Op Amp เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีกำลังขยายสูงซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อขยายสัญญาณแรงดันไฟฟ้า มันเป็นแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลและเอาต์พุตขึ้นอยู่กับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างอินพุตทั้งสอง (บวก+และลบ -) แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานมีลักษณะของอัตราขยายสูง ภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม อัตราขยายของวงเปิดจะสูงมาก (ในทางทฤษฎีใกล้กับค่าอนันต์) เมื่ออิมพีแดนซ์อินพุตสูง เกือบจะดูดซับกระแสอินพุตและหลีกเลี่ยงการรบกวนกับวงจรส่วนหน้า เมื่อความต้านทานเอาต์พุตต่ำ สามารถขับเคลื่อนวงจรหลังเวทีได้โดยตรง และสามารถใช้อินพุตคู่และเอาต์พุตเดี่ยวได้ เอาท์พุต=กำไร × (อินพุตบวก - อินพุตลบ)
แอปพลิเคชันและประเภทเครื่องขยายสัญญาณการทำงานทั่วไป
การใช้งานทั่วไปของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน ได้แก่ เครื่องขยายแรงดันไฟฟ้า ตัวกรอง (ความถี่ต่ำ ผ่านความถี่สูง แบนด์พาส) ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ (ที่เกี่ยวข้องกับตัวเปรียบเทียบ) ผู้รวมระบบและดิฟเฟอเรนเชียล บัฟเฟอร์ (ตัวติดตามแรงดันไฟฟ้า) การคำนวณแบบอะนาล็อก (การบวก การลบ การรวม ฯลฯ) วงจรทั่วไปประกอบด้วยอินเวอร์เตอร์แอมพลิฟายเออร์ที่มีอินพุตเชื่อมต่ออยู่ที่ปลายอินเวอร์เตอร์และฟังก์ชันแอมพลิฟายเออร์แบบย้อนกลับ และเครื่องขยายสัญญาณในเฟสที่มีอินพุตเชื่อมต่อที่ปลายบวกและเอาต์พุตและอินพุตอยู่ในเฟสเดียวกัน ในวงจรติดตามแรงดันไฟฟ้า อินพุต=เอาต์พุตเฟสบวก ให้การแปลงอิมพีแดนซ์โดยไม่ต้องขยายแรงดันไฟฟ้า
ตัวอย่างของวงจรแอมพลิฟายเออร์ในเฟส
ตัวอย่างของวงจรแอมพลิฟายเออร์ในเฟส
วงจรแอมพลิฟายเออร์ในเฟสในรูปด้านบนเป็นตัวอย่าง อัตราขยายแบบวงปิดถูกกำหนดโดยความต้านทานป้อนกลับ Rf และตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า Rg สัญญาณอินพุตและสัญญาณเอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในเฟสอยู่ในเฟสเดียวกัน
ตัวอย่างของวงจรแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน
ตัวอย่างของวงจรแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้าน
นำวงจรแอมป์อินเวอร์เตอร์ในรูปด้านบนเป็นตัวอย่าง สมมติว่าวงจรเครื่องขยายเสียงนี้ใช้เครื่องขยายเสียงในอุดมคติ อัตราขยายของวงปิดจะถูกกำหนดโดยความต้านทานป้อนกลับ Rf และความต้านทานอินพุต Rin ความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตและสัญญาณเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์แอมพลิฟายเออร์คือ 180 องศา
การออกแบบแหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้พร้อมเครื่องขยายสัญญาณการทำงาน
วัตถุประสงค์ของแหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้คือเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตมีเสถียรภาพและปรับได้ และเอาต์พุตยังคงมีเสถียรภาพแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตหรือโหลดจะเปลี่ยนไปก็ตาม โครงสร้างพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้ประกอบด้วยแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง (เช่น TL431, ซีเนอร์ไดโอด หรือ IC อ้างอิงที่มีความแม่นยำ), เครื่องขยายสัญญาณข้อผิดพลาด (เครื่องขยายสัญญาณในการดำเนินงาน), ส่วนประกอบควบคุม (โดยปกติคือกำลัง BJT หรือ MOSFET), เครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานป้อนกลับ (การตั้งค่าแรงดันเอาต์พุต)
ตัวอย่างวงจรจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้
ตัวอย่างวงจรจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้
จากตัวอย่างวงจรแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นแบบปรับได้ในรูปด้านบน แกนกลางของวงจรนี้ประกอบด้วย LM358 ไดโอดควบคุม วงจรไตรโอดและวงจรป้อนกลับเชิงลบ R9 และ D9 ประกอบขึ้นเป็นวงจรรักษาแรงดันไฟฟ้า แรงดันพังทลายของ D9 คือ 2.5V เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตสูงของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน จึงไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอดปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้กระแสไฟจำนวนมาก ในขณะนี้ IN1+ของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคือ 2.5V แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน, ไตรโอด, R12 และ RP3 ก่อให้เกิดลูปป้อนกลับเชิงลบ ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่คำนวณได้ควรอยู่ระหว่าง 2.5V ถึง 15V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจริงของแอมพลิฟายเออร์สำหรับใช้งานคือ ± 12V จากตารางข้อมูลจึงทราบได้ว่าค่าสวิงเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์สำหรับใช้งานสัมพันธ์กับรางจ่ายไฟคือ 1.35V ถึง 1.61V แรงดันไฟฟ้า Vce สูงสุดของ D882 คือ 0.5V ช่วงเอาต์พุตสูงสุดที่คำนวณได้ของ Vout ควรอยู่ระหว่าง 9.89V ถึง 10.15V ดังนั้นช่วงแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตจริงควรอยู่ระหว่าง 2.5 V ถึง 10.15 V
จะต้องให้ความสนใจกับความเสถียรของแรงดันอ้างอิงเมื่อออกแบบวงจรจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นแบบปรับได้ ต้องใช้แหล่งอ้างอิงดริฟท์อุณหภูมิต่ำและความเสถียรสูง (เช่น TL431 หรือ LM4040) เมื่อเลือกประเภทของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน ช่วงแรงดันเอาต์พุตจะต้องครอบคลุมปลายเอาต์พุต (รางถึงราง) โดยมีแรงดันออฟเซ็ตต่ำและลักษณะการดริฟท์ต่ำ เมื่อเลือกประเภทของส่วนประกอบกำลัง จะต้องเลือก BJT หรือ MOSFET ที่เหมาะสมตามกระแสเอาต์พุตเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายความร้อนและช่วงการทำงานที่ปลอดภัย ต้องคำนึงถึงการป้องกันความร้อนและความเสถียรด้วย สำหรับกระแสไฟฟ้าสูง ต้องใช้แผ่นระบายความร้อน และต้องพิจารณาการชดเชย RC เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือน สำหรับการตั้งค่าอิมพีแดนซ์ป้อนกลับ แนะนำให้หลีกเลี่ยงค่าความต้านทาน R1 และ R2 สูงเกินไป (ภายในช่วงหลาย k Ω) เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพและความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวน และแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุด + VCE (แรงดันตกคร่อมอิ่มตัว) หรือ Vds (MOSFET) สามารถเพิ่มความต้านทานการสุ่มตัวอย่างปัจจุบันและตัวเปรียบเทียบรองเพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันการป้องกันกระแสเกิน
การออกแบบนี้มีลักษณะของการปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกอย่างละเอียด การสร้างความร้อนสูงของทรานซิสเตอร์กำลัง ประสิทธิภาพต่ำ (ลักษณะเชิงเส้น) สัญญาณรบกวนต่ำและการตอบสนองที่รวดเร็ว ใช้ได้เฉพาะกับสถานการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขาออก โครงสร้างที่เรียบง่าย การรวมง่าย และกลไกการป้องกันและการกระจายความร้อนที่ดีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประยุกต์ใช้พลังงานสูง