Operaatiovahvistin
Wikipedia
Operaatiovahvistin, tuttavallisemmin opari tai oppari on monikäyttöinen elektroniikan komponentti, jolla käsitellään analogisia signaaleja. Operaatiovahvistin on hyvin suuren vahvistuksen omaava vahvistin, jolla on negatiivinen ja positiivinen tulonapa ja lähtönapa. Yleensä operaatiovahvistimen vahvistusta pienennetään käyttökelpoiselle tasolle negatiivisella takaisinkytkennällä, jolloin sen toiminnan määräävät lähes täysin takaisinkytkentäkomponentit. Ilman takaisinkytkentää operaatiovahvistin toimii komparaattorina eli vertailijana. Positiivisesti takaisinkytkemällä saadaan aikaan komparaattori, jolla on hystereesi. Oskillaattorikytkennöissä takaisinkytkentä on positiivinen vain jollakin tietyllä taajuudella.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Ideaalisen operaatiovahvistimen käsite
Operaatiovahvistimen toiminnan ymmärtäminen on helpompaa, kun se oletetaan ideaaliseksi, eli sillä on seuraavat ominaisuudet:
- ääretön tuloimpedanssi
- ääretön jännitevahvistus differentiaaliselle tulosignaalille
- ei yhtään vahvistusta yhteismuotoiselle tulosignaalille
- lähtöimpedanssi on nolla
- kaistanleveys on ääretön
- virtuaalisen oikosulun periaate on voimassa, eli vahvistimen tulot ovat molemmat samassa potentiaalissa, mutta tulo ei kuitenkaan ota virtaa
[muokkaa] Käytännön operaatiovahvistimen puutteellisuuksia verrattuna ideaaliseen operaatiovahvistimeen
- rajallinen vahvistus
- äärellinen tuloimpedanssi
- lähtöimpedanssi suurempi kuin nolla
- tulon biasvirrat
- offset-virta ja sen lämpötilariippuvuus
- offset-jännite ja sen lämpötilariippuvuus
- äärellinen kaistanleveys
- rajallinen lähtövirta, tyypillisesti luokkaa 25mA
- rajallinen lähdön muutosnopeus (slew rate)
- yhteismuotoisen signaalin vaimennus (CMRR)
- käyttöjännitteen muutosten vaimennus (PSRR)
[muokkaa] Operaatiovahvistimen sisäinen toteutus
- differentiaalinen tuloaste
- transkonduktanssivahvistin
- yksipäinen lähtö seuraavalle vahvistinasteelle
- 2. aste
- jännitevahvistin
- Miller-ilmiötä hyödyntävä kompensointikondensaattori, joka pienentää vahvistusta korkeilla taajuuksilla niin, ettei vahvistin ala kovin helposti värähtelemään takaisinkytkennän epäideaalisuuksien vuoksi
- lähtöaste
- puskurivahvistin, pieni lähtöimpedanssi
[muokkaa] Operaatiovahvistimen sovellutuksia
- invertoiva eli kääntävä vahvistin
- ei-invertoiva eli suora vahvistin
- analoginen summain
- differentiaalivahvistin
- integraattori
- derivaattori
- suotimet
- komparaattori
- tarkka tasasuuntaaja mittaussovelluksiin
- tarkka tasolukko
- lineaarinen jännitteen regulointi
- piikki-ilmaisin (huippuarvoilmaisin)
- näytteenotto ja pito –piiri (A/D-muuntimissa)
- oskillaattorit ja aaltomuotogeneraattorit
