ออปแอมป์ (Operational Amplifier หรือเรียกย่อๆ ว่า ออปแอมป์) คือวงจรขยายสัญญาณอินพุตแบบดิฟเฟอเรนเชียลโหมดที่ต่อตรง โดยทั่วไปจะเป็นวงจรขยายสัญญาณแรงดันเอาต์พุตแบบปลายเดียวที่มีอัตราขยายสูง วงจรนี้สามารถสร้างศักย์เอาต์พุต (เทียบกับกราวด์) ได้มากกว่าความต่างศักย์ที่อินพุตหลายแสนเท่า ชื่อของวงจรนี้มาจากการใช้งานครั้งแรกในวงจรคำนวณแบบอนาล็อก เช่น การบวกและการลบ

หลักการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ

อินพุตดิฟเฟอเรนเชียลของออปแอมป์ประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบไม่กลับเฟสและแรงดันไฟฟ้าอินพุตแบบกลับเฟส ออปแอมป์ในอุดมคติจะขยายเฉพาะความต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าทั้งสอง ซึ่งเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตโหมดดิฟเฟอเรนเชียล แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของออปแอมป์สามารถหาได้จากสูตรต่อไปนี้

วูต = (V+ - V-) * อาโด

โดยที่ Ado คือค่าเกนเชิงอนุพันธ์แบบวงเปิดของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ

เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานที่เหมาะ

เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติโดยทั่วไปจะมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

1. ค่าเกนวงเปิดอนันต์ (Ado = +∞): คุณสมบัติที่สำคัญของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติคือในสถานะวงเปิด สัญญาณส่วนต่างที่อินพุตจะมีค่าเกนแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่ไม่สิ้นสุด ซึ่งทำให้เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเพิ่มการกำหนดค่าข้อเสนอแนะเชิงลบในการใช้งานจริง

2. อิมพีแดนซ์อินพุตแบบอนันต์ (Zin/Rin = ∞): ขั้วอินพุตของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติไม่อนุญาตให้กระแสไหลเข้ามา ซึ่งหมายความว่า สัญญาณกระแสที่ขั้ว V+ และ V- จะเป็นศูนย์เสมอ ซึ่งหมายความว่าอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นแบบอนันต์

3. แรงดันออฟเซ็ตอินพุตศูนย์

4. แบนด์วิดท์อนันต์ (BW = ∞) โดยที่เฟสชิฟต์เป็นศูนย์และอัตราการเปลี่ยนแปลงอนันต์: เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติจะขยายสัญญาณอินพุตของความถี่ใดๆ ก็ตามที่มีค่าเกนเชิงอนุพันธ์เท่ากัน โดยไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณ

5. อิมพีแดนซ์เอาต์พุตเป็นศูนย์ (Zout/Rout = 0): ขั้วเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการในอุดมคติคือแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบ ไม่ว่ากระแสที่ไหลไปยังโหลดของแอมพลิฟายเออร์จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะยังคงที่ กล่าวคือ อิมพีแดนซ์เอาต์พุตเป็นศูนย์

6. ไร้เสียงรบกวน

7. อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดร่วมแบบอนันต์ (CMRR = ∞): แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการในอุดมคติสามารถตอบสนองได้เฉพาะความต่างศักย์ระหว่างขั้ว V+ และ V- เท่านั้น กล่าวคือ แอมพลิฟายเออร์จะขยายเฉพาะส่วน (V+ - V-) เท่านั้น ส่วนส่วนร่วมของสัญญาณอินพุตทั้งสอง (เช่น สัญญาณโหมดร่วม) จะถูกละเลยโดยสิ้นเชิง

8. อัตราการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีที่สิ้นสุด

อุดมคติทั้งหมดนี้ไม่อาจบรรลุผลได้อย่างสมบูรณ์ ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่เทียบเท่ากันสามารถนำมาใช้ในแบบจำลองเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการเพื่อจำลองพารามิเตอร์ที่ไม่สิ้นสุดหรือไม่เป็นศูนย์ของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการจริง ด้วยวิธีนี้ ผู้ออกแบบสามารถนำอิทธิพลเหล่านี้มาพิจารณาในประสิทธิภาพโดยรวมของวงจรสุดท้ายได้ ผลกระทบของพารามิเตอร์บางอย่างต่อการออกแบบขั้นสุดท้ายอาจเล็กน้อย แต่จำเป็นต้องคำนวณพารามิเตอร์อื่นๆ ที่จำกัดประสิทธิภาพขั้นสุดท้าย

การออกแบบแอปพลิเคชันทั่วไป

(1) เครื่องขยายเสียงแบบวงจรปิดแบบกลับด้าน

ภาพด้านบนแสดงวงจรขยายสัญญาณแบบวงปิดอินเวิร์ต สมมติว่าวงจรขยายสัญญาณแบบวงปิดนี้ใช้วงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติ เนื่องจากมีเกนแบบวงเปิดอนันต์ ขั้วอินพุตทั้งสองของวงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการจึงเป็นกราวด์เสมือน นอกจากนี้ เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นอนันต์ กระแสจาก Vin ไปยัง V- จึงเท่ากับกระแสจาก V- ไปยัง V- ดังนั้น:

(2) เครื่องขยายเสียงแบบวงปิดแบบไม่กลับเฟส

รูปด้านบนแสดงวงจรขยายแบบวงปิดแบบไม่กลับเฟส กระแสป้อนกลับเชิงลบจะกำหนดค่าเกนแบบวงปิด Acl=Vout/Vin ผ่านตัวต้านทานตัวแบ่งแรงดัน Rf และ Rg สมดุลจะเกิดขึ้นเมื่อ Vout เพียงพอที่จะทำให้แรงดันที่ขั้วกลับเฟสเท่ากับ Vin ดังนั้น ค่าเกนแรงดันของวงจรทั้งหมดคือ 1 + Rf/Rg สูตรคำนวณแรงดันเอาต์พุตคือ:

(3) งูพิษ

รูปด้านบนแสดงวงจรบวก ภายใต้สภาวะของวงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติ เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นอนันต์ กระแสที่ไหลผ่าน R1 จะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่าน R2 และในทำนองเดียวกัน กระแสที่ไหลผ่าน R3 จะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่าน R4 ดังนั้น:

(V1-V+)/R1=(V+-V2)/R2

(Vout-V-)/R3=V_/R4

นอกจากนี้เนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจรเสมือนจึงมี：V+=V_

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่า :Vout=V1+V2

(4) วงจรรวม

รูปด้านบนแสดงวงจรอินทิเกรเตอร์ ภายใต้สภาวะของวงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติ อัตราขยายแบบวงเปิดจะเป็นอนันต์ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตอินเวิร์ตติ้งจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วไม่อินเวิร์ตติ้ง และเนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นอนันต์ กระแสที่ไหลผ่าน R1 จึงเท่ากับกระแสที่ไหลผ่าน C1

กระแสที่ผ่าน R1 i=V?/R?

กระแสที่ผ่าน C1 i=C·dU./dt

ดังนั้น Vout =((-1/(R?·C?)·fV?dt

แรงดันไฟฟ้าขาออกจะแปรผันตามอินทิกรัลของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าวงจรอินทิเกรเตอร์

(5) วงจรดิฟเฟอเรนเชียล

รูปด้านบนแสดงวงจรดิฟเฟอเรนเชียล ภายใต้สภาวะของวงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการในอุดมคติ อัตราขยายแบบวงเปิดจะเป็นอนันต์ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตอินเวิร์ตติ้งจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วไม่อินเวิร์ตติ้ง และเนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นอนันต์ กระแสที่ไหลผ่าน R1 จึงเท่ากับกระแสที่ไหลผ่าน C1

หาก V1 เป็นแรงดันไฟฟ้า DC ที่ถูกจ่ายอย่างกะทันหัน เอาต์พุต Vout จะสอดคล้องกับพัลส์ในทิศทางตรงข้ามกับ V1

Slkor SL8634XS14 ออปแอมป์ทั่วไป SOP-14

เกี่ยวกับเรา SLKOR:

SLKORซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เซินเจิ้น ประเทศจีน เป็นองค์กรด้านเทคโนโลยีขั้นสูงระดับประเทศที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในภาคส่วนเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า โดยมีศูนย์วิจัยและพัฒนาในกรุงปักกิ่งและซูโจว ทีมงานด้านเทคนิคหลักของบริษัทมาจากมหาวิทยาลัยชิงหัว ในฐานะผู้ริเริ่มเทคโนโลยีอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) SLKORผลิตภัณฑ์ของเราใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์พลังงานใหม่ การผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ IoT อุตสาหกรรม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค โดยมอบโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญให้กับลูกค้ามากกว่า 10,000 รายทั่วโลก

บริษัทส่งมอบหน่วยมากกว่า 2 พันล้านหน่วยต่อปีด้วย SiC MOSFET และไดโอด SBD กู้คืนเร็วพิเศษรุ่นที่ 5 ซึ่งสร้างมาตรฐานอุตสาหกรรมในด้านอัตราส่วนประสิทธิภาพและเสถียรภาพทางความร้อน SLKOR ถือครองสิทธิบัตรการประดิษฐ์มากกว่า 100 ฉบับและนำเสนอผลิตภัณฑ์มากกว่า 2,000 รุ่น โดยขยายพอร์ตโฟลิโอทรัพย์สินทางปัญญาอย่างต่อเนื่องครอบคลุมอุปกรณ์จ่ายไฟ เซ็นเซอร์ และวงจรรวมการจัดการพลังงาน การรับรองต่างๆ รวมถึง ISO 9001, EU RoHS/REACH และการปฏิบัติตาม CP65 แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นอย่างแน่วแน่ของบริษัทต่อนวัตกรรมเทคโนโลยี การผลิตแบบลดขั้นตอน และการพัฒนาอย่างยั่งยืน