Cómo realizar un procesamiento complejo con amplificadores operacionales
Si usted entiende los bloques básicos de construcción de circuitos de amplificador operacional, está listo para hacer frente a las acciones de procesamiento complejas con amplificadores operacionales. El uso de circuitos de amplificadores operacionales, se puede analizar un amplificador de instrumentación, resolver ecuaciones matemáticas, o crear sistemas para el procesamiento de señales, instrumentación, filtrado, control de procesos, o la conversión de digital a analógico / analógico-digital.
Analizar un amplificador de instrumentación
El amplificador de instrumentación es un amplificador diferencial adecuado para equipos de medición y prueba. Esta es la etapa de entrada de un amplificador de instrumentación. Su objetivo es encontrar la salida de voltaje vO proporcional a la diferencia de las dos entradas, v1 y v2. Conseguir el resultado deseado requiere un poco de gimnasia algebraicas, pero se puede manejar la situación.
En el Nodo C2, aplicar KCL (yo1 + yo2 = 0) y la ley de Ohm (yo = v / R) Y terminar con
En el Nodo C1, la ecuación KCL (-yo2 + yo3 = 0) con la ley de Ohm se lleva a
El circuito de ejemplo muestra la entrada no inversora conectada a voltajes independientes v1 y v2. Utilizar la restricción de voltaje del amplificador operacional vPAG = vnorte para obtener lo siguiente:
Sustituir v1 y v2 en ecuaciones KCL, lo que le da
Ahora para resolver vsegundo2 y vsegundo1, debido a que la tensión de salida vO depende de estos dos valores:
Video: 02 Amplificadores Operacionales: Inversor, No Inversor, Sumador, e Integrador
La tensión de salida vO es la diferencia entre la vsegundo1 y vB2:
¡Guay! Resistor R2 puede ser utilizado para amplificar la diferencia v2 - v1. Después de todo, es más fácil para cambiar el valor de una resistencia R2 que de dos resistencias R1.
Video: Ejercicio 3 Amplificadores Operacionales. Electrónica. Clase de operacionales
Aplicar las ecuaciones matemáticas electrónicamente
Como un ejemplo de cómo los amplificadores operacionales pueden resolver ecuaciones, considere un solo tres señales de entrada de voltaje de salida y:
Video: 1 ¿Qué es el offset en un Amplificador operacional?
Puede volver a escribir la ecuación de muchas maneras para determinar qué circuitos de amplificador operacional que necesita para realizar los cálculos. He aquí una manera:
La ecuación sugiere que tiene un inversor de verano con tres entradas: -v1, -v2, y v3. Es necesario un amplificador inversor con una ganancia de -1 para v1 y v2. Entrada v1 tiene una ganancia sumando de -10, de entrada v2 tiene una ganancia de -5 sumando, y la entrada v3 tiene una ganancia sumando de -4.
Video: Zi y Zo en un amplificador inversor con Amplificadores Operacionales
Se puede ver uno de los muchos circuitos posible amplificador operacional en el diagrama de la parte superior de este circuito de muestreo. Las cajas discontinuas indican los dos amplificadores inversores y el verano de inversión.
Las salidas de los dos amplificadores inversores son - v1 y - v2, y son insumos para el verano de inversión. La tercera entrada para el verano es v3. La suma de las tres entradas con aumentos requeridos implica una inversión de verano, que se ve en el circuito de muestreo.
para la entrada v1, la relación de resistencia de realimentación del inversor de verano de 200 kW a su resistencia de entrada de 20 kW proporciona una ganancia de -10. Del mismo modo, para la entrada de v2, la relación de la resistencia de realimentación de 200 kW a su resistencia de entrada de 40 kW le da una ganancia de -5.
Por último, para la entrada v3, la relación de la resistencia de realimentación de 200 kW a su resistencia de entrada de 50 kW proporciona una ganancia de -4. Puede utilizar otros valores de resistencia posible, siempre y cuando la relación de resistencias proporciona los beneficios correctos para cada entrada.
La reducción del número de amplificadores operacionales durante el proceso de diseño ayuda a reducir los costos. Y con un poco de creatividad, se puede reducir el número de amplificadores operacionales en el circuito reescribiendo la ecuación matemática de la relación de entrada-salida:
Esto sugiere que necesita dos amplificadores operacionales. Una entrada es una combinación de entradas v1 y v2 formado por un verano inversora. Cuando se toma la salida del primer verano y da de comer y otra entrada a un segundo verano inversora, el resultado es proporcional a v3 con el aumento de -4. El diagrama inferior de la circuito de ejemplo muestra una forma de implementar esta ecuación.
por v1, la relación de la resistencia de realimentación de 100 kW a la resistencia de entrada de 20 kW produce una ganancia de -5. por v2, la resistencia de entrada de 40 kW le da una ganancia de -2,5. La salida de la primera verano luego se multiplica por -2 debido a la relación de resistencia de realimentación de la segunda inversora de verano de 100 kW a la resistencia de entrada de 50 kW.
la entrada v3 para el segundo verano se multiplica por -4 debido a la relación entre la resistencia de realimentación de 100 kW a la resistencia de 25 kW.
Crear sistemas con amplificadores operacionales
circuitos de amplificadores operacionales son los bloques de construcción básicos para muchas aplicaciones en el procesamiento de señales, instrumentación, control de procesos, filtrado, conversión de digital a analógico, y la conversión de analógico a digital.
Por ejemplo, se puede hacer una conversión de digital a analógico (DAC) utilizando el verano inversora. El propósito principal de este dispositivo es común para convertir una señal digital que consta de 1s y 0s binarios (quizá procedentes de su ordenador personal) a una señal analógica y continua (para hacer funcionar su motor de corriente continua en su juguete de control remoto). El dispositivo tiene amplias aplicaciones en robótica, televisores de alta definición, y los teléfonos celulares.
Este ejemplo se simplifica, centrándose en los dispositivos 3 bits (aunque la mayoría de las aplicaciones utilizan DACs de 8 a 24 bits). DAC tienen una tensión de salida vo con un número de entradas digitales (segundo0, segundo1, segundo2), Junto con una tensión de referencia VÁRBITRO. Aquí se ve un diagrama de bloques de una entrada de 3 bits.
La siguiente ecuación le da la relación entre la entrada digital y salida analógica:
Poco segundo2 es el bit más significativo (MSB) porque se pondera con el peso más grande en el bit SUM- segundo0 es el bit menos significativo (LSB), ya que tiene el peso más pequeño.
Para implementar un DAC, se puede utilizar un verano invirtiendo, como se muestra en la figura. También se muestran las entradas digitales que pueden tener solamente uno de los dos valores de tensión: A digital de 1 es igual a VÁRBITRO, y una digital de 0 es igual a 0 voltios.
las entradas v1, v2, y v3 para el verano se ponderan adecuadamente para darle la salida de voltaje vO basado en las tres entradas. Entrada v1 tiene el mayor peso, y de entrada v3 tiene el menor.