1.1: Вступ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31041

James K. Roberge
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Операційний підсилювач - це підсилювач з прямим зв'язком з високим коефіцієнтом посилення, який зазвичай використовується в з'єднаннях зворотного зв'язку. Якщо характеристики підсилювача задовільні, передавальну функцію підсилювача зі зворотним зв'язком часто можна керувати в першу чергу стабільними та відомими значеннями елементів пасивного зворотного зв'язку.

Термін операційний підсилювач еволюціонував від оригінальних додатків в аналогових обчисленнях, де ці схеми використовувалися для виконання різних математичних операцій, таких як підсумовування та інтеграція. Завдяки продуктивності та економічним перевагам доступних агрегатів, нинішні програми виходять далеко за рамки оригінальних, а сучасні операційні підсилювачі використовуються як аналогові елементи обробки даних загального призначення.

Високоякісні операційні підсилювачі (Відмінний опис технології цієї епохи є в Г.А.Корн і Т.М. Корн, Електронні аналогові комп'ютери, 2-е видання, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1956 р.) були доступні на початку 1950-х років. Ці підсилювачі, як правило, прагнули використовувати з аналоговими комп'ютерами і не використовувалися з гнучкістю сучасних одиниць. Діапазон використання оперного іонного підсилювача почав розширюватися до нинішнього спектру застосувань на початку 1960-х років, як різні виробники розробили модульні, твердотільні схеми. Ці підсилювачі були меншими, набагато міцнішими, менш дорогими та мали менш вимогливі вимоги до джерела живлення, ніж їх попередники. Різноманітність цих дискретно-компонентних схем в даний час доступні, і їх експлуатаційні характеристики вражаючі в порівнянні зі старими одиницями.

Квантовий стрибок у використанні стався наприкінці 1960-х років, оскільки еволюціонували монолітні підсилювачі з інтегрованими схемами з респектабельними експлуатаційними характеристиками. Хоча певні експлуатаційні характеристики цих агрегатів все ще не порівнюються з характеристиками кращих дискретно-компонентних схем, інте терті типи мають незаперечну перевагу у вартості, причому кілька конструкцій доступні за цінами приблизно $0.50. Ця доступність часто виправдовує заміну дво- або тритранзисторних схем операційними підсилювачами лише за економічними ознаками, незалежно від супутніх переваг виконання. У міру вдосконалення обробки та проектування інтегральна схема вторгнеться в більше областей, колись вважалися виключно областю дискретного проектування, і цілком ймовірно, що дні дискретно-компонентної схеми, за винятком спеціальних пропозицій з обмеженими виробничими вимогами, пронумеровані.

Існує кілька причин для проведення детального вивчення операційних підсилювачів. Ми повинні обговорити як теоретичні, так і практичні аспекти цих універсальних пристроїв, а не просто перераховувати репрезентативний зразок їх застосування. Оскільки практично всі підключення операційно-підсилювача передбачають певну форму зворотного зв'язку, ретельне розуміння цього процесу є центральним для інтелектуального застосування пристроїв. Хоча частково під існуючими правилами може вистачити для рутинних вимог, цей метод проектування не вдається, оскільки цілі продуктивності наближаються до максимально можливого використання від відповідного підсилювача.

Аналогічно, оцінка внутрішньої структури та функції оперних підсилювачів є обов'язковою для серйозного користувача, оскільки така інформація необхідна для визначення різних обмежень та вказівки на те, як пристрій може бути змінений (наприклад, через відповідні з'єднання з його com pensation клеми) або підключаються для оптимальної роботи в даному додатку. Таким чином, сучасний конструктор аналогових схем повинен розуміти внутрішню функцію операційного підсилювача (хоча він ніколи не може розробити його) з тієї ж причини, що його колега 10 років тому вимагав знання фізики напівпровідників. Крім того, це область, де хороша практика проектування розвинулася в значній мірі, і багато методів схеми, описані в наступних розділах, можуть бути застосовані до інших типів електронних схем та проектування систем.