an 작동 증폭기 (OP-AMP)두 입력 신호 사이의 전압 차이를 증폭시키고 단일 출력 신호를 생성하도록 설계된 고 이력선 선형 통합 회로입니다. 그것은 출력이 위상 반전되는 역 입력 (-)과 출력이 입력 단계와 일치하는 비 반전 입력 (+)과 하나의 출력 단자가 특징입니다. 기능의 핵심입니다부정적인 피드백, 출력과 입력 사이의 저항 또는 커패시터와 같은 외부 구성 요소를 연결하여 생성되어 게인을 안정화시키고 동작을 정확하게 제어 할 수 있습니다. 이상적인 OP-AMPS는 무한 입력 임피던스 (입력으로의 전류 흐름, "가상 오픈"개념) 및 제로 출력 임피던스를 나타내며 입력 간의 가상 단락 (두 입력의 전압, "가상 쇼트"개념)을 나타냅니다. OP-AMPS는 신호 증폭 (반전/비 반전 증폭기), 필터링, 수학 연산 (합산, 통합, 차별화) 및 신호 조절과 같은 작업에 대한 아날로그 회로의 기본입니다. 다목적 성은 구성 가능한 피드백 네트워크에서 비롯되므로 오디오 프로세싱 및 센서 증폭에서 정밀 측정 및 제어 시스템에 이르기까지 애플리케이션에 필수적입니다. 유한 게인 및 대역폭과 같은 실제 한계에도 불구하고 OP-AMPS는 신뢰성, 사용 용이성 및 적응성으로 인해 현대 전자 제품의 초석으로 남아 있습니다.
1. 역사적 개발 : 진공관에서 통합 회로까지의 여정
1960 년대는 통합 회로 (ICS)로 혁명을 가져 왔습니다. 1963 년 Fairchild Semiconductor의 Robert J. Widlar는 최초의 모 놀리 식 O-Amp IC 인 μA702를 도입하여 튜브의 방에서 작은 칩으로 장치를 축소했습니다. 1968 년에 시작된 μA741은 전자 제품의 필수품이되었습니다. 계산기에서 스테레오 시스템에 이르기까지 모든 것에 나타나는 다목적 성과 사용 편의성 신호 처리는 소형 표면 마운트 패키지로 제공되며, 이득, 에너지 효율 및 노이즈 감소에서의 타의 추종을 불허하는 성능을 제공하여 현대 전자 장치의 초석으로서의 역할을 강화합니다.
2. 건축 고장 : 3 기 장치의 내부 작업
터미널:
전원 공급 장치: 전압 소스, 종종 이중 (양극 신호의 경우 ± 15V) 또는 단일 (단극 시스템의 경우 3.3V/5V)에 연결합니다.
입력:
비 반전 입력 (+): 여기서 신호는 동일한 극성으로 출력에 나타납니다.
역 입력 (-): 여기의 신호는 출력에서 반전됩니다.
산출: 스피커 나 센서와 같은 하중을 구동 할 수있는 증폭 신호를 제공합니다.
내부 아키텍처:
차동 입력 단계: 공통 모드 노이즈를 거부하면서 전압 차이를 감지합니다.
무대를 얻습니다: 실제 회로에서 피드백으로 안정화되는 높은 오픈 루프 이득을 제공합니다.
출력 단계: 신호가 낮은 임피던스에서도 하중을 구동 할 수 있도록합니다.
3. OP-AMPS의 유형 : 모든 작업에 맞게 조정됩니다
op-amps특정 응용 프로그램에 맞게 설계 및 성능으로 분류됩니다.
| 유형 | 주요 특성 | 그들이 탁월한 곳 |
|---|---|---|
| 범용 | 균형 잡힌 성능; 저렴한 (예 : LM741) | 기본 증폭기, 학생 프로젝트 |
| 고정밀 | 낮은 오프셋 전압 (μV); 섬세한 측정에 이상적 (예 : OPA277) | 의료 기기, 과학 도구 |
| 고속 | 고주파수 처리 (예 : OPA657) | 무선 통신, 비디오 처리 |
| 저전력 | 마이크로 앰프 수준 전류 드로우 (예 : TLC272) | 웨어러블, IoT 센서 |
| 철도 대 레일 | 전원 공급 장치 제한으로의 출력 스윙 (예 : AD8541) | 모바일 장치, 오디오 믹서 |
| 파워 op-amps | 고출력 전류 (예 : LM386) | 오디오 증폭기, 모터 드라이브 |
| 격리 op-amps | 전기 안전 장벽 (예 : AD210) | 의료 장비, 산업 통제 |
4. 중요한 OP-AMP 매개 변수
이러한 사양을 이해하는 것은 오른쪽 OP-AMP를 선택하는 데 중요합니다.
얻다: 오픈 루프 게인은 높지만 불안정합니다. 폐쇄 루프 게인 (피드백 포함)이 제어됩니다.
입력 임피던스: 높은 임피던스는 센서에 중요한 신호를 보존합니다.
출력 임피던스: 낮은 임피던스는 하중으로 강력한 신호 전달을 보장합니다.
대역폭: op-amp가 효과적으로 증폭 할 수있는 주파수 범위.
슬림 속도: 출력이 얼마나 빨리 변경 될 수 있는지, 날카로운 신호에는 필수적입니다.
노이즈 및 오프셋 전압: 낮은 값은 더 깨끗하고 정확한 증폭을 의미합니다.
외부 구성 요소와 짝을 이루는 OP-AMPS, 다양한 응용 분야에서 Excel :
5. 어떤 op-amps가 달성 할 수 있습니까?
신호 증폭:
반전 증폭기: 오디오 처리에 사용되는 신호 극성을 뒤집습니다.
비 반전 증폭기: 센서에 이상적인 극성 변화없이 신호를 높이십시오.
전압 추종자: 회로 단계 간의 간섭을 방지하기위한 버퍼 신호.
신호 처리:
필터: 전화로 원치 않는 주파수를 제거하십시오.
정류기: 충전 장치를 위해 AC를 DC로 변환합니다.
고급 작업:
합산 회로: 음악 레코더의 신호를 혼합하십시오.
통합/차별화: 제어 시스템에서 시간이 지남에 따라 신호 변경을 분석합니다.
6. 운영 모드 및 피드백 마법
op-amps는 두 가지 주요 원칙에 의존합니다.
가상 쇼트: 입력은 OP-AMP의 높은 이득에 의해 강제되는 동일한 전압 인 것처럼 작용합니다.
가상 오픈: 거의 전류가 입력으로 흐르지 않아 신호 무결성을 보존합니다.
피드백 유형 :
오픈 루프 (피드백 없음): 신호 임계 값을 감지하기 위해 전압 비교기에 사용됩니다.
폐쇄 루프 (피드백 포함): 앰프 및 필터의 게인을 안정화시킵니다.
7. 전원 공급 장치 및 신호 모드
이중 공급 OP-AMPS: 양극성 신호에 ± 전압을 사용합니다 (예 : 오디오 파도).
단일 공급 OP-AMPS: 배터리 장치에서 인기있는 하나의 양의 전압으로 실행하십시오.
신호 모드:
미분: 두 입력의 차이를 증폭시킵니다.
공통 모드: 두 입력에서 동일한 신호를 거부합니다.
단일 끝: 기본 증폭을 위해 하나의 입력 접지.
8. 장점과 한계
| 강점 | 제한 |
|---|---|
| 약한 신호에 대한 높은 이득 | 고주파에서 대역폭 제한 |
| 피드백을 통한 유연성 | 수요가 높은 앱의 전력 제약 |
| 저렴한 비용과 광범위한 가용성 | 온도 감도 |
| 높은 입력 임피던스 | 민감한 시스템의 노이즈 취약성 |
9. 실제 응용 프로그램
op-amps는 다음과 같이 필수 불가능합니다.
소비자 전자 장치: 오디오 앰프, 충전기의 전압 조정기.
산업 및 과학: 센서 신호 컨디셔닝, 정밀 실험실 장비.
통신 시스템: 스마트 폰에서 라디오 신호를 필터링 및 증폭시킵니다.
로봇 공학 및 제어: 모터 속도 조정을위한 PID 컨트롤러.
10. 오른쪽 OP-AMP를 선택합니다
주요 고려 사항 :
신호 유형: 약한 신호, 디지털 가장자리의 고속에 대한 고정밀을 선택하십시오.
전원 공급 장치: 배터리의 경우 단일, 양극성 신호의 경우 이중.
환경: 필요에 따라 고온 안정성 또는 소형 포장.
예산: 프로토 타이핑을위한 일반 목적, 중요한 응용 분야를위한 특수.
11. 실제 대 이상적인 op-amps
유한 이득: 안정성에 대한 피드백이 필요합니다.
임피던스 한도: 높지만 무한한 입력 임피던스; 낮지 만 0이 아닌 출력 임피던스.
소음 및 드리프트: 제로 드리프트 기술과 같은 발전은 이러한 문제를 최소화합니다.
12. SIC : 신뢰할 수있는 OP-AMP 파트너
정밀한 op-amps: 의료 및 과학 응용.
고속 OP-AMPS: 무선 및 데이터 수집 시스템 용.
저전력 OP-AMPS: 배터리 구동 장치 용.
엄격한 품질 관리 및 전문가 지원을 통해 SIC는 최첨단 아날로그 성능으로 디자인을 강화합니다. 데이터 시트 및 맞춤형 솔루션에 대해서는 Sales@Sic Components로 문의하십시오.
결론
작동 증폭기전자 제품의 이름없는 영웅이며 오디오 선명도에서 산업적 정밀도에 이르기까지 모든 것을 가능하게합니다. 그들의 역사, 유형 및 매개 변수를 이해함으로써 강력하고 효율적인 회로를 설계하는 도구를 얻습니다. 간단한 증폭기 또는 복잡한 센서 시스템의 경우 올바른 OP-AMP는 혁신으로 전환하여 작은 구성 요소가 큰 영향을 줄 수 있음을 증명합니다.
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