímetro tem sua própria resistência interna, embora grande, mas vai alterar as leituras do sensor. Além disso, e se não quisermos um voltímetro, mas quisermos que a lâmpada mude de brilho? Não há mais como conectar uma lâmpada aqui! Portanto, armazenamos a saída em buffer com um amplificador operacional. Sua resistência de entrada é enorme e sua influência será mínima, e a saída pode fornecer uma corrente bastante perceptível (dezenas de miliamperes, ou mesmo centenas), o que é suficiente para operar a lâmpada.
Em geral, você pode encontrar aplicativos para repetidor. Especialmente em circuitos analógicos de precisão. Ou onde o circuito de um estágio pode afetar o funcionamento de outro, de forma a separá-los.

Amplificador
Agora vamos fazer uma simulação com nossos ouvidos - pegue nosso feedback e conecte-o ao terra através de um divisor de tensão:

Agora metade da tensão de saída é fornecida à entrada inversa. Mas o amplificador ainda precisa equalizar as tensões nas suas entradas. O que ele terá que fazer? É isso mesmo - aumente a tensão na sua saída duas vezes mais do que antes para compensar o divisor resultante.

Agora haverá U 1 em linha reta. No inverso U out /2 = U 1 ou U out = 2*U 1.

Vamos colocar um divisor com uma proporção diferente - a situação mudará da mesma forma. Para que você não precise pensar na fórmula do divisor de tensão, vou fornecê-la imediatamente:

você sai = você 1 *(1+R 1 /R 2)

É mnemônico lembrar o que se divide no que é muito simples:

Acontece que o sinal de entrada passa por uma cadeia de resistores R 2, R 1 em U out. Neste caso, a entrada direta do amplificador é zero. Vamos lembrar os hábitos do amplificador operacional - ele tentará, por bem ou por mal, garantir que uma tensão igual à entrada direta seja gerada em sua entrada inversa. Aqueles. zero. A única maneira de fazer isso é diminuir a tensão de saída abaixo de zero, de modo que um zero apareça no ponto 1.

Então. Vamos imaginar que U out =0. Ainda é zero. E a tensão de entrada, por exemplo, é de 10 volts em relação à saída U. Um divisor de R 1 e R 2 irá dividi-lo ao meio. Assim, no ponto 1 existem cinco volts.

Cinco volts não é zero e o amplificador operacional reduz sua saída até que o ponto 1 seja zero. Para fazer isso, a saída deve ser (-10) volts. Neste caso, em relação à entrada, a diferença será de 20 volts, e o divisor nos fornecerá exatamente 0 no ponto 1. Temos um inversor.

Mas também podemos escolher outros resistores para que nosso divisor produza coeficientes diferentes!
Em geral, a fórmula de ganho para tal amplificador será a seguinte:

Você sai = - U entra * R 1 / R 2

Bem, uma imagem mnemônica para memorizar rapidamente xy de xy.

Digamos que U 2 e U 1 tenham 10 volts cada. Então, no segundo ponto, haverá 5 volts. E a saída terá que ser tal que no 1º ponto também haja 5 volts. Ou seja, zero. Acontece que 10 volts menos 10 volts é igual a zero. Isso mesmo :)

Se U 1 se tornar 20 volts, a saída deverá cair para -10 volts.
Faça você mesmo as contas - a diferença entre U 1 e U out será de 30 volts. A corrente através do resistor R4 será (U 1 -U out)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015A, e a queda de tensão no resistor R 4 será R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = 15 volts. Subtraia a queda de 15 volts da entrada de 20 volts e obtenha 5 volts.

Assim, nosso amplificador operacional resolveu um problema aritmético de 10 subtraído 20, resultando em -10 volts.

Além disso, o problema contém coeficientes determinados por resistores. Só que, para simplificar, escolhi resistências do mesmo valor e, portanto, todos os coeficientes são iguais a um. Mas, na verdade, se pegarmos resistores arbitrários, a dependência da saída na entrada será assim:

U sai = U 2 *K 2 - U 1 *K 1

K 2 = ((R 3 +R 4) * R 6) / (R 6 +R 5)*R 4
K 1 = R 3 / R 4

A técnica mnemônica para lembrar a fórmula de cálculo dos coeficientes é a seguinte:
Certo de acordo com o esquema. O numerador da fração está no topo, então somamos os resistores superiores no circuito de fluxo de corrente e multiplicamos pelo inferior. O denominador está abaixo, então somamos os resistores inferiores e multiplicamos pelo superior.

Tudo é simples aqui. Porque o ponto 1 é constantemente reduzido a 0, então podemos assumir que as correntes que fluem para ele são sempre iguais a U/R, e as correntes que entram no nó número 1 são somadas. A relação entre o resistor de entrada e o resistor de feedback determina o peso da corrente de entrada.

Pode haver quantos galhos você quiser, mas desenhei apenas dois.

U fora = -1(R 3 *U 1 /R 1 + R 3 *U 2 /R 2)

Os resistores na entrada (R 1, R 2) determinam a quantidade de corrente e, portanto, o peso total do sinal de entrada. Se você igualar todos os resistores, como o meu, então o peso será o mesmo e o fator de multiplicação de cada termo será igual a 1. E U out = -1(U 1 +U 2)

Somador não inversor
Tudo é um pouco mais complicado aqui, mas é semelhante.

Uout = U 1 *K 1 + U 2 *K 2

K 1 = R 5 / R 1
K 2 = R 5 / R 2

Além disso, os resistores no feedback devem ser tais que a equação R 3 / R 4 = K 1 + K 2 seja observada

Em geral, você pode fazer qualquer matemática usando amplificadores operacionais, somar, multiplicar, dividir, calcular derivadas e integrais. E quase instantaneamente. Computadores analógicos são feitos com amplificadores operacionais. Eu até vi um desses no quinto andar do SUSU - um idiota do tamanho de meio cômodo. Vários armários metálicos. O programa é digitado conectando diferentes blocos com fios :)

Ao estabelecer vários esquemas Com a utilização de amplificadores operacionais (amplificadores operacionais), é necessário primeiro, antes de instalá-lo na placa, verificar a operabilidade do amplificador operacional de acordo com o princípio passa/falha. Como pode ser visto no diagrama mostrado na Fig. 1, o amplificador operacional em teste é conectado por um seguidor de tensão, cuja entrada não inversora é alimentada com tensão da saída do amplificador através de uma cadeia RC de três elos rede de quatro terminais com mudança de fase zero.

Este gerador produz oscilações de formato próximo ao retangular. Como a corrente de saída de um amplificador operacional amplamente utilizado geralmente é insuficiente para que os LEDs brilhem intensamente, um amplificador de corrente é ligado na saída do amplificador operacional, feito de acordo com um circuito de dois pinos usando transistores com tipos diferentes condutividade. Quando o amplificador operacional está funcionando, os LEDs acendem alternadamente. Se um dos LEDs estiver aceso, o amplificador está inutilizável.
Para alimentar o circuito, é usada uma fonte de alimentação bipolar com tensão nominal para a maioria dos tipos de amplificadores operacionais.
Neste circuito você pode verificar os amplificadores operacionais KR140UD608 (K140UD6), KR140UD708 (K140UD7), K140UD18, K544UD1, entre outros, levando em consideração sua pinagem e, se necessário, circuitos de correção de frequência.
O circuito de teste pode ser montado em uma placa de circuito impresso feita de folha de fibra de vidro unilateral com dimensões de 55x42,5 mm e espessura de 1,5 mm. A localização dos caminhos condutores na placa e nos elementos de rádio é mostrada na Fig. Elementos passivos de qualquer tipo, por exemplo, capacitores C1.C3 tipo K73-17, capacitores C4, C5 tipo K10-17, resistores com potência de 0,125 ou 0,25 W. LEDs de qualquer tipo de radiação visível com qualquer cor de brilho. O brilho do brilho é definido selecionando R4.
Este circuito pode ser utilizado como “pisca-pisca” mesmo com lâmpadas incandescentes.
Para isso, se necessário, os transistores VT1, VT2 são feitos como compostos e a tensão de alimentação é selecionada para o tipo de lâmpadas utilizadas.
Literatura RADIOAMATOR 6.2000

• Artigos relacionados

Faça login usando:

Artigos aleatórios

• 05.10.2014

  Este pré-amplificador é simples e possui bons parâmetros. Este circuito é baseado no TCA5550, contendo um amplificador duplo e saídas para controle e equalização de volume, agudos, graves, volume, equilíbrio. O circuito consome muito pouca corrente. Os reguladores devem estar localizados o mais próximo possível do chip para reduzir interferências, interferências e ruídos. Base do elemento R1-2-3-4=100 Kohms C3-4=100nF…

• 16.11.2014

  A figura mostra o circuito de um amplificador simples de 2 watts (estéreo). O circuito é fácil de montar e tem baixo custo. Tensão de alimentação 12 V. Resistência de carga 8 Ohms. Desenho da PCB do circuito amplificador (estéreo)

• 20.09.2014

  Seu significado é diferente para diferentes modelos de disco rígido. Ao contrário da formatação de alto nível - criação de partições e estruturas de arquivos, a formatação de baixo nível significa layout básico das superfícies do disco. Para os primeiros modelos de discos rígidos fornecidos com superfícies limpas, essa formatação cria apenas setores de informações e pode ser executada pelo controlador do disco rígido sob o controle do programa apropriado. ...

Há uma grande variedade desses microcircuitos e eles são incompatíveis entre si em termos de localização dos pinos. Esses microcircuitos podem ser verificados configurando o modo de operação, o que pode ser feito em um suporte especialmente montado para um determinado caso, onde o microcircuito é conectado por meio de uma tomada de contato universal, ou o teste pode ser realizado já como parte de um circuito montado neles. A segunda é mais conveniente porque requer menos tempo.

Agora, sobre a verificação em si. Em primeiro lugar, é necessário medir os níveis das tensões de alimentação, tensões nas entradas do microcircuito, bem como na saída ( voltímetro digital). Normalmente, se os valores dos resistores de realimentação negativa são conhecidos, então, calculando o ganho, pode-se tirar conclusões sobre o que deve estar na saída e com que sinal, claro, se for um amplificador linear.

Podem surgir dúvidas na hora de verificar mais circuitos complexos(integradores, autogeradores, etc.). Neste caso, você pode usar outro método. Como você sabe, qualquer amplificador operacional pode facilmente funcionar no modo comparador. Para fazer isso, podemos aplicar temporariamente uma pequena tensão alternadamente nas entradas direta e inversa do microcircuito de uma fonte externa através de um resistor limitador de corrente (Fig. 6.17). A tensão na saída do “amplificador operacional” deve ser monitorada com um voltímetro digital ou osciloscópio (se operação normal veremos a comutação da saída).

Arroz. 6.17. Princípio de teste de amplificadores operacionais

Um osciloscópio é mais conveniente para realizar tais medições, pois permite detectar não apenas alterações nos níveis de saída, mas também a presença de autoexcitação involuntária de cascatas (autogeração).

Fonte: Radioamadores: diagramas úteis. Livro 6. - M/SOLON-Press, 2005. 240 p.

Postagens relacionadas

Na mesa 1.4 e 1.5 apresentam as características elétricas dos módulos solares e baterias. Tabela 1.4. Características elétricas dos módulos solares produzidos internamente FSM-50 50 21 2,95 10720 FSM-55 55 21 3,15 1028x450x28…….

No elemento de trabalho, durante a continuidade entre os circuitos de potência, deve haver uma resistência infinitamente grande, e entre o eletrodo de controle e um dos terminais (o cátodo do tiristor) deve haver uma resistência pequena (de 30 a .... ...

Para apertar rapidamente pequenos parafusos em locais de difícil acesso (e não perdê-los ao desparafusar), você precisará de uma chave de fenda com ímã. É fácil fazer essa chave de fenda com uma chave de fenda comum. Basta enrolar 100-200......em volta da haste da chave de fenda.

Tenha cuidado para se proteger contra choques elétricos ou desconexão de conectores e peças. máquina de lavar ao solucionar problemas. Observe as medidas de segurança elétrica! Em primeiro lugar, verifique as conexões de cada conector. Se você estiver substituindo o PWB…….

controle remoto(Controle remoto) 90% dos controles remotos estão ocupados por dois tipos de defeitos: 1) alguns botões não funcionam (geralmente aqueles que são pressionados com frequência). Neste caso, você precisa cortar um pedaço de papel alumínio e….

Verificando a funcionalidade dos amplificadores operacionais

Na prática do rádio amador muitas vezes é necessário usar amplificadores operacionais extraídos de estruturas antigas ou placas de circuito impresso. Como mostra a prática, não será supérfluo verificar os microcircuitos adquiridos no mercado de rádios.

Primeiro método de teste baseado no uso de um amplificador operacional como seguidor de tensão. Vamos considerá-lo usando o exemplo de um amplificador operacional simples com correção interna LM358N.

A conexão dos pinos externos é mostrada na Fig. 1, e na Fig. 2 está o diagrama de teste. Para instalar o amplificador operacional, é usado um soquete DIP-8, mas você também pode usar DIP-14/I6. Todas as peças são fixadas ao soquete com os cabos mais curtos possíveis. Como um pacote LM358N contém dois amplificadores operacionais, verifique primeiro o primeiro (pinos 1, 2, 3). e depois o segundo (5, 6, 7). O capacitor C3 é montado diretamente no soquete. Em seguida, monte o circuito de teste da Fig. 2 e alimente-o. O resistor R2 é utilizado caso a fonte utilizada não possua regulação de corrente de proteção.

Se estiver, então R2 não está instalado, mas a corrente de proteção da fonte de alimentação está ligada ao valor da corrente de curto-circuito. 10...20mA. Um voltímetro de tensão constante fotovoltaica com limite de 20 V é conectado à saída do amplificador operacional. Em alguns casos, os elementos R1, CI, C2 podem não estar instalados. Após ligar, movemos SA1 de uma posição para outra e observamos o voltímetro. Se o amplificador operacional estiver funcionando corretamente, na posição “1” da chave o voltímetro deve mostrar quase a tensão de alimentação e na posição “0” - próximo de zero.

Segundo método de testeé baseado no circuito de comutação do amplificador operacional como comparador, ou seja, comparação de duas tensões (Fig. 3). Os requisitos de instalação deste circuito são os mesmos do anterior. Usando R1, é definida uma tensão de vários volts, que é controlada por um voltímetro de alta resistência PV1. Aproximadamente a mesma tensão deve ser ajustada com o resistor R2, que também é controlado pelo PV2 de alta resistência.

A tensão na saída do amplificador operacional é controlada por um voltímetro PV3 e, para um amplificador operacional em funcionamento, mudará abruptamente de praticamente fornecendo para quase zero com um leve movimento do motor R1 em uma direção ou outra. Você pode escolher qualquer valor dos resistores R1, R2 na faixa de 10 kOhm a 1 MOhm, mas eles devem ser iguais. Claro que não é necessário usar três voltímetros no circuito considerado, pode ser um, conectado alternadamente em três pontos;

Concluindo, notamos que o segundo esquema é mais universal, porque permite testar amplificadores operacionais que não contêm correção integrada ("anti-excitação"), sem instalar esta última com elementos externos.