Chaîne de signal

Description

1. Un amplificateur opérationnel IC (circuit intégré d'amplificateurs opérationnels) est un circuit intégré doté d'une capacité d'amplification extrêmement élevée. Il contrôle son comportement d'amplification précis via des composants de rétroaction connectés en externe (tels que des résistances et des condensateurs), réalisant ainsi des opérations mathématiques et une amplification des signaux analogiques.

Vous pouvez le considérer comme un « boîte noire d'amplification programmable » ou « multiplicateur du monde analogique ».Il est puissant en soi, mais son comportement est entièrement déterminé par des circuits externes.

2. Comment ça marche ? -- "L'amplificateur opérationnel idéal" et la règle d'or

Pour comprendre le comportement des amplificateurs opérationnels, les ingénieurs ont d'abord défini un « modèle idéal » et résumé deux règles d'or, ce qui a rendu l'analyse des circuits extrêmement simple.

Un amplificateur opérationnel idéal présente plusieurs caractéristiques clés :

1. Gain infini en boucle ouverte : Le facteur d'amplification est infini lorsqu'il n'y a pas de rétroaction externe.

2. Impédance d'entrée infinie : La borne d'entrée ne demande aucun courant, comme si elle était déconnectée.

3. Impédance de sortie nulle : La sortie peut piloter n’importe quelle charge sans sa propre perte.

4. Bande passante illimitée : Peut amplifier des signaux de n’importe quelle fréquence.

Sur la base de ces caractéristiques idéales, nous avons deux règles d'or pour analyser presque tous les circuits d'application linéaires d'amplificateurs opérationnels :

5. Court-métrage virtuel: La différence de tension entre les deux entrées de l'amplificateur opérationnel est nulle.

C'est-à-dire: V+ ≈ V-

Raison: Le gain en boucle ouverte étant infini, même une différence de tension extrêmement petite à l’entrée sera amplifiée à l’infini, entraînant une saturation de sortie. Pour que l'amplificateur opérationnel fonctionne dans la région linéaire (valeurs finies de sortie), le circuit doit forcer les tensions aux deux entrées à être infiniment proches. rétroaction négative.

6. Fausse pause : Le courant circulant dans les deux entrées de l'amplificateur opérationnel est nul.

C'est-à-dire: Je+ = Je- = 0

Raison: L’impédance d’entrée étant infinie, le courant ne peut tout simplement pas circuler dans la borne d’entrée.

N'oubliez pas que « l'essoufflement virtuel » et « l'interruption virtuelle » sont des phénomènes et des résultats, et non des caractéristiques physiques. La cause première est le « feedback négatif » et le « gain élevé ».

III. Paramètres clés des circuits intégrés d'amplificateur opérationnel (que faut-il examiner dans la sélection réelle ?)

Le circuit intégré d'amplificateur opérationnel lui-même n'est pas un dispositif idéal et différents modèles ont des objectifs de performances différents. En tant que composant électronique, ses principaux paramètres comprennent :

4. Principales applications des circuits intégrés amplificateurs opérationnels (que peuvent-ils faire ?)

En associant différents composants externes, un amplificateur opérationnel peut réaliser d'innombrables fonctions, notamment :

1. Circuit d'amplification :

Amplificateur inverseur : Le signal de sortie est inversé par rapport au signal d'entrée.

Amplificateur non inverseur : Le signal de sortie est en phase avec le signal d'entrée.

Amplificateur différentiel : Amplifie la différence entre deux signaux d'entrée et supprime les signaux de mode commun.

2. Opérations sur les signaux (origine du nom) :

Additionneur: Effectue une sommation pondérée sur plusieurs signaux d’entrée.

Intégrateur/Différenciateur : Effectue des opérations d’intégration ou de différenciation sur le signal d’entrée.

Comparateur : Lorsque l'amplificateur opérationnel est dans un état de boucle ouverte (sans rétroaction), il compare les amplitudes de deux tensions d'entrée et génère un niveau haut ou bas.

3. Traitement du signal :

Filtres : En combinant résistances et condensateurs, ils forment des filtres actifs tels que passe-bas, passe-haut, passe-bande, etc.

Suiveur de tension : Utiliser 100 % de commentaires négatifs pour obtenir une entrée et une sortie égales. Il a une impédance d'entrée extrêmement élevée et une impédance de sortie extrêmement faible, et est souvent utilisé pour la mise en mémoire tampon d'isolation afin d'empêcher le circuit suivant d'affecter la source de signal fragile de l'étage précédent.

4. Conversion de signal :

Convertisseur IV : convertit les signaux de courant générés par les photodiodes, etc. en signaux de tension.

Rectification de précision : Réaliser une rectification sans perte des signaux AC.

Résumé

Un circuit intégré d'amplificateur opérationnel peut être précisément défini comme :

Un circuit intégré d'entrée différentielle à gain élevé et couplé en courant continu dont la capacité d'amplification de tension est contrôlée avec précision par un réseau de rétroaction négative externe constitue un composant essentiel fondamental pour l'amplification, le fonctionnement, le conditionnement et le filtrage des signaux analogiques. Il s'agit d'un pont indispensable reliant les capteurs, le monde analogique et les systèmes numériques tels que les ADC et les MCUS.