Tiedät jo, että opampilla on erittäin korkea avoimen silmukan vahvistus, tyypillisesti 100 000 kertaa. Tarkastellaan yksinkertaisinta palautetilannetta:

Opamp vahvistaa \ $ V _ + \ $ ja \ $ V _- \ $: p välistä eroa >

\ $ V_ {OUT} = 100 000 \ kertaa (V_ + - V_-) \ $

Nyt \ $ V_ + = V_ {IN} \ $ ja \ $ V- = V_ {OUT} \ $, sitten

\ $ V_ {OUT} = 100 000 \ kertaa (V_ {IN} - V_ {OUT}) \ $

tai järjestäen uudelleen:

\ $ V_ {OUT} = \ dfrac {100 000} {100 000 + 1} \ kertaa V_ {IN} \ $

Se on yhtä hyvä kuin

\ $ V_ {OUT} = V_ {IN} \ $

Tämä on jännitteen seuraaja , \ $ \ kertaa \ $ 1 -vahvistin, jota käytetään enimmäkseen korkea tuloimpedanssi ja pieni lähtöimpedanssi.

Palaute vähentää erittäin korkean avoimen silmukan vahvistuksen \ $ \ kertaa \ $ 1. Huomaa, että suurta vahvistusta tarvitaan, jotta \ $ V_ {OUT} \ $ saadaan mahdollisimman lähelle \ $ V_ {IN} \ $.

muokkaa
nyt käyttämällä vain murto-osaa lähtöjännitteestä palautteessa voimme hallita vahvistusta.

Jälleen kerran

\ $ V_ {OUT} = 100 000 \ kertaa (V_ + - V_-) \ $,

mutta nyt \ $ V_ + = V_ {IN} \ $ ja \ $ V- = \ dfrac {R1} {R1 + R2} \ kertaa V_ {OUT} \ $, sitten

\ $ V_ {OUT} = 100 000 \ kertaa (V_ {IN} - \ dfrac {R1} {R1 + R2} \ kertaa V_ {OUT}) \ $

Tai:

\ $ V_ {OUT} = \ dfrac {100000 \ kertaa V_ {IN}} {\ dfrac {R1} {R1 + R2} \ kertaa 100000 + 1} \ $

Termi "1" voidaan jättää huomiotta, joten

\ $ V_ {OUT} = \ dfrac {R1 + R2} {R1} \ kertaa V_ {IN} \ $

Huomaa, että molemmissa jännitteen seuraaja ja tämä ei-invertoiva vahvistin, opampin todellinen vahvistuskerroin peruuttaa edellyttäen, että se on riittävän korkea (>> 1).

Ihanteellisella opampilla on ääretön voitto. Se vahvistaa jännite-eroa + ja - nastojen välillä. Tietysti todellisuudessa tämä voitto ei ole loputon, mutta silti melko suuri.

Opampin lähtöä (jossain määrin myös tulo) rajoittaa virtalähde, emme voi päästä ulos enemmän kuin lähde syöttää.

Jos yksinkertaisesti laitamme signaaleja opampiin ilman palautetta, se kerrotaan ne äärettömyydellä ja saadaan binäärilähtö (se kyllästyy syöttökiskoilla)

Joten tarvitsemme jonkin tavan hallita vahvistusta. Tätä takaisinkytkentä tekee.

Palaute (DC sekä AC) vie osan vahvistetusta ulostulosta tulosta siten, että takaisinkytkentäverkko rajoittaa vahvistusta paljon enemmän, mikä on ennustettavissa, ja paljon vähemmän valtavan (ja arvaamattoman) avoimen silmukan vahvistuksella.

Jopa vain vaihtovirtapiirissä tarvitsemme silti palautetta, joka toimii tasavirralla (nolla Hz), tai vahvistus olisi vain avoimen silmukan. DC-signaaleille. Vaihtosignaali, vaikka rajoitettu olisikin, tukahdutettaisiin tasavirran avoimen silmukan vahvistuksella

Ihanteellisella op-vahvistimella on ääretön vahvistus, ja siitä ei ole juurikaan hyötyä analogisessa elektroniikassa. Palautetta käytetään piirin vahvistuksen rajoittamiseen. Löydät monia esimerkkejä wikiartikkelista.

Harkitse yksinkertaista palautesilmukkaa:

\ $ Vout = A \ cdot Vx \ $

\ $ Vf = F \ cdot Vout \ $

\ $ Vx = Vin - Vf = Vin - FVout \ $

\ $ Vout = A \ cdot Vin - A \ cdot F \ cdot Vout \ $

\ $ Av = \ frac {Vout} {Vin} = \ frac {A} {1 + AF} \ $

Op-amp: n tapauksessa sen vahvistus määrittelee A: se on melko ikävä toiminto, koska nämä vahvistimet on tarkoitettu vain julman vahvistuksen antamiseen, eikä niillä ole mukavaa lineaarista toimintoa . Onneksi, jos katsot Av: tä, jos A on riittävän suuri, se peruuttaa 1 -kohdan ja jättää itse arvon 1 / F vahvistuksen määrittämiseksi.

Jos kyseessä ei ole kääntämällä vahvistin, lohko F on jännitteenjakaja, joten se on jotain 1 / X. Tämä asettaa vahvistimen vahvistuksen arvoksi X.

Todellisten op-vahvistimien tapauksessa A ei ole ääretön, mutta riittävän suuri, jotta sen voi peruuttaa DC-vahvistuksen yhtälössä. Palautteen edut ovat vieläkin enemmän, kuten kaistanleveyden, lineaarisuuden, S / N-suhteen lisääminen ja paljon muuta. Esimerkiksi suljetussa silmukassa vahvistus määräytyy vain takaisinkytkentävahvistuksen käänteisenä edellyttäen, että op-amp-vahvistus on riittävän suuri.

Itse asiassa vain yksi vastus ei ole niin hyödyllinen palautteena , koska se käyttäytyy samalla tavalla kuin oikosulku. Jännitteenjakaja maahan saa sen toimimaan kuin kiinteän suhteen kerroin samasta tekijästä (samasta syystä kuin edellä mainittiin).

DC-takaisinkytkennän tarkoituksena on määritellä, mitä op-vahvistimen haluat tehdä, ts. mikä on sen lähtöjännite. Ilman sitä tuotos nousee tai laskee, kunnes se osuu voimakiskoihin.

Tämä voi olla hyödyllistä, ja tällä tavoin erikoistuneille op-vahvistimille on laaja markkinat, joita kutsutaan "vertailijoiksi".

Vertailija on yksinkertainen: jos + tulo on suurempi kuin - tulo, lähtö on + Vcc. Muussa tapauksessa lähtö on −Vee. Kaaviollinen symboli on sama kuin op-amp, ja ne voidaan jopa houkutella riittävällä vaivalla työskentelemään molemmissa rooleissa, mutta käytännössä nämä kaksi tyyppiä ovat erittäin erikoistuneita, ja tällaiset ponnistelut eivät todellakaan ole sen arvoista.

DC-takaisinkytkentäradalla op-vahvistin voi olla vakaa jossakin muussa kohdassa kuin "kova lähtö kiskoja vasten", ja piiri on yleensä suunniteltu löytämään tämä kohta.

Sen sijaan, että ajattelemalla sitä staattisesti, ajattele op-vahvistinta integraattorina. Aina kun sen + -tulo on suurempi kuin sen - tulo, op-vahvistimen lähtö nousee nopeasti. Tämän nousun tulisi olla lähempänä toisiaan ja lopulta lopettaa, kun ne ovat yhtä suuret. Samoin + tulo vähemmän kuin - tulo aiheuttaa lähdön laskun. Palaute on yleensä - tulolle, koska se on yksinkertaisin tapa tehdä tällä tavalla toimiva piiri.

Tyypillisellä virtalähteen virhevahvistimella ei ole DC-takaisinkytkentäpolkua:

Voin kuitenkin vakuuttaa, että tämä vahvistin toimii melko hyvin.

Visualisoi tämä virhevahvistin, joka ohjaa buck-muunninta. Vcompia käytetään ohjaamaan kytkimen toimintajaksoa, joka ohjaa virtaa induktorin läpi ja ohjaa Voutia. Kun Vcomp kasvaa, niin myös käyttöjakso kasvaa, mikä saa Voutin kasvamaan ja Vcomp pienenemään. Kompensointiverkko lisää tai vähentää Vcomp-arvoa hallitusti, pakottaakseen Vout vastaamaan Vrefiä (niin tarkasti kuin opamp sallii).

[Tietysti voimansiirto tuottaa jonkin verran DC-palautetta , mutta erkan :)]

DC-palaute op-amp-käyttöissä vakauden vuoksi, myös op-amp-vahvistus on liian suuri, joten käytämme palautetta saadaksemme tietyn vahvistuksen tuotoksessa