Estoy tratando de aprender la teoría de los amplificadores operacionales. Estoy utilizando libros como Millman, Halkias y Boylestead, pero descubrí que estos libros no cuentan los siguientes aspectos de esos dispositivos:
¿Cuál es la respuesta más simple para esas preguntas?
¿Qué es exactamente un amplificador operacional?
Un opamp es un dispositivo muy simple que hace esto: Vout = Gain * (Vin + - Vin-). La ganancia es fija para cada opamp y generalmente es de 100,000 o más. Para hacer las cosas más interesantes, este valor de ganancia no es muy "ajustado". La ganancia de un opamp real puede cambiar en un amplio rango dependiendo de la temperatura, el voltaje, el lote, la frecuencia, etc. No me sorprendería ver este cambio de ganancia de 100,000 a 1,000,000 en el mismo opamp.
El circuito opamp más práctico requiere retroalimentación negativa para producir otros valores de ganancia y hacer que el opamp se comporte de manera más predecible.
¿Cuál fue la idea detrás de su creación?
No puedo preguntarle al tipo que lo diseñó, pero simplemente poner un opamp es uno de los dispositivos semiconductores más flexibles disponibles en la actualidad. Supongo que el inventor original sabía esto y por eso fue inventado. Entonces, en cierto sentido, esta pregunta es un poco como preguntar "por qué se inventó la rueda". Pero esto es una super generalización.
El op-amp en sí mismo es un circuito integrado, un chip. Antes de los chips había transistores discretos, y antes de eso había tubos de vacío. Hay circuitos que son funcionalmente equivalentes a los sistemas operativos que se usaron en los días del tubo. Así que los chips que llamamos "opamps" son "simplemente" manifestaciones modernas de esos circuitos de tubos.
¿De qué está compuesto un opamp?
Los opamps modernos consisten en transistores, diodos, resistencias y algunas otras cosas menores. Por supuesto que solían estar hechos de tubos. La siguiente imagen muestra un esquema interno de un opamp:
Por supuesto, hay cientos (¿o miles?) de diferentes plataformas, por lo que hay muchos esquemas internos diferentes. Algunos de ellos son mucho más simples que este.
Ya pasé por alto esto, así que lo repetiré aquí: la mayoría de los circuitos opamp prácticos requieren una retroalimentación negativa para que las cosas funcionen bien. Sin retroalimentación, un opamp funciona bien como un comparador de voltaje. Para casi todo lo demás, se requiere una retroalimentación negativa. Esta retroalimentación es la fuente de mucha magia y la razón por la cual los opamps son tan útiles. La retroalimentación está fuera del alcance de esta pregunta / respuesta, pero basta con decir que aquí es donde suceden las cosas importantes.
¿Qué es exactamente un amplificador operacional?
¿Cuál fue la idea detrás de su creación?
Por su nombre Amplificador operacional , está muy claro que es un amplificador que puede realizar cualquier operación. Puedes realizar muchos tipos de trabajo con esto. Como por ejemplo.
Puede hacer un comparador de voltaje con esto, dará una salida alta o baja (depende de su diseño y necesidad) para cierto nivel de voltajes.
Puedes hacer una salida de histéresis para cualquier señal de entrada.
Puedes invertir cualquier señal positiva y / o invertir cualquier señal negativa.
Puede calibrar cualquier señal con el nivel de señal requerido.
Puede usarlo para amplificar su señal de entrada. Por ejemplo, las señales que tienen cambios de nivel muy bajo que pueden ser difíciles de juzgar desde cualquier medidor. Puede usar esto para amplificar ese cambio de señal a su nivel requerido, que se puede monitorear o medir a través de un medidor o cualquier controlador.
Se puede usar con amplificación de audio.
Por lo tanto, hay tantas aplicaciones de la Operación Amplificador, puede ser que ahora esté disponible para usted
¿de qué está compuesto exactamente un opamp? (obviamente, no es solo un triángulo que obedece a todas las ecuaciones que escribas).
Todos los circuitos integrados, incluidos los microprocesadores, microcontroladores, amplificadores de operación, FPGA, etc., están compuestos básicamente por transistores . El amplificador operacional muy común LM741 se ha realizado con más de 32 transistores.
En teoría, un amplificador OP es un amplificador diferencial ideal con:
Estas propiedades hacen que sea muy fácil razonar sobre su comportamiento. Los OP-amperios reales no tienen ganancia infinita ni impedancia de entrada infinita, pero las cifras reales son lo suficientemente altas como para que las suposiciones anteriores se mantengan como aproximaciones. Por lo tanto, es fácil diseñar y construir los circuitos de circuitos estándar que ha visto en sus libros: seguidor de voltaje, integrador, etc., por lo general solo con la adición de un capacitor estabilizador, el uso de una carga práctica, etc.