Повратне информације оперативног кола појачала

Упоређивачи

Ако користите оперативно појачало без негативних повратних информација (ООС), тада дефинитивно можемо рећи шта се дешава упоређивач. Да бисте разумели како то ради, можете да урадите неке једноставне, али визуелне експерименте. За ово ће вам требати мало: сам оперативни појачавач, извор напајања напоном 9 ... 25В, неколико отпорника, пар ЛЕД-ова и волтметар (дигитални мултиметар).

Најједноставнија логичка сонда састављена је од ЛЕД и отпорника, као што је приказано на слици 1.

Када се на улаз сонде примени позитивни напон (можете чак да примените и У), светли црвени ЛЕД, а ако је улаз повезан на заједничку жицу, светли зелена. Уз помоћ такве сонде, излазно стање тестираног оперативног појачала постаје јасно и разумљиво.

Као експериментални „зец“ је погодан онај који није веома квалитетан и скуп оперативно појачалона пример, КР140УД608 (708) у пластичним кућиштима или К140УД6 (7) у округлом металу.

Слика 1. Шема једноставне логичке сонде

Треба напоменути да је упркос различитим случајевима, шиљак ових микровезих једнак и одговара ономе приказаном на дијаграмима у наставку. Често се дешава да врх пластичних и металних кућишта не одговара, иако су у ствари исти микро кругови. Сада је већина оперативних појачала, посебно увозних, доступна у пластичним кућиштима, и све функционише како треба и савршено, и нема забуне у преклопима. А пре су такве „пластичне“ микро-склопове презирно звали „потрошачка роба“.

Слика 2. Схема на оперативном појачалу

За прве експерименте састављамо склоп приказан на слици 2. Овде није много учињено: сам оперативни појачавач и логичка сонда приказана на слици 1 повезани су на униполарни извор напајања. Напон напајања + У униполарни 9 ... 30В. Величина стреса у нашим експериментима није од посебне важности.

Овде се може поставити потпуно легитимно питање: „Зашто је сонда логична, јер је оперативно појачало аналогни елемент?“ Да, али у овом случају, оперативно појачало не ради у појачаном режиму, већ у компаративном режиму, и има само два нивоа излаза. Напон близу 0В назива се логичком нулом, а напон близу + У је логичка јединица. У случају биполарне снаге, напон близу –У одговара логичкој нули.

Када примењујете напон напајања, једна од ЛЕД диода мора да светли. Немогуће је одговорити на питање која, црвена или зелена, јер све зависи од параметара одређеног оперативног појачала и спољних услова, на пример, интерференције мреже. Ако узмете неколико истих типова оп-ампа, резултати ће бити врло различити.

Напон на излазу оперативног појачала контролише волтметар: ако је црвена ЛЕД лампица укључена, волтметар ће показати напон близу + У, а ако се упали зелена ЛЕД, напон ће бити готово нула.

Сада можете покушати да примените неки напон на улазима и погледате индикаторе и волтметар како ће се понашати оперативни појачавач. Најлакши начин је применити напон додиром једног прста окретањем сваког улаза оперативног појачала, а другим једним од пинова за напајање. У овом случају сјај сонде и очитавање волтметра требало би да се мењају. Али ове промене се можда неће догодити.

Ствар је у томе што су неки оперативни појачивачи дизајнирани тако да осигурају да напон на улазима буде у одређеним границама: мало већи од напона на терминалу 4 и мало нижи од напона на терминалу 7. Ово "мало ниже, веће" је 1 ... 2Б. За наставак експеримената, испуњавајући наведени услов, биће потребно да се састави мало сложенија шема, приказана на слици 3.

Слика 3 Оперативни круг појачала за повратне информације

Сада се напон напаја на улазима помоћу променљивих отпорника Р1, Р2, чије моторе треба инсталирати близу средњег положаја пре него што започну мерења. Волтметар је сада премештен на друго место: показаће разлику напона између директног и инверзног улаза.

Боље је ако је овај волтметар дигитални: поларитет напона се може променити, на индикатору дигиталног уређаја појавиће се знак минус, а показивач ће се једноставно „преврнути“ у супротном смеру. (Можете користити показивачки волтметар са средњом тачком на скали.) Поред тога, улазни отпор дигиталног волтметра је много већи од отпора, тако да ће резултати мерења бити тачнији. Излазни статус ће бити одређен ЛЕД индикатором.

Прикладно је дати такав савјет: боље је радити ове једноставне експерименте властитим рукама, а не само читати и одлучивати да је све једноставно и јасно. Овако треба да читате водич за гитару, а да притом никада не одаберете гитару. Па да започнемо.

Прво што треба учинити је поставити моторе променљивих отпорника на средњи положај, док је напон на улазима оперативног појачала близу половине напона напајања. Осетљивост волтметра треба максимизирати, али можда не одмах, али постепено, да се не би спалио уређај.

Претпоставимо да је снага оперативног појачала мала, зелена ЛЕД лампица је укључена. Ако то није тако, онда се то стање може постићи окретањем променљивог отпорника Р1 на такав начин да мотор креће низ круг - може бити практично до 0В.

Сада, користећи променљиви отпорник Р1, почињемо да додавамо напон на директан улаз оперативног појачала (пин 3), посматрајући очитања волтметра. Чим волтметар покаже позитивни напон (напон на директном улазу (терминал 3) је већи од напона на инверсу (терминал 2), црвена ЛЕД лампица ће се упалити. Стога је напон на излазу оперативног појачала висок или, како је раније договорено, логичка јединица.

Мала помоћ

Тачније, чак ни логичка јединица, већ висок ниво: логичка јединица указује на истинитост сигнала, кажу, догодио се догађај. Али та истина, ова логичка јединица може бити изражена и на ниском нивоу. Као пример можемо да се сетимо РС-232 интерфејса, у којем негативни напон одговара логичкој јединици, док логичка нула има позитиван напон. Иако је у осталим шемама, логичка јединица најчешће је изражена на високом нивоу.

Настављамо научно искуство. Почињемо пажљиво и полако ротирати отпорник Р1 у супротном смеру, пратећи волтметар. У одређеном тренутку ће показати нулу, али црвени ЛЕД ће и даље светлити. Мало је вероватно да ћете ухватити позицију у којој су обе ЛЕД лампице искључене.

Даљњом ротацијом отпорника поларитет очитавања волтметра такође ће се променити у негативан. Ово сугерише да је напон на инверзном улазу (2) у апсолутној вредности већи него на директном улазу (3). Зелена ЛЕД лампица светли, што указује на низак ниво на излазу оперативног појачала. Након тога, можете наставити да ротирате отпорник Р1 у истом смеру, али неће се десити никакве промене: зелени ЛЕД се не гаси и уопште не мења осветљење.

Ова појава се јавља када је оперативно појачало у компаративном режиму, тј. без негативних повратних информација (понекад чак и са ПИЦ-ом).Ако оп-амп делује у линеарном режиму, покривен је негативном повратном информацијом (ООС), када се мотор отпорника Р1 ротира, излазни напон се мења сразмерно куту ротације, очитава се разлика напона на улазима, а не корак. У овом случају се светлост ЛЕД-а може лако мењати.

Из свега наведеног можемо закључити: напон на излазу оперативног појачала зависи од разлике напона на улазима. У случају када је напон на директном улазу већи него на инверзном, излазни напон је висок. Иначе (напон на инверзу је већи него на директном), излазни ниво је логичка нула.

На самом почетку овог експеримента препоручено је уградити моторе отпорника Р1, Р2 приближно у средњи положај. А шта ће се догодити ако их у почетку поставите на трећину промета или две трећине? Да, у ствари се ништа неће променити, све ће радити на исти начин као што је горе описано. Из овога можемо закључити да сигнал на излазу оперативног појачала не зависи од апсолутне вредности напона на директном и инверзном улазу. А то зависи само од разлике у напону.

Из свега што је речено може се извући још један важан закључак: оперативни појачавач без повратних информација је компаратор - компаратер. У овом случају, референтни или референтни напон се примењује на један улаз, а напон, чија се вредност мора контролисати, на други улаз. Који улаз за напајање референтног напона се одлучује током развоја кола.

Као пример, слика 4 приказује дијаграм. интегрисани тајмер НЕ555на чијем улазу су одмах два унутрашња компаратора ДА1 и ДА2.

Слика 4Интегрисани тајмерски круг НЕ555

Њихова сврха је управљање унутрашњим РС окидач. Логика управљања је прилично једноставна: логичка јединица с излаза компаратора ДА2 поставља окидач на један, а логичка јединица с излаза компаратора ДА1 ресетира окидач.

На отпорницима Р1 ... Р3 монтира се делилник, који напаја референтне напоне на улазима компаратора. Сва три отпорника имају исти отпор (5К), формирајући 2/3 и 1/3 напона напајања, који се доводе до инвертирајућег улаза ДА1 и до неинвертираног улаза ДА2.

У смислу онога што је горе написано, испада да ће логичка јединица на излазу компаратора ДА1 бити добијена ако улазни напон на директном улазу премаши референтни напон на инверзном (2 / 3Упит), окидач ће се вратити на нулу.

Да бисте активирали окидач на 1, морате да добијете висок ниво на излазу унутрашњег компаратора ДА2. Ово стање ће се постићи када ниво напона на инвертираном улазу ДА2 буде мањи од 1/3Упит. То је такав референтни напон примењен на директан улаз компаратора ДА2.

Овде није постављен циљ описа интегрисаног тајмера НЕ555, само као пример коришћења оп-амп-а, улазни компаратери су приказани скривени унутар микро-склопа. За оне који су заинтересовани за кориштење тајмера 555, можете препоручити читање чланка "Интегрисани тајмер НЕ555".

Погледајте такође: Повратне везе Оперативни склопови појачала

Борис Аладисхкин