- Cosa sta terminando un amplificatore operazionale?
- Perché è importante terminare un amplificatore operazionale?
- Quali parametri dovrebbero essere considerati?
- Testare il circuito
Un amplificatore operazionale gioca un ruolo cruciale quando si tratta di progettare circuiti con componenti analogici. Ma durante l'implementazione di tali circuiti basati su amplificatori operazionali, ci sono situazioni in cui uno o più amplificatori operazionali vengono lasciati inutilizzati, il che causa un comportamento indesiderato in uno o tutti quegli amplificatori operazionali inutilizzati, influenzando così le prestazioni totali del sistema.
Per evitare questo tipo di comportamento indesiderato, gli amplificatori operazionali inutilizzati devono essere terminati correttamente, altrimenti può portare a problemi come un aumento del consumo di energia e rumore aggiunto.
Quindi, in questo tutorial, parlerò
- Come terminare correttamente un amplificatore operazionale inutilizzato e i suoi vantaggi aggiuntivi.
- Come un amplificatore operazionale mal configurato può portare a vari problemi nel circuito.
- E alla fine ci sarà una sezione dedicata alla sperimentazione di un circuito pratico.
Quindi, senza ulteriori indugi, iniziamo.
Cosa sta terminando un amplificatore operazionale?
Dopo aver sentito il termine terminare, se stai pensando di uccidere l'amplificatore operazionale, lascia che ti dica che non è così. Terminando un amplificatore operazionale, intendevo configurare un amplificatore operazionale in modo da consentire al dispositivo di funzionare in modo stabile.
Perché è importante terminare un amplificatore operazionale?
- Lasciando flottanti i pin dell'amplificatore operazionale inutilizzati si creeranno sbalzi di tensione imprevisti che potrebbero provocare un comportamento imprevisto nel circuito.
- Con una corretta configurazione, il rumore RFI può essere ridotto drasticamente.
- Anche il consumo di energia e la dissipazione di potenza nel circuito integrato possono essere ridotti al minimo.
Quali parametri dovrebbero essere considerati?
Intervallo di tensione di modo comune di ingresso: il superamento del modo comune di ingresso causerà danni alla sezione di ingresso dell'amplificatore operazionale.
Gamma di tensione differenziale di ingresso: è definita come la gamma di tensione massima che può essere applicata tra i pin di ingresso non invertenti e invertenti. Il superamento di questi intervalli può anche danneggiare la sezione di ingresso dell'amplificatore operazionale.
Saturazione dell'uscita: la saturazione dell'uscita si verifica quando l'uscita dell'amplificatore operazionale viene pilotata vicino ai binari di alimentazione e un amplificatore operazionale saturo attirerà sempre più corrente e dissiperà anche più potenza rispetto a un amplificatore operazionale insaturo.
Per evitare la saturazione dell'output e l'EOS, dobbiamo limitare il più possibile l'oscillazione dell'output. Un'impostazione di guadagno inferiore può impedire la saturazione dell'uscita.
Guadagno ad anello aperto: poiché qualsiasi amplificatore operazionale ha un guadagno ad anello aperto molto grande, chiudere il loop è importante.
Il feedback negativo è un metodo molto semplice e comune per ottenere un output stabile, Questi sono fondamentalmente tutti i parametri che devi considerare prima di configurare l'amplificatore operazionale.
Testare il circuito
Per testare il circuito, utilizzeremo il popolare IC dell'amplificatore strumentale OPA2134 di Texas Instruments, ma prima diamo un'occhiata ad alcuni dei parametri sopra menzionati che dobbiamo considerare.
Diamo un'occhiata ad alcune delle specifiche di ingresso di questo amplificatore operazionale:
La tabella nella scheda tecnica mostra la valutazione massima assoluta dell'amplificatore operazionale, all'interno della tabella, è specificato l'intervallo di tensione di ingresso (V -) - 0,7 (V +) + 0,7, questo valore è l'intervallo di tensione di ingresso massimo per il non- invertente e l'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale che non deve essere superato.
Ora che è stato chiarito, esaminiamo il nostro primo circuito di prova,
Per testare il circuito, sto usando il mio mustimetro meco 450B + e il mustimetro meco 108B +, qui il mustimer meco 450B + misura la corrente e il mustimetro meco 108B + misura la tensione di uscita.
La figura sopra mostra il primo circuito di prova che sto per testare. Ma prima, diamo un'occhiata a quanta corrente assorbe l'amplificatore operazionale quando è semplicemente acceso.
Come puoi vedere dall'immagine sopra è di circa 5,23 mA
Prima configurazione:
Dato che sto usando la versione dual op-amp di questo IC, ne ho configurato uno come amplificatore non invertente con un guadagno di uno e l'altro pin del circuito è flottante, vediamo quanta corrente sta assorbendo.
Come puoi vedere, l'amplificatore operazionale assorbe circa 18,6 mA di corrente.
Nella prima configurazione dell'amplificatore operazionale, il terminale non invertente e invertente dell'amplificatore operazionale è collegato a massa e l'uscita è lasciata flottante, Con la configurazione eseguita il mio meco 108B + mustimeter è collegato all'uscita che mostra la tensione e il mio meco 450B + è collegato in serie mostrando la corrente, come puoi vedere dall'immagine sopra l'uscita è alta e l'amplificatore operazionale ora è saturo stato, quindi dissipa più potenza.
Questo è il caso di questo particolare amplificatore operazionale nella mia breadboard con altri amplificatori operazionali. Potresti vedere che l'uscita dell'amplificatore operazionale è bassa a causa della tensione di offset in ingresso dell'amplificatore operazionale. In alcuni casi, l'uscita salterà in alto e poi scenderà in basso.
In altri amplificatori strumentali ad altissima precisione, questa configurazione violerà sicuramente l'intervallo di modo comune di ingresso, quindi c'è un'alta probabilità che la sezione di ingresso possa essere danneggiata.
Seconda configurazione:
La configurazione sopra è la seconda configurazione più comune che puoi trovare su Internet.
L'output pratico di questo circuito è mostrato sopra.
Come puoi vedere in questa configurazione, anche l'amplificatore operazionale è in uno stato saturo e il suo assorbimento di corrente è come il primo. In alcuni casi, potresti vedere che l'amplificatore operazionale assorbirà centinaia di mA di corrente perché l'amplificatore operazionale sta violando l'intervallo di tensione di modo comune di ingresso per entrambi gli ingressi.
Terza configurazione:
Con la seconda configurazione completata, abbiamo la nostra ultima configurazione.
Nell'immagine sopra, viene mostrata l'ultima configurazione, in questa configurazione il terminale non invertente è collegato a un partitore di tensione e l'amplificatore operazionale stesso è configurato come seguace di tensione. L'output pratico è mostrato di seguito:
In questa configurazione, è possibile vedere che la tensione di uscita è compresa tra la tensione di alimentazione, quindi questa configurazione garantisce che l'alimentazione di ingresso rientri nell'intervallo di tensione di modo comune.
Sebbene il consumo di corrente sia maggiore per questo particolare amplificatore operazionale, con questa configurazione è possibile soddisfare tutte le principali condizioni operative consigliate specificate dalla scheda tecnica.
- l'amplificatore operazionale è stabile con un guadagno basso
- Abbiamo soddisfatto con successo le specifiche di input consigliate dal datasheet
- La tensione di uscita non è satura
- Anche il consumo di energia e la potenza sono stabili
Se vuoi saperne di più su questo argomento, c'è dell'ottima documentazione disponibile da Taxus Instruments e Maxim Integrated.
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