Wzmacniacz operacyjny jest elementem konstrukcyjnym, który często występuje w układach analogowych. Wynika to przede wszystkim z ich wszechstronności i małej wrażliwości parametrów na takie czynniki jak współczynniki temperatury i tolerancji konstrukcyjnych samego urządzenia. Jak zatem działają i co jeszcze warto o nich wiedzieć?
Prawie idealny
Wzmacniacz operacyjny jest urządzeniem do konstrukcji analogowych, które wykazuje cechy bardzo zbliżone do idealnego wzmacniacza różnicowego. Dzięki temu można w bardzo łatwy sposób zaprojektować praktycznie każdy układ i system. A jak działa?
Najprościej możemy opisać wzmacniacz operacyjny jako układ, który wzmacnia (potęguje) moc sygnału, korzystając z energii dostarczonej do niego przez system zasilania. Może przy tym pracować jako urządzenie analogowe lub też może posiadać konstrukcję cyfrową.
Jak działa wzmacniacz operacyjny?
Wzmacniacz operacyjny to urządzenie, które pozwala na wykonywanie różnych działań na sygnale analogowym. Służy między innymi do przesunięcia fazy sygnału, sumowania i całkowania, ale także pomaga w przetwarzaniu napięcie-prąd. Działa w układzie sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu może zarówno odbierać, zmieniać, jak i wysyłać sygnały, a po odebraniu sygnału zwrotnego – odpowiednio modyfikować go dalej lub pozostawić bez dodatkowych zmian.
Wzmacniacz operacyjny działa jako wzmacniacz napięciowy z wejściem różnicowym, sprzężonym stałoprądowo. Na jego wejściu znajdują się dwa typy sygnałów: napięcie dodatnie, nieodwracające, a także napięcie ujemne, odwracające.
Napięcie wyjściowe, jakie obserwujemy w urządzeniu, jest asymetryczne. Jest równe różnicy napięć pomiędzy dodatnim i ujemnym napięciem wejściowym, która to różnica wzmocniona jest kilkukrotnie. Krotność wzmocnienia (A) jest równa wzmocnieniu w pętli zwrotnej i wynosi zazwyczaj 100 000 lub więcej, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie dużego wzmocnienia praktycznie każdego sygnału.
Podczas działania w zamkniętej, sprzężonej pętli, wzmacniacze napięciowe regulują sygnał wychodzący na podstawie otrzymanych, zwrotnych odczytów. Dzięki odpowiedniemu ich zaprogramowaniu są w stanie utrzymać go zawsze na stałym poziomie, niezależnie od tego, z jakim natężeniem przyjmują sygnał przychodzący, albo też zmieniają sygnał na wyjściu w oczekiwany sposób. Ich działanie w pętli zwrotnej wspomaga automatyzację wszystkich procesów.
Na co zwrócić uwagę, kupując wzmacniacze operacyjne?
Decydując się na zakup wzmacniaczy operacyjnych, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim parametry ich działania, które muszą znajdować się w informacji technicznej. Do najważniejszych parametrów będziemy mogli zaliczyć między innymi wzmocnienie różnicowe, rezystancję wejściową i wyjściową czy dopuszczalne napięcie zasilania. To od nich zależy, w jakich sytuacjach i układach najlepiej sprawdzi się dany typ wzmacniacza, dlatego konieczne jest wzięcie ich pod uwagę w trakcie zakupu i dopasowywania do konkretnych potrzeb.
