Włącz wzmacniacz operacyjny. Wzmacniacze operacyjne. Rodzaje i działanie. Odżywianie i funkcje. Tryb odrzucenia trybu wspólnego

Wzmacniacze operacyjne są często wykorzystywane do wykonywania różnych operacji: sumowania sygnałów, różniczkowania, całkowania, odwracania itp. A także wzmacniacze operacyjne zostały opracowane jako zaawansowane
zbalansowane obwody wzmacniające.

Wzmacniacz operacyjny– uniwersalny element funkcjonalny, szeroko stosowany we współczesnych układach do generowania i przetwarzania sygnałów informacyjnych o różnym przeznaczeniu, zarówno w technice analogowej, jak i cyfrowej. Przyjrzyjmy się dalej rodzajom wzmacniaczy.

Wzmacniacz odwracający

Rozważmy obwód prostego wzmacniacza odwracającego:

a) spadek napięcia na rezystorze R2 jest równy Uout,

b) spadek napięcia na rezystorze R1 jest równy Uin.

Uout/R2 = -Uin/R1 lub wzmocnienie napięcia = Uout/Uin = R2/R1.

Aby zrozumieć, jak działa sprzężenie zwrotne, wyobraźmy sobie, że na wejście podawane jest napięcie o określonym poziomie, powiedzmy 1 V. Mówiąc dokładniej, załóżmy, że rezystor R1 ma rezystancję 10 kOhm, a rezystor R2 ma rezystancję 100 kOhm. Teraz wyobraź sobie, że napięcie wyjściowe wymknęło się spod kontroli i wynosi 0 V. Co się stanie? Rezystory R1 i R2 tworzą dzielnik napięcia, za pomocą którego potencjał wejścia odwracającego jest utrzymywany na poziomie 0,91 V. Wzmacniacz operacyjny wykrywa niedopasowanie na wejściach, a napięcie na jego wyjściu zaczyna spadać. Zmiana trwa do momentu, gdy napięcie wyjściowe osiągnie -10 V, w którym to momencie potencjały wejść wzmacniacza operacyjnego stają się takie same i równe potencjałowi masy. Podobnie, jeśli napięcie wyjściowe zacznie dalej spadać i stanie się bardziej ujemne niż -10 V, wówczas potencjał na wejściu odwracającym stanie się niższy niż potencjał masy, w wyniku czego napięcie wyjściowe zacznie rosnąć.

Wadą tego obwodu jest niska impedancja wejściowa, szczególnie w przypadku wzmacniaczy o dużym wzmocnieniu napięciowym (z zamkniętym obwodem sprzężenia zwrotnego), w których rezystor R1 z reguły jest mały. Wadę tę eliminuje schemat przedstawiony poniżej na ryc. 4.

Wzmacniacz nieodwracający. Wzmacniacz prądu stałego.

Spójrzmy na diagram na ryc. 4. Jej analiza jest niezwykle prosta: UA = Uin. Napięcie UA jest usuwane z dzielnika napięcia: UA = Uout R1 / (R1 + R2). Jeżeli UA = Uin, to wzmocnienie = Uout / Uin = 1 + R2 / R1. Jest to wzmacniacz nieodwracający. W przybliżeniu impedancja wejściowa tego wzmacniacza jest nieskończona (dla wzmacniacza operacyjnego typu 411 wynosi ona 1012 omów lub więcej, dla wzmacniacza operacyjnego z tranzystorem bipolarnym zwykle przekracza 108 omów). Impedancja wyjściowa, podobnie jak w poprzednim przypadku, jest równa ułamkom oma. Jeśli, podobnie jak w przypadku wzmacniacza odwracającego, przyjrzymy się bliżej zachowaniu obwodu podczas zmiany napięcia wejściowego, zobaczymy, że działa on zgodnie z oczekiwaniami.

Wzmacniacz AC

Powyższy obwód jest również wzmacniaczem prądu stałego. Jeżeli źródło sygnału i wzmacniacz są połączone prądem przemiennym, należy zapewnić uziemienie dla prądu wejściowego (bardzo małej wielkości), jak pokazano na ryc. 5. Dla wartości składowych przedstawionych na wykresie wzmocnienie napięcia wynosi 10, a punkt -3 dB odpowiada częstotliwości 16 Hz.

Wzmacniacz AC. Jeśli wzmacniane są tylko sygnały prądu przemiennego, wzmocnienie sygnałów prądu stałego można zmniejszyć do jedności, szczególnie jeśli wzmacniacz ma duże wzmocnienie napięciowe. Umożliwia to zmniejszenie wpływu zawsze istniejącego, skończonego „naprężenia ścinającego zależnego od danych wejściowych”.

Dla obwodu pokazanego na rys. 6, punkt -3 dB odpowiada częstotliwości 17 Hz; przy tej częstotliwości impedancja kondensatora wynosi 2,0 kOhm. Należy pamiętać, że kondensator musi być duży. Jeśli do zbudowania wzmacniacza prądu przemiennego zostanie użyty wzmacniacz nieodwracający o dużym wzmocnieniu, kondensator może być zbyt duży. W takim przypadku lepiej obejść się bez kondensatora i wyregulować napięcie przesunięcia, aby było równe zero. Możesz zastosować inną metodę - zwiększyć rezystancję rezystorów R1 i R2 i zastosować obwód dzielnika w kształcie litery T.

Pomimo wysokiej impedancji wejściowej, do której zawsze dążą projektanci, nieodwracający obwód wzmacniacza nie zawsze jest preferowany w stosunku do odwracającego obwodu wzmacniacza. Jak zobaczymy później, wzmacniacz odwracający nie stawia tak wysokich wymagań wzmacniaczowi operacyjnemu i dlatego ma nieco lepszą charakterystykę. Ponadto dzięki wyimaginowanemu uziemieniu wygodnie jest łączyć sygnały tak, aby nie wpływały one na siebie nawzajem. I wreszcie, jeśli dany obwód jest podłączony do wyjścia (stabilnego) innego wzmacniacza operacyjnego, wówczas wartość impedancji wejściowej jest dla ciebie obojętna - może wynosić 10 kOhm lub nieskończoność, ponieważ w każdym przypadku poprzedni stopień będzie pełnić swoje funkcje w stosunku do kolejnej.

Przekaźnik

Na ryc. 7 przedstawia wtórnik przypominający emiter oparty na wzmacniaczu operacyjnym.

To nic innego jak wzmacniacz nieodwracający, w którym rezystancja rezystora R1 jest równa nieskończoności, a rezystancja rezystora R2 wynosi zero (wzmocnienie = 1). Istnieją specjalne wzmacniacze operacyjne przeznaczone do stosowania wyłącznie jako wzmacniacze, mają ulepszone charakterystyki (głównie większą prędkość), przykładem takiego wzmacniacza operacyjnego jest układ LM310 lub OPA633, a także obwody uproszczone, takie jak obwód TL068 (dostępny w tranzystorach pakiet z trzema terminalami).

Wzmacniacz o wzmocnieniu jednostkowym nazywany jest czasami buforem, ponieważ ma właściwości izolacyjne (wysoka impedancja wejściowa i niska moc wyjściowa).

Podstawowe środki ostrożności podczas pracy ze wzmacniaczami operacyjnymi

1. Zasady obowiązują dla każdego wzmacniacza operacyjnego, pod warunkiem, że znajduje się on w trybie aktywnym, tj. jego wejścia i wyjścia nie są przeciążone.

Przykładowo, jeśli na wejście wzmacniacza podamy za dużo sygnału, doprowadzi to do obcięcia sygnału wyjściowego w okolicach poziomu UКК lub UЭЭ. Podczas gdy napięcie wyjściowe jest stałe na poziomie napięcia odcięcia, napięcie na wejściach może się zmieniać. Wahania wyjściowe wzmacniacza operacyjnego nie mogą być większe niż zakres napięcia zasilania (zwykle 2 V mniejsze niż zakres napięcia zasilania, chociaż niektóre wzmacniacze operacyjne mają wahania wyjściowe ograniczone do jednego lub drugiego napięcia zasilania). Podobne ograniczenie nałożone jest na zakres stabilności wyjściowej źródła prądu opartego na wzmacniaczu operacyjnym. Na przykład w źródle prądu z obciążeniem pływającym maksymalny spadek napięcia na obciążeniu przy „normalnym” kierunku prądu (kierunek prądu pokrywa się z kierunkiem przyłożonego napięcia) wynosi UКК - Uin, a przy przeciwny kierunek prądu (obciążenie w tym przypadku może być dość dziwne, na przykład może zawierać odwrócone akumulatory, aby uzyskać stały prąd ładowania, lub może być indukcyjne i pracować z prądami zmieniającymi kierunek) -Uin - UEE.

2. Opinia powinna być negatywna. Oznacza to (między innymi), że nie należy mylić wejść odwracających i nieodwracających.

3. Obwód wzmacniacza operacyjnego musi mieć obwód sprzężenia zwrotnego prądu stałego, w przeciwnym razie wzmacniacz operacyjny na pewno przejdzie w stan nasycenia.

4. Wiele wzmacniaczy operacyjnych ma dość niskie maksymalne różnicowe napięcie wejściowe. Maksymalna różnica napięcia pomiędzy wejściem odwracającym i nieodwracającym może być ograniczona do 5 V dla dowolnej polaryzacji napięcia. Jeśli ten warunek zostanie zaniedbany, pojawią się duże prądy wejściowe, co doprowadzi do pogorszenia wydajności, a nawet zniszczenia wzmacniacza operacyjnego.

Pojęcie „sprzężenia zwrotnego” (FE) jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych; już dawno wyszło poza wąską dziedzinę technologii i jest obecnie stosowane w szerokim znaczeniu. W układach sterowania sprzężenie zwrotne służy do porównania sygnału wyjściowego z wartością zadaną i wprowadzenia odpowiednich korekt. Wszystko może pełnić rolę „systemu”, np. proces prowadzenia samochodu poruszającego się po drodze – dane wyjściowe (położenie samochodu i jego prędkość) są monitorowane przez kierowcę, który porównuje je z wartościami oczekiwanymi ​​i odpowiednio dostosowuje dane wejściowe (za pomocą kierownicy, przełącznika prędkości, hamulców). We wzmacniaczu sygnał wyjściowy musi być wielokrotnością sygnału wejściowego, zatem we wzmacniaczu ze sprzężeniem zwrotnym sygnał wejściowy jest porównywany z pewną częścią sygnału wyjściowego.

Wszystko o informacji zwrotnej

Negatywne opinie to proces przesyłania sygnału wyjściowego z powrotem na wejście, podczas którego część sygnału wejściowego jest wygaszana. Może się to wydawać głupim pomysłem, który doprowadzi jedynie do zmniejszenia zysków. Dokładnie taką opinię otrzymał Harold S. Black, który w 1928 roku próbował opatentować negatywną opinię. „Naszą izopresję traktowano jak perpetuum mobile” (magazyn IEEE Spectrum, grudzień 1977). Rzeczywiście, ujemne sprzężenie zwrotne zmniejsza wzmocnienie, ale jednocześnie poprawia inne parametry układu, np. eliminuje zniekształcenia i nieliniowość, wygładza charakterystykę częstotliwościową (dopasowuje ją do pożądanej charakterystyki) i sprawia, że ​​zachowanie obwód przewidywalny. Im głębsze jest ujemne sprzężenie zwrotne, tym mniej charakterystyka zewnętrzna wzmacniacza zależy od charakterystyki wzmacniacza z otwartym sprzężeniem zwrotnym (bez sprzężenia zwrotnego), a ostatecznie okazuje się, że zależą one tylko od właściwości samego obwodu sprzężenia zwrotnego. Wzmacniacze operacyjne są zwykle używane w trybie głębokiego sprzężenia zwrotnego, a wzmocnienie napięcia w otwartej pętli (bez sprzężenia zwrotnego) w tych obwodach sięga milionów.

Układ sprzężenia zwrotnego może być zależny od częstotliwości, wówczas wzmocnienie będzie w określony sposób zależeć od częstotliwości (przykładem może być przedwzmacniacz audio w odtwarzaczu ze standardem RIAA); jeżeli obwód sprzężenia zwrotnego jest zależny od amplitudy, to wzmacniacz ma charakterystykę nieliniową (typowym przykładem takiego obwodu jest wzmacniacz logarytmiczny, w którym obwód sprzężenia zwrotnego wykorzystuje logarytmiczną zależność napięcia UBE od prądu IK w diodzie lub tranzystor). Sprzężenie zwrotne można wykorzystać do utworzenia źródła prądu (impedancja wyjściowa bliska nieskończoności) lub źródła napięcia (impedancja wyjściowa bliska zeru) i może zostać wykorzystana do wytworzenia bardzo wysokiej lub bardzo niskiej impedancji wejściowej. Ogólnie rzecz biorąc, za jego pomocą poprawia się parametr, dla którego wprowadzana jest informacja zwrotna. Na przykład, jeśli do sprzężenia zwrotnego użyjemy sygnału proporcjonalnego do prądu wyjściowego, otrzymamy dobre źródło prądu.

Informacje zwrotne mogą być pozytywne; stosuje się go na przykład w generatorach. Co dziwne, nie jest tak przydatny jak negatywny system operacyjny. Raczej wiąże się to z problemami, ponieważ w obwodzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym przy wysokich częstotliwościach mogą wystąpić dość duże przesunięcia fazowe, co prowadzi do pojawienia się dodatniego sprzężenia zwrotnego i niepożądanych samooscylacji. Aby te zjawiska wystąpiły, nie trzeba podejmować wielkich wysiłków, ale aby zapobiec niepożądanym samooscylacjom, stosuje się metody korekcyjne.

Wzmacniacze operacyjne

W większości przypadków, rozważając obwody sprzężenia zwrotnego, będziemy mieli do czynienia ze wzmacniaczami operacyjnymi. Wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny) to wzmacniacz różnicowy prądu stałego o bardzo dużym wzmocnieniu i wejściu typu single-ended. Prototypem wzmacniacza operacyjnego może być klasyczny wzmacniacz różnicowy z dwoma wejściami i wyjściem niezbalansowanym; Należy jednak zaznaczyć, że rzeczywiste wzmacniacze operacyjne mają znacznie większe wzmocnienia (zwykle rzędu 105 - 106) i mniejsze impedancje wyjściowe, a także pozwalają na zmianę sygnału wyjściowego niemal w całym zakresie napięcia zasilania (zwykle zasilacze dzielone ±15 V).

Symbole „+” i „-” nie oznaczają, że jedno wejście musi zawsze być bardziej dodatnie niż drugie; symbole te po prostu wskazują względną fazę sygnału wyjściowego (jest to ważne, jeśli obwód wykorzystuje ujemne sprzężenie zwrotne). Aby uniknąć nieporozumień, lepiej nazwać wejścia „odwracającymi” i „nieodwracającymi” niż wejściami „plus” i „minus”. Schematy często nie pokazują podłączenia zasilaczy do wzmacniacza operacyjnego i pinu przeznaczonego do uziemienia. Wzmacniacze operacyjne charakteryzują się ogromnym wzmocnieniem napięciowym i nigdy (z nielicznymi wyjątkami) nie są używane bez sprzężenia zwrotnego. Można powiedzieć, że wzmacniacze operacyjne są zaprojektowane do pracy ze sprzężeniem zwrotnym. Wzmocnienie obwodu bez sprzężenia zwrotnego jest tak duże, że w obecności zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego charakterystyka wzmacniacza zależy tylko od obwodu sprzężenia zwrotnego. Oczywiście po bliższym przestudiowaniu powinno się okazać, że taki uogólniony wniosek nie zawsze jest prawdziwy. Zaczniemy od prostego przyjrzenia się działaniu wzmacniacza operacyjnego, a następnie, w razie potrzeby, przeanalizujemy go bardziej szczegółowo.

Przemysł produkuje dosłownie setki rodzajów wzmacniaczy operacyjnych, z których każdy ma inną przewagę nad sobą. Bardzo dobry układ, taki jak LF411 (lub po prostu „411”), wprowadzony na rynek przez firmę National Semiconductor, stał się powszechny. Podobnie jak wszystkie wzmacniacze operacyjne, jest to niewielka jednostka umieszczona w miniaturowej obudowie z dwurzędowym pinoutem mini-DIP. Ten schemat jest niedrogi i łatwy w użyciu; Przemysł produkuje ulepszoną wersję tego układu (LF411A), a także element umieszczony w miniaturowej obudowie i zawierający dwa niezależne wzmacniacze operacyjne (układ typu LF412, zwany także „podwójnym” wzmacniaczem operacyjnym). Zalecamy obwód LF411 jako dobry punkt wyjścia w projektowaniu obwodów elektronicznych.

Obwód typu 411 to krzemowa matryca zawierająca 24 tranzystory (21 tranzystorów bipolarnych, 3 tranzystory polowe, 11 rezystorów i 1 kondensator). Na ryc. Rysunek 2 przedstawia podłączenie do zacisków obudowy.

Kropka na pokrywie obudowy oraz wycięcie na jej końcu służą do wskazania punktu odniesienia przy numerowaniu pinów. W większości przypadków obwodów elektronicznych numeracja pinów odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, od strony pokrywy obudowy. Kołki „zerowania” (lub „balansu”, „regulacji”) służą do eliminacji małych asymetrii, które mogą wystąpić we wzmacniaczu operacyjnym.

Ważne zasady

Teraz zapoznamy się z najważniejszymi regułami określającymi zachowanie wzmacniacza operacyjnego w pętli sprzężenia zwrotnego. Odnoszą się one do prawie wszystkich przypadków życia.

Po pierwsze, wzmacniacz operacyjny ma tak duże wzmocnienie napięciowe, że zmiana napięcia między wejściami o kilka ułamków miliwolta powoduje zmianę napięcia wyjściowego w pełnym zakresie, więc nie rozważajmy tego małego napięcia, ale sformułujmy Zasadę I :

I. Wyjście wzmacniacza operacyjnego ma tendencję do zapewnienia, że ​​różnica napięcia między jego wejściami wynosi zero.

Po drugie, wzmacniacz operacyjny zużywa bardzo mało prądu wejściowego (wzmacniacz operacyjny typu LF411 zużywa 0,2 nA; wzmacniacz operacyjny z wejściami FET zużywa około pikoamperów); Nie wchodząc w głębsze szczegóły, sformułujmy zasadę II:

II. Wejścia wzmacniacza operacyjnego nie pobierają prądu.

Konieczne jest tutaj wyjaśnienie: Zasada I nie oznacza, że ​​wzmacniacz operacyjny faktycznie zmienia napięcie na swoich wejściach. To jest niemożliwe. (Byłoby to niezgodne z Zasadą II.) Wzmacniacz operacyjny „oszacowuje” stan wejść i za pomocą zewnętrznego obwodu sprzężenia zwrotnego przenosi napięcie z wyjścia na wejście, tak że powstała różnica napięcia między wejściami staje się zerem (jeśli to możliwe).

Często zaczęli zadawać mi pytania dotyczące elektroniki analogowej. Czy sesja zabrała uczniom jaja? ;) OK, czas najwyższy na małą aktywność edukacyjną. W szczególności na temat działania wzmacniaczy operacyjnych. Co to jest, z czym się je i jak to obliczyć.

Co to jest
Wzmacniacz operacyjny to wzmacniacz z dwoma wejściami, nigdy... hmm... dużym wzmocnieniem sygnału i jednym wyjściem. Te. mamy U out = K*U in i K w idealnym przypadku równa się nieskończoności. W praktyce liczby są oczywiście skromniejsze. Powiedzmy, że 1 000 000, ale nawet takie liczby robią wrażenie, gdy próbujesz je zastosować bezpośrednio. Zatem jak w przedszkolu, jedna choinka, dwie, trzy, wiele choinek - tutaj mamy sporo wzmocnień;) I tyle.

A są dwa wejścia. Jeden z nich jest bezpośredni, a drugi odwrotny.

Co więcej, wejścia mają wysoką impedancję. Te. ich impedancja wejściowa w idealnym przypadku jest nieskończona, a w rzeczywistym przypadku BARDZO wysoka. Liczba tam sięga setek megaomów, a nawet gigaomów. Te. mierzy napięcie na wejściu, ale ma na nie minimalny wpływ. Możemy założyć, że we wzmacniaczu operacyjnym nie płynie żaden prąd.

Napięcie wyjściowe w tym przypadku oblicza się jako:

U out =(U 2 -U 1)*K

Oczywiście, jeśli napięcie na wejściu bezpośrednim jest większe niż na wejściu odwrotnym, wówczas moc wyjściowa wynosi plus nieskończoność. W przeciwnym razie będzie to minus nieskończoność.

Oczywiście w rzeczywistym obwodzie nie będzie nieskończoności plus i minus, a zastąpione zostaną one najwyższym i najniższym możliwym napięciem zasilania wzmacniacza. I otrzymamy:

Komparator
Urządzenie pozwalające porównać dwa sygnały analogowe i ocenić, który sygnał jest większy. Już interesujące. Można dla niego wymyślić mnóstwo zastosowań. Swoją drogą ten sam komparator jest wbudowany w większość mikrokontrolerów, a jak go używać, pokazywałem na przykładzie AVR w artykułach o tworzeniu. Komparator doskonale nadaje się również do tworzenia plików .

Ale sprawa nie ogranicza się do jednego komparatora, bo jeśli wprowadzisz sprzężenie zwrotne, to ze wzmacniacza operacyjnego można wiele zdziałać.

Informacja zwrotna
Jeśli pobierzemy sygnał z wyjścia i wyślemy go bezpośrednio na wejście, pojawi się sprzężenie zwrotne.

Pozytywne opinie
Weźmy i przeprowadźmy sygnał bezpośrednio z wyjścia do bezpośredniego wejścia.

• Napięcie U1 jest większe od zera - moc wyjściowa wynosi -15 woltów
• Napięcie U1 jest mniejsze od zera - moc wyjściowa wynosi +15 woltów

Co się stanie, jeśli napięcie będzie wynosić zero? Teoretycznie wynik powinien wynosić zero. Ale w rzeczywistości napięcie NIGDY nie będzie zerowe. Przecież nawet jeśli ładunek prawego elektronu przewyższa ładunek lewego, to już wystarczy, aby skierować potencjał na wyjście z nieskończonym wzmocnieniem. A na wyjściu zacznie się piekło – sygnał przeskakuje tu i ówdzie z prędkością przypadkowych zakłóceń indukowanych na wejściach komparatora.

Aby rozwiązać ten problem, wprowadzono histerezę. Te. rodzaj przerwy pomiędzy przejściem z jednego stanu do drugiego. Aby to zrobić, wprowadza się pozytywne opinie, takie jak:

Zakładamy, że w tym momencie na wejściu odwrotnym znajduje się +10 woltów. Napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego wynosi minus 15 woltów. Na wejściu bezpośrednim nie jest to już zero, ale niewielka część napięcia wyjściowego z dzielnika. Około -1,4 V. Teraz, dopóki napięcie na wejściu odwrotnym nie spadnie poniżej -1,4 V, napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego nie zmieni się. A gdy tylko napięcie spadnie poniżej -1,4, moc wyjściowa wzmacniacza operacyjnego gwałtownie wzrośnie do +15, a na wejściu bezpośrednim będzie już odchylenie +1,4 wolta.

Aby zmienić napięcie na wyjściu komparatora, sygnał U1 będzie musiał wzrosnąć aż o 2,8 wolta, aby osiągnąć górny poziom +1,4.

Tam, gdzie nie ma czułości, pojawia się rodzaj przerwy, pomiędzy 1,4 a -1,4 V. Szerokość szczeliny jest kontrolowana przez stosunki rezystorów w R1 i R2. Napięcie progowe oblicza się jako Uout/(R1+R2) * R1 Powiedzmy, że od 1 do 100 da +/-0,14 V.

Mimo to wzmacniacze operacyjne są częściej używane w trybie ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Negatywne opinie
OK, ujmę to inaczej:

W przypadku negatywnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacz operacyjny ma interesującą właściwość. Zawsze będzie próbował dostosować swoje napięcie wyjściowe tak, aby napięcia na wejściach były równe, co dawało zerową różnicę.
Dopóki nie przeczytałem tego w wielkiej książce towarzyszy Horowitza i Hilla, nie mogłem przystąpić do pracy OU. Ale okazało się, że jest to proste.

Przekaźnik
I mamy repetytor. Te. na wejściu U 1, na wejściu odwrotnym U out = U 1. Okazuje się, że U out = U 1.

Pytanie brzmi: po co nam takie szczęście? Można było podłączyć przewód bezpośrednio i nie był potrzebny żaden wzmacniacz operacyjny!

Jest to możliwe, ale nie zawsze. Wyobraźmy sobie taką sytuację: jest czujnik wykonany w postaci dzielnika rezystancyjnego:

Dolna rezystancja zmienia swoją wartość, zmienia się rozkład napięć wyjściowych z dzielnika. I musimy dokonać z niego odczytów za pomocą woltomierza. Ale woltomierz ma swój własny opór wewnętrzny, choć duży, ale zmieni odczyty z czujnika. Co więcej, co jeśli nie chcemy woltomierza, ale chcemy, aby żarówka zmieniała jasność? Nie ma już tu możliwości podłączenia żarówki! Dlatego buforujemy wyjście wzmacniaczem operacyjnym. Jego rezystancja wejściowa jest ogromna, a jego wpływ będzie minimalny, a na wyjściu może zapewnić całkiem zauważalny prąd (dziesiątki, a nawet setki miliamperów), który w zupełności wystarczy do zasilania żarówki.
Ogólnie rzecz biorąc, można znaleźć zastosowania dla wzmacniacza. Zwłaszcza w precyzyjnych obwodach analogowych. Lub gdy obwody jednego stopnia mogą wpływać na działanie innego, w celu ich oddzielenia.

Wzmacniacz
A teraz zróbmy zwód uszami – zbierzmy nasze uwagi i podłączmy je do masy poprzez dzielnik napięcia:

Teraz połowa napięcia wyjściowego jest dostarczana na wejście odwrotne. Ale wzmacniacz nadal musi wyrównać napięcia na swoich wejściach. Co będzie musiał zrobić? Zgadza się - podnieś napięcie na wyjściu dwukrotnie wyżej niż poprzednio, aby skompensować powstały dzielnik.

Teraz na prostej będzie U 1. W odwrotności U out /2 = U 1 lub U out = 2*U 1.

Postawmy dzielnik o innym stosunku - sytuacja zmieni się w ten sam sposób. Żebyście nie musieli kręcić w myślach wzoru na dzielnik napięcia, podam od razu:

U wyj. = U 1 *(1+R 1 /R 2)

Mnemonicznym jest zapamiętywanie tego, co dzieli się na to, co jest bardzo proste:

Okazuje się, że sygnał wejściowy przechodzi przez łańcuch rezystorów R 2, R 1 w U out. W tym przypadku bezpośrednie wejście wzmacniacza jest ustawione na zero. Pamiętajmy o zwyczajach wzmacniacza operacyjnego - będzie on próbował, metodą haka lub oszustwa, zapewnić, że na jego wejściu odwrotnym zostanie wygenerowane napięcie równe bezpośredniemu wejściu. Te. zero. Jedynym sposobem, aby to zrobić, jest obniżenie napięcia wyjściowego poniżej zera, tak aby w punkcie 1 pojawiło się zero.

Więc. Wyobraźmy sobie, że U out = 0. Nadal jest zero. A napięcie wejściowe wynosi na przykład 10 woltów w stosunku do U out. Dzielnik R1 i R2 podzieli go na pół. Zatem w punkcie 1 jest pięć woltów.

Pięć woltów to nie zero i wzmacniacz operacyjny obniża swoją moc wyjściową, aż punkt 1 osiągnie zero. Aby to zrobić, moc wyjściowa powinna wynosić (-10) woltów. W tym przypadku w stosunku do wejścia różnica wyniesie 20 woltów, a dzielnik zapewni nam dokładnie 0 w punkcie 1. Mamy falownik.

Ale możemy też dobrać inne rezystory, żeby nasz dzielnik generował inne współczynniki!
Ogólnie wzór na wzmocnienie takiego wzmacniacza będzie następujący:

U na zewnątrz = - U na * R 1 / R 2

Cóż, obraz mnemoniczny do szybkiego zapamiętywania xy z xy.

Powiedzmy, że U 2 i U 1 mają napięcie 10 woltów każdy. Następnie w drugim punkcie będzie 5 woltów. A moc wyjściowa będzie musiała być taka, aby w pierwszym punkcie było również 5 woltów. To znaczy zero. Okazuje się, że 10 woltów minus 10 woltów równa się zero. Zgadza się :)

Jeśli U 1 osiągnie 20 woltów, wówczas moc wyjściowa będzie musiała spaść do -10 woltów.
Wykonaj obliczenia samodzielnie – różnica między U 1 i U out będzie wynosić 30 woltów. Prąd płynący przez rezystor R4 będzie wynosić (U 1 -U out)/(R 3 +R 4) = 30/20000 = 0,0015 A, a spadek napięcia na rezystorze R 4 będzie wynosić R 4 *I 4 = 10000 * 0,0015 = 15 woltów. Odejmij spadek 15 woltów od napięcia wejściowego 20 woltów i uzyskaj 5 woltów.

W ten sposób nasz wzmacniacz operacyjny rozwiązał problem arytmetyczny z 10 odjętych 20, co dało -10 woltów.

Ponadto problem zawiera współczynniki wyznaczane przez rezystory. Tyle, że dla uproszczenia wybrałem rezystory o tej samej wartości i dlatego wszystkie współczynniki są równe jeden. Ale w rzeczywistości, jeśli weźmiemy dowolne rezystory, wówczas zależność wyjścia od wejścia będzie następująca:

U out = U 2 * K 2 - U 1 * K 1

K 2 = ((R 3 +R 4) * R 6) / (R 6 +R 5)*R 4
K 1 = R 3 / R 4

Mnemoniczna technika zapamiętywania wzoru na obliczanie współczynników jest następująca:
Dokładnie według schematu. Licznik ułamka znajduje się na górze, więc dodajemy górne rezystory w obwodzie przepływu prądu i mnożymy przez dolny. Mianownik znajduje się na dole, więc dodajemy dolne rezystory i mnożymy przez górny.

Tutaj wszystko jest proste. Ponieważ punkt 1 jest stale redukowany do 0, wówczas możemy założyć, że prądy do niego wpływające są zawsze równe U/R, a prądy wpływające do węzła nr 1 są sumowane. Stosunek rezystora wejściowego do rezystora sprzężenia zwrotnego określa wagę przychodzącego prądu.

Gałęzi może być tyle, ile chcesz, ale narysowałem tylko dwie.

U out = -1(R 3 *U 1 /R 1 + R 3 *U 2 /R 2)

Rezystory na wejściu (R 1, R 2) określają wielkość prądu, a co za tym idzie, całkowitą wagę przychodzącego sygnału. Jeśli sprawisz, że wszystkie rezystory będą równe, tak jak moje, wówczas waga będzie taka sama, a współczynnik mnożenia każdego wyrazu będzie równy 1. I U out = -1(U 1 + U 2)

Sumator nieodwracający
Tutaj wszystko jest trochę bardziej skomplikowane, ale jest podobnie.

Uwyj = U 1 * K 1 + U 2 * K 2

K 1 = R 5 / R 1
K 2 = R 5 / R 2

Ponadto rezystory w sprzężeniu zwrotnym muszą być takie, aby przestrzegane było równanie R 3 / R 4 = K 1 + K 2

Ogólnie rzecz biorąc, za pomocą wzmacniaczy operacyjnych można wykonywać dowolne obliczenia matematyczne, dodawać, mnożyć, dzielić, obliczać pochodne i całki. I niemal natychmiast. Komputery analogowe są wykonane przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych. Widziałem nawet jednego z nich na piątym piętrze SUSU – głupek wielkości połowy pokoju. Kilka metalowych szafek. Program pisze się łącząc różne bloki przewodami :)

Wzmacniacz odwracający jest jednym z najprostszych i najczęściej stosowanych obwodów analogowych. Za pomocą zaledwie dwóch rezystorów możemy ustawić potrzebne wzmocnienie. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby współczynnik był mniejszy niż 1, osłabiając w ten sposób sygnał wejściowy.

Często do obwodu dodaje się kolejny R3, którego rezystancja jest równa sumie R1 i R2.

Aby zrozumieć, jak działa wzmacniacz odwracający, zasymulujmy prosty obwód. Na wejściu mamy napięcie 4V, rezystancja rezystorów R1=1k i R2=2k. Można by oczywiście podstawić to wszystko do wzoru i od razu obliczyć wynik, ale zobaczmy dokładnie, jak działa ten schemat.

Zacznijmy od przypomnienia podstawowych zasad działania wzmacniacza operacyjnego:

Zasada nr 1 - wzmacniacz operacyjny oddziałuje na swoje wyjście na wejście poprzez OOS (ujemne sprzężenie zwrotne), w wyniku czego napięcia na obu wejściach, zarówno odwracającym (-), jak i nieodwracającym (+), wyrównują się.

Należy pamiętać, że wejście nieodwracające (+) jest podłączone do masy, czyli ma napięcie 0 V. Zgodnie z zasadą nr 1 wejście odwracające (-) powinno również wynosić 0V.

Wiemy więc, że napięcie na zaciskach rezystora R1 i jego rezystancja wynosi 1k. Zatem za pomocą możemy wykonać obliczenia i obliczyć, ile prądu przepływa przez rezystor R1:

IR1 = UR1/R1 = (4V-0V)/1k = 4mA.

Zasada nr 2 – wejścia wzmacniacza nie pobierają prądu

Zatem prąd płynący przez R1 nadal płynie przez R2!

Skorzystajmy ponownie z prawa Ohma i obliczmy, jaki spadek napięcia wystąpi na rezystorze R2. Znamy jego rezystancję i wiemy, jaki prąd przez niego przepływa, zatem:

UR2 = IR2R2 = 4mA *2k = 8V.

Okazuje się, że na wyjściu mamy 8V? Na pewno nie w ten sposób. Przypomnę, że jest to wzmacniacz odwracający, to znaczy, jeśli na wejście przyłożymy napięcie dodatnie, a na wyjściu usuniemy napięcie ujemne. Jak to się stało?

Wynika to z faktu, że sprzężenie zwrotne jest zainstalowane na wejściu odwracającym (-), a w celu wyrównania napięcia na wejściu wzmacniacz zmniejsza potencjał na wyjściu. Połączenia rezystorów można uznać za proste, dlatego aby potencjał w miejscu ich połączenia był równy zeru, sygnał wyjściowy musi wynosić minus 8 woltów: Uout. = -(R2/R1)*Uwe.

Z zasadą 3 wiąże się jeszcze jeden haczyk:

Zasada nr 3 - napięcia na wejściach i wyjściach muszą mieścić się w zakresie pomiędzy dodatnim i ujemnym napięciem zasilania wzmacniacza operacyjnego.

Oznacza to, że musimy sprawdzić, czy obliczone przez nas napięcia rzeczywiście można uzyskać przez wzmacniacz. Początkującym często wydaje się, że wzmacniacz działa jak źródło darmowej energii i wytwarza napięcie z niczego. Trzeba jednak pamiętać, że wzmacniacz do działania też potrzebuje zasilania.
Klasyczne wzmacniacze pracują na napięciach -15V i +15V. W takiej sytuacji nasze -8V, które obliczyliśmy, jest napięciem rzeczywistym, ponieważ mieści się w tym zakresie.

Jednak nowoczesne wzmacniacze często działają przy napięciu 5 V lub niższym. W takiej sytuacji nie ma szans, żeby wzmacniacz dał nam na wyjściu minus 8V. Dlatego projektując obwody należy zawsze pamiętać, że obliczenia teoretyczne zawsze muszą być poparte rzeczywistością i możliwościami fizycznymi.

Należy zauważyć, że wzmacniacz odwracający ma jedną wadę. Wiemy już, co nie obciąża źródła sygnału, gdyż wejścia wzmacniacza mają bardzo dużą rezystancję, a pobierają tak mało prądu, że w większości przypadków można go zignorować (zasada nr 2).

Wzmacniacz odwracający ma rezystancję wejściową równą rezystancji rezystora R1, w praktyce waha się ona w granicach 1k...1M. Dla porównania wzmacniacz z wejściami na tranzystory polowe ma rezystancję rzędu setek megaomów, a nawet gigaomów! Dlatego czasami może być wskazane zainstalowanie wtórnika napięciowego przed wzmacniaczem.

Na kursie elektroniki jest wiele ważnych tematów. Dzisiaj spróbujemy zrozumieć wzmacniacze operacyjne.
Zacząć od nowa. Wzmacniacz operacyjny to „rzecz”, która pozwala na operowanie sygnałami analogowymi w każdy możliwy sposób. Najprostsze i najbardziej podstawowe to wzmacnianie, tłumienie, dodawanie, odejmowanie i wiele innych (na przykład różniczkowanie lub logarytm). Zdecydowana większość operacji na wzmacniaczach operacyjnych (zwanych dalej wzmacniaczami operacyjnymi) wykonywana jest przy wykorzystaniu dodatniego i ujemnego sprzężenia zwrotnego.
W tym artykule rozważymy pewien „idealny” wzmacniacz operacyjny, ponieważ Nie ma sensu przesiadać się na konkretny model. Przez ideał rozumie się, że rezystancja wejściowa będzie dążyć do nieskończoności (dlatego prąd wejściowy będzie dążył do zera), a rezystancja wyjściowa, przeciwnie, będzie dążyć do zera (oznacza to, że obciążenie nie powinno wpływać na napięcie wyjściowe ). Ponadto każdy idealny wzmacniacz operacyjny powinien wzmacniać sygnały o dowolnej częstotliwości. No i co najważniejsze, wzmocnienie przy braku sprzężenia zwrotnego również powinno zmierzać do nieskończoności.

Przejdź do rzeczy

Wzmacniacz operacyjny jest często symbolizowany na schematach za pomocą trójkąta równobocznego. Po lewej stronie znajdują się wejścia oznaczone „-” i „+”, po prawej stronie jest wyjście. Napięcie można podać na dowolne z wejść, z czego jedno zmienia polaryzację napięcia (dlatego nazywano to odwracaniem), drugie nie (logiczne jest założenie, że nazywa się to nieodwracającym). Zasilanie wzmacniacza operacyjnego jest najczęściej dwubiegunowe. Zazwyczaj dodatnie i ujemne napięcie zasilania ma tę samą wartość (ale inny znak!).
W najprostszym przypadku źródła napięcia można podłączyć bezpośrednio do wejść wzmacniacza operacyjnego. A następnie napięcie wyjściowe zostanie obliczone według wzoru:
, gdzie jest napięciem na wejściu nieodwracającym, jest napięciem na wejściu odwracającym, jest napięciem wyjściowym i jest wzmocnieniem w otwartej pętli.
Przyjrzyjmy się idealnemu wzmacniaczowi operacyjnemu z punktu widzenia Proteusa.


Sugeruję, żebyś się z nim „zabawił”. Na wejście nieodwracające przyłożono napięcie 1 V. Do odwracania 3V. Używamy „idealnego” wzmacniacza operacyjnego. Otrzymujemy zatem: . Ale tutaj mamy ogranicznik, ponieważ nie będziemy w stanie wzmocnić sygnału powyżej naszego napięcia zasilania. Zatem na wyjściu nadal otrzymamy -15 V. Wynik:


Zmieńmy wzmocnienie (abyś mi uwierzył). Niech parametr Wzmocnienie napięcia stanie się równy dwa. Ten sam problem został wyraźnie rozwiązany.

Rzeczywiste zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych na przykładzie wzmacniaczy odwracających i nieodwracających

Są dwa takie główny zasady:
I. Wyjście wzmacniacza operacyjnego ma tendencję do powodowania, że ​​napięcie różnicowe (różnica między napięciem na wejściu odwracającym i nieodwracającym) wynosi zero.
II. Wejścia wzmacniacza operacyjnego nie pobierają prądu.
Pierwsza zasada jest wdrażana poprzez informację zwrotną. Te. napięcie jest przekazywane z wyjścia na wejście w taki sposób, że różnica potencjałów wynosi zero.
Są to, że tak powiem, „święte kanony” w temacie OU.
A teraz dokładniej. Wzmacniacz odwracający wygląda dokładnie tak (zwróć uwagę na umiejscowienie wejść):


Na podstawie pierwszego „kanonu” otrzymujemy proporcję:
i po „odrobinie magii” ze wzorem wyprowadzamy wartość wzmocnienia odwracającego wzmacniacza operacyjnego:

Powyższy zrzut ekranu nie wymaga komentarza. Wystarczy podłączyć wszystko i sprawdzić samemu.

Następny etap - Nieodwracający wzmacniacz.
Tutaj również wszystko jest proste. Napięcie podawane jest bezpośrednio na wejście nieodwracające. Sprzężenie zwrotne dostarczane jest na wejście odwracające. Napięcie na wejściu odwracającym będzie wynosić:
, ale stosując pierwszą zasadę, możemy tak powiedzieć

I znowu „wspaniała” wiedza z zakresu matematyki wyższej pozwala nam przejść do wzoru:
Dam ci obszerny zrzut ekranu, który możesz ponownie sprawdzić, jeśli chcesz:

Na koniec podam kilka ciekawych układów, żebyście nie odnieśli wrażenia, że ​​wzmacniacze operacyjne potrafią jedynie wzmacniać napięcie.

wtórnik napięciowy (wzmacniacz buforowy). Zasada działania jest taka sama jak w przypadku wzmacniacza tranzystorowego. Stosowany w obwodach o dużym obciążeniu. Można go również zastosować do rozwiązania problemu dopasowania impedancji, jeśli obwód zawiera niepożądane dzielniki napięcia. Schemat jest prosty aż do geniuszu:

Wzmacniacz sumujący. Można go zastosować, jeśli trzeba dodać (odjąć) kilka sygnałów. Dla jasności oto schemat (ponownie zwróć uwagę na lokalizację wejść):


Zwróć także uwagę na fakt, że R1 = R2 = R3 = R4 i R5 = R6. Wzór obliczeniowy w tym przypadku będzie następujący: (znany, prawda?)
Widzimy zatem, że wartości napięcia podawane na wejście nieodwracające „zyskują” znak plus. Na odwracającym - minus.

Wniosek

Obwody wzmacniaczy operacyjnych są niezwykle różnorodne. W bardziej skomplikowanych przypadkach można znaleźć obwody filtrów aktywnych, urządzenia ADC i urządzenia do próbkowania, wzmacniacze mocy, przetworniki prądu na napięcie i wiele innych obwodów.

Lista źródeł

Krótka lista źródeł, które pomogą Ci szybko przyzwyczaić się zarówno do wzmacniaczy operacyjnych, jak i ogólnie do elektroniki:
Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. „Sztuka projektowania obwodów”
B. Baker. „Co programista cyfrowy powinien wiedzieć o elektronice analogowej”
Notatki z wykładów z elektroniki (najlepiej własne)
UPD: Dziękuję UFO na zaproszenie

) będziemy pracować z OP97 i AD620. Przyjrzyjmy się najpierw AD620. W arkuszu danych jest to wskazane w następujący sposób:

Ryc.2b

AD620 jest wzmacniaczem operacyjnym oprzyrządowania. Słowo „instrumentalny” wskazuje na jego lepsze właściwości w porównaniu z konwencjonalnym wzmacniaczem operacyjnym. Wzmocniony sygnał podawany jest na wejścia +IN i –IN. Wzmocnienie tego wzmacniacza ustawia się za pomocą rezystora podłączonego do wejść Rg (jest ich odpowiednio dwa - nr 1 i nr 8). Który rezystor odpowiada któremu współczynnikowi wzmocnienia - spójrz w arkuszu danych. Zasilanie wzmacniacza operacyjnego AD620 jest dwubiegunowe. Oznacza to, że ma piny do zasilania, które są oznaczone +V i –V. I teraz jeśli podłączymy do nich np. akumulator 5V (minus akumulatora należy podłączyć odpowiednio do –Vs, a plus odpowiednio do +Vs) i na wejścia sygnałowe przyłożymy różnicę potencjałów + IN i odpowiednio –IN, które należy wzmocnić, wówczas możemy usunąć z tego urządzenia sygnał wzmocniony K razy (gdzie K jest wzmocnieniem określonym przez Rg - patrz wyżej) z tego urządzenia podłączając się do pinu OUTPUT i punktu, w którym montują się w obwodzie o potencjale 2,5V stosunkowo minus bateria. Punkt o potencjale 2,5 V względem minusa akumulatora nazywany jest punktem zerowym. Jest to zero, względem którego mierzony jest potencjał (wzmocniony sygnał) na pinie WYJŚCIOWYM wzmacniacza. Punkt ten można uzyskać za pomocą zwykłego dzielnika rezystancyjnego, jak na rys. 3b.

Ryc.3b

Zatem najprostszy schemat połączeń dla tego wzmacniacza operacyjnego wygląda następująco:

A więc plus baterie względem punktu zerowego ma potencjał +2,5V, a minus akumulatora względem punktu zerowego ma potencjał –2,5V (patrz rys. 3b). Oznacza to, że potencjał punktu zerowego znajduje się dokładnie w połowie odległości między plusem i minusem akumulatora. Stąd nazwa tej metody zasilania - zasilanie bipolarne (bo okazuje się, że na wyjście –Vs wzmacniacza przyłożyliśmy minus 2,5V względem punktu zerowego, a plus 2,5V względem punktu zerowego na +Vs) .
Należy również zwrócić uwagę, że potencjały podawane na wejścia +IN i –IN wzmacniacza względem zera układu muszą mieć wartość mieszczącą się w tych samych granicach, co potencjały źródła zasilania. Oznacza to, że jeśli podaliśmy –2,5V i +2,5V odpowiednio do –Vs i +Vs, to do –IN i +IN nie możemy podać np. odpowiednio 230V i 230,1V. W tym przykładzie różnica potencjałów 230,1–230 = 0,1 V, choć niewielka, nie zostanie wzmocniona. Korzystając z arkusza danych, należy ustalić dopuszczalny zakres potencjałów na wejściach odpowiedniego wzmacniacza operacyjnego. Na przykład w przypadku AD620, zgodnie z arkuszem danych dotyczącym zakresu napięcia wejściowego, gdy zasilanie jest dostarczane przy napięciu –2,5 V i 2,5 V przy –Vs i +Vs, napięcie względem zera przy –IN lub +IN nie powinno przekraczać Vs–1,2 V = 2,5–1,2 = 1,3 V i nie mniej –Vs+1,9 V = –2,5+1,9 = –0,6 V. Oznacza to, że jeśli przykładowo przyłożymy napięcie 0,2 V i 0,3 V odpowiednio do –IN i +IN, wówczas różnica potencjałów pomiędzy –IN i +IN może zostać już wzmocniona o te same 0,1 V. W obwodzie elektrokardiografu (patrz ryc. 5), aby potencjały ciała ludzkiego dostarczone na wejście wzmacniacza mieściły się w tych samych granicach, co potencjały źródła zasilania, łączy się punkt zerowy źródła zasilania przy użyciu tzw. elektrody referencyjnej do prawej nogi pacjenta (połączenie to nazywane jest także „sterownikiem prawej nogi”). W rezultacie potencjały na ciele człowieka będą się wahać w granicach punktu zerowego źródła zasilania wzmacniacza, co oznacza, że ​​będą się mieścić w przedziale Vs–1,2V, –Vs+1,9V.
Istnieje również następująca ważna funkcja. Napięcie wyjściowe wzmacniacza należy mierzyć w odniesieniu do WYJŚCIA i przewodu neutralnego obwodu, jednak w praktyce czasami niektóre wzmacniacze operacyjne dodają swoje przesunięcie do sygnału wyjściowego o tę lub inną stałą wartość. Dlatego w takich wzmacniaczach operacyjnych, aby usunąć tę stałą wartość i ostatecznie zapewnić poprawność pomiarów względem przewodu neutralnego obwodu, zwykle dostarczane jest wyjście REF (tzw. wejście referencyjne), do którego potencjał zerowy obwodu należy zastosować. Ponadto konieczne jest przyłożenie zerowego potencjału na pin REF ze źródła o minimalnej rezystancji wyjściowej, w przeciwnym razie przyłożenie zerowego potencjału do REF nie przyniesie pożądanego efektu. Zatem potencjał zerowy jest zwykle dostarczany na wejście REF poprzez wzmacniacz operacyjny podłączony zgodnie z tak zwanym obwodem wzmacniaka, który, jak wiadomo, ma rezystancję wyjściową bliską zeru, a rezystancja wejściowa, przeciwnie, ma tendencję do do ogromnej wartości. Na wejście wzmacniacza przykładany jest potencjał zerowy, którego wzmocnienie jest równe jedności; potencjał zerowy jest usuwany z wyjścia wzmacniacza i przykładany do REF. Wzmacniacz operacyjny podłączony zgodnie z obwodem wzmacniaka wygląda następująco:

Ryc.5b

Wtedy obwód podłączenia wzmacniacza z REF będzie wyglądał następująco:

Ryc.6b

W naszym obwodzie elektrokardiografu wzmacniacz wytwarzający napięcie odniesienia dla wzmacniaczy AD620 jest zbudowany na bazie OP97 (patrz rys. 8) - tutaj do dodatniego wejścia OP97 przykładany jest potencjał zerowy, a do wyjścia OP97 Potencjał zerowy odniesienia jest doprowadzany do pinów REF specjalnie zaprojektowanych do tego celu wzmacniaczy AD620. OP97 jest również dwubiegunowy.
Oprócz wzmacniaczy operacyjnych z zasilaniem bipolarnym istnieją również tak zwane wzmacniacze unipolarne, na przykład TLC272. W przypadku takich wzmacniaczy napięcie wyjściowe mierzy się nie względem punktu zerowego, ale względem minusa akumulatora, w związku z czym zaciski do zasilania takiego wzmacniacza operacyjnego są oznaczone jako GND (tutaj minus akumulator) i VDD ( tutaj plus).
Cóż, to chyba wszystko. Ta informacja wystarczy, aby zrozumieć, co gdzie zasilać i co gdzie mierzyć ze wzmacniaczy w naszym obwodzie elektrokardiografu.

Więcej informacji na temat wzmacniaczy operacyjnych można znaleźć także tutaj:

p.s. Tym, którzy interesują się wyjaśnieniami pojęć matematyki, fizyki i technologii, jak to się mówi, „na wyciągnięcie ręki”, możemy polecić tę książkę, a zwłaszcza rozdziały z jej działów „Matematyka”, „Fizyka” i „Technologia” (można kupić samą książkę lub poszczególne jej rozdziały).