Paso 1: teoría
Si realmente podría cuidar menos sobre la teoría detrás de amplificadores operacionales o no quieren leer ahora mismo, omita este paso. No habrá cualquier pesado matemáticas involucradas, sólo algunos resúmenes. Recomiendo que tomarse el tiempo en algún momento leer ellos aunque ya que son muy útiles en muchas aplicaciones. Muy buen material educativo/instruccional está disponible aquí, en el capítulo 5.
OP-amps son generalmente dos de entrada, una salida con clavijas adicionales para +-fuentes de voltaje. Mirando la diferencia entre las dos entradas, y usando el +-las fuentes de voltaje como valores max/min, el op-amp salida un valor de referencia de voltaje que puede ser muchas veces superior a la entrada. El valor de amplificación se llama la ganancia y se ve a menudo medido en decibelios (dB). Independientemente de lo que se está amplificando, ya sea voltaje, corriente o potencia, dividiendo la salida de la entrada te dará su ganancia global. Op-amp diferentes diseños tienen diferentes valores máximos que pueden alcanzar los fines, pero para la gran mayoría de aplicaciones, puedes elegir el nivel de ganancia que desee aplicar a la entrada diferencial. También puede elegir que la salida sea la inversa de la entrada o coincidir con la entrada. Las entradas están etiquetadas "invertir" y "no inversión" y hay dos ecuaciones para determinar el valor de la ganancia de su diseño de op-amp, para una configuración de no invertir y otra para una inversión de configuración. Tenga en cuenta que para la ecuación sin inversión, usted tiene una ganancia adicional de 1 que no puede evitar. Si, por ejemplo, conecta el pin no invertir a GND y el pin invierte a su señal, la salida será la fase cambiada de puesto por 180 grados y amplificada por la ganancia. En un gráfico, dar completamente la vuelta boca abajo sobre el eje x (ver imagen 2). Si las entradas del interruptor y conectar la clavija invirtiendo en tierra y el pin no invertir a su señal, la salida se verá como la entrada (ver imagen 3).
Amplificadores operacionales tienen una ganancia muy alta construida en forma predeterminada que el usuario no puede cambiar, y si no diseño retroalimentación en el sistema, te saturan rápidamente el op-amp y golpeó a uno de los carriles de la fuente de voltaje. Eso implica que un op-amp con ninguna funciona como un comparador, lo que significa que si hay una diferencia de voltaje entre las dos entradas (+ o -), incluso por la cantidad más pequeña, la salida coincidirá con el valor del riel de voltaje de suministro correspondiente. En términos de lógica, obtendrá un 1 o 0. Esto puede ser útil en ciertas aplicaciones, como generar una onda cuadrada de un seno u onda del triángulo, pero no en todos los casos. Muchas veces desee la salida una versión escalada de la entrada, idéntica excepto en magnitud. Para controlar la ganancia, debe implementar feedback, conectando una entrada o el otros a la salida a través de uno o más componentes pasivos como resistencias, condensadores o inductores.
Algunas aplicaciones de amplificadores operacionales incluyen comparadores de buffers/seguidores, baja, alta y filtros band-pass, de tensión, integradores, diferenciadores, detectores de pico, reguladores de tensión y convertidores de analógico a digital y convertidores de digital a analógico. Iré sobre algunos de estos usos en pasos posteriores.
OP-amps también vienen en muchas, muchas opciones de diseño diferentes, así que elegir el correcto puede ser difícil. ¿Debe usar un OP37 o LM741? Decide que desea realmente de alta velocidad, así que elegir el OP37. ¿Pero que version? ¿La OP37A, C, E, F, G, N, NT, GT o GR? ¿Se necesita más de uno en su diseño? ¿Si es así, debe usar sencillos, duales o quads? Por supuesto cada uno tiene su propia hoja de datos, así que puede ser difícil de hacer comparaciones fácilmente. Sólo para dar una idea, he incluido una hoja de cálculo de Excel con sólo unos pocos parámetros señalados, para mostrar la amplia gama de ICs disponible. No es una lista exhaustiva de todas las especificaciones técnicas, sólo algunos datos básicos.
Comparando algunos de los datos, podemos ver que el op-amp 741 no es muy de alta velocidad (velocidad de giro baja), ni tiene un producto de ancho de banda de ganancia alta (GBP). El OP37 tiene sin embargo mucho (mucho, mucho) más mató a tasa y GBP, así que puede ser utilizado sobre una gama mucho más amplia de frecuencias que puede el 741. El ICs que toda la caída en algún lugar en el espectro de velocidad vs fiabilidad vs... todo lo que desea comparar. Cada uno tiene su propia aplicación, y está hasta usted para decidir cómo desea utilizarlo. Para la mayoría de las aplicaciones, funcionará prácticamente cualquier op-amp. Si está diseñando algo que está en el extremo (por ejemplo, alta velocidad, alto voltaje, alta ganancia), mirar a través de las hojas de datos para encontrar el que mejor se adapte a sus necesidades. Como se mencionó, se muestran algunos circuitos de amplificador operacional sencillo que pueden construirse con cualquiera de estos chips, pero habrá algunos puntos donde destaco las fortalezas/debilidades de algunos chips. Para obtener más información acerca de amplificadores operacionales, vea este sitio web.
