¿Por qué amplificadores op utilizan con tanta frecuencia en electrónica analógica?

Question

He leído en varios libros y papeles de la observación: "los amplificadores son el pan y la mantequilla de la electrónica analógica", o "... op amps son los más comúnmente encontrados bloque de construcción en circuitos análogos ..." y que para el efecto.

Aunque mi experiencia no es lo suficientemente amplio, ya sea de acuerdo, o para refutar esa afirmación, es sin duda confirmado en los circuitos que he visto.

Esto me hace pensar que me estoy perdiendo algo fundamental, para explicar por qué un componente como esta sería quizás algo como un ciclo "for" en la programación o algo, un patrón fundamental, que una vez disponible, se encuentra generalizada de la aplicación.

Cuál es acerca de la naturaleza fundamental de la electrónica analógica que hace un op amp el cumplimiento de tales básica y versátil patrón?

Answer 1

Los amplificadores están muy cerca de ser ideal amplificadores diferenciales. Así que la pregunta real es, ¿qué tan grande sobre los amplificadores? Hay (al menos!) tres respuestas.

En primer lugar, la evidente -- amplificadores permiten cambiar la amplitud de una señal. Si usted tiene una pequeña señal (por ejemplo, de un transductor), un amplificador permite aumentar su voltaje a un nivel útil. Los amplificadores también puede reducir la amplitud de una señal, que puede ser útil para encajar en el rango de un ADC, por ejemplo.

Los amplificadores pueden también búfer de una señal. Presentan una alta impedancia en el lado de entrada y una baja impedancia en el lado de salida. Esto permite una débil señal de la fuente para ser entregada a una carga pesada.

Finalmente, la retroalimentación negativa permite a los amplificadores para filtrar una señal. Los llamados filtros activos (que utilizan amplificadores) son mucho más flexibles y potentes que los filtros pasivos (que solo usan resistencias, capacitores e inductores). También debo mencionar a los osciladores, que se hacen con amplificadores con filtrado de retroalimentación positiva.

La amplitud de control, el almacenamiento en búfer, y filtrado son tres de las cosas más comunes que usted puede hacer para señales analógicas. De manera más general, los amplificadores pueden ser utilizados para implementar muchos tipos de funciones de transferencia, que son la base de las descripciones matemáticas de tareas de procesado de señal. Por lo tanto, los amplificadores están por todo el lugar.

¿Por qué los amplificadores en particular? Como ya he dicho, los amplificadores son esencialmente de alta calidad de los amplificadores. Sus principales características son:

• Muy alto diferencial de ganancia (a veces tan alto como el de 1.000.000!)
• Muy alta impedancia de entrada (teraohms en baja frecuencia de FET-entrada de los amplificadores)
• Muy alto de rechazo de modo común ratio (normalmente >1000)

Estas características significan que el comportamiento del amplificador es casi enteramente determinado por el circuito de realimentación. La retroalimentación se realiza con componentes pasivos como resistencias, que son mucho mejor el comportamiento de los transistores. Intentar simular un simple amplificador de emisor a través de la tensión y la temperatura, no es grande.

Con los adelantos modernos en los circuitos integrados, amplificadores son baratos, de alto rendimiento, y fácilmente disponible. A menos que usted necesite un rendimiento extremo (de alta potencia, muy alta frecuencia), no hay mucha razón para ir con transistores amplificadores de más.

Answer 2

Un amplificador operacional es de tres 5 herramientas básicas en uno (si no más).

• Primero un dispositivo de comparación, como un if else (if a > b, output = a, else b).

• Segundo un búfer (in = 1, out = 1, refreshed).

• Tercera un amplificador, como un multiplicador (in = 1, out = 10).

• Cuarto, un desplazamiento de fase de retardo/ (in = x, out = x + 1).

• Quinto, un inversor (in = x, out = 1/x).

Ellos tienden a ser muy versátil y capaz de adaptarse a muchos circuitos según sea necesario.

Fundamentalmente, como una señal se procesa a través de analógico elementos discretos, su amplitud, su voltaje cae. Un amplificador operacional puede almacenar en búfer y el impulso de una señal analógica, asegurándose de que es legible o útil al final.

Por cierto, una para el circuito podría ser un contador. Una década contador funciona como un for (i = 0, i < 10, i++) de bucle.

Answer 3

Algunos de los beneficios clave de un op-amp son

alta impedancia de entrada: Debido a su alta impedancia de entrada, un op-amp no indebidamente la carga de la anterior circuito. Un op-amp en sí mismo puede tener impedancia de entrada en el 10 o 100 de gigohms. Un op-amp circuito de retroalimentación probablemente tendrá una menor impedancia de entrada, pero la alta impedancia de entrada del amplificador operacional permite que esto sea del todo conjunto por los otros componentes.

baja impedancia de salida: Debido a su baja impedancia de salida, un op-amp circuito general de la unidad de otra op-amp circuito (o un ADC o ...) sin la carga que afectan a su comportamiento.

alta ganancia: La alta ganancia del amplificador operacional permite ser usado en un circuito de retroalimentación negativa que el comportamiento del circuito es dominado por la retroalimentación de los elementos en lugar de por el op-amp. Esto significa

1. A menudo sólo unos pocos componentes de precisión son necesarios en el circuito de realimentación para lograr precisión el rendimiento de la general del circuito.

2. Dado que el comportamiento del circuito es controlado por el circuito de realimentación, el op-amp se puede utilizar con muchos tipos diferentes de comentarios de elementos para lograr diferentes funciones como la amplificación, la diferenciación, integración, logarítmica de amplificación, etc. (Esta puede ser la razón clave por la que op-amps han dicho "penetrante de la aplicación").

Answer 4

Creo que la verdadera respuesta es mucho más simple que los ofrecidos por los demás (aunque en verdad son verdaderos) - op-amps simplemente permiten construir todos los "legos" usted necesita para una más avanzada circuito, ver https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier#Applications para obtener más detalles. Con op-amp usted puede conseguir (lista no exhaustiva!):

• tensión/corriente de búfer,
• un comparador (incluso con histéresis),
• un activo amplificador (tanto inversora y no inversora),
• filtro activo,
• activo rectificador,
• activo de matemáticas bloques (por ejemplo, suma, diferencia, capas, div),
• una ola de sintetizador (cuadrado, tri, vi, incluso VCO),
• DAC Y ADC,
• convertidor de impedancia,
• gyrator,
• ... y muchos otros.

Eso es todo lo que usted necesita para esencial de procesamiento analógico y algunas cosas que son bonitas para el procesamiento digital. Como tal, op-amps son tanto el pan y la mantequilla de aquí.

También, usted puede conseguir fácilmente por ejemplo, 4 de ellos en un solo paquete con el común de la alimentación de tensión de las líneas, sus operaciones y de sus características (acercándose a los de componente ideal para muchas aplicaciones prácticas) permitir el uso de ellos sin los problemas necesarios para discretos (diodo/BJT/FET) circuitos (por ejemplo, de polarización, de la caída de voltaje) - permitiendo el diseño más simple, ágil y fácil de mantener los circuitos, con menos piezas y más fácil la solución de problemas.

Answer 5

Respecto a su comentario "me hace pensar que me estoy perdiendo algo fundamental, para explicar por qué un componente como esta sería tal vez algo así como un "para" bucle":

Usted podría estar buscando un otros análogos concepto en electrónica para el concepto de Turing Completo encontrado en ciencias de la computación o el concepto de la plenitud Funcional se encuentra en el álgebra booleana (y, por tanto, a la lógica digital).

Yo hasta donde yo sé, no hay ningún "integridad" concepto en circuitos análogos, donde todos los circuitos pueden ser derivados a partir de un conjunto de bloques de construcción básicos...

Hay algunas reglas acerca de circuitos análogos que te vas a encontrar a la hora de estudiar la Teoría de Sistemas y, en particular, Lineal Invariable en el Tiempo de los Sistemas.

Espero que esta ayuda, pero no puede ser lo que estás buscando.