Operationele versterkers zijn essentiële componenten in analoge signaalverwerking. Ze worden gebruikt om circuits te creëren die wiskundige bewerkingen uitvoeren zoals integratie en differentiatie. Begrijpen hoe deze circuits te construeren en te analyseren is essentieel voor elektronica ontwerp en analyse.

Bouwen van integratorcircuits

Een integratorcircuit produceert een uitgang die evenredig is met de integraal van het ingangssignaal. Het gebruikt meestal een operationele versterker met een weerstand en condensator aangesloten in een specifieke configuratie.

Het ingangssignaal wordt via een weerstand op de omkeringsingang van de op-amp toegepast. Er wordt een condensator aangesloten tussen de uitgang en de omkeringsingang. De niet-inverterende ingang wordt geaard. Deze instelling zorgt ervoor dat de uitgangsspanning evenredig is met de integraal van de ingangsspanning in de tijd.

Differentiatorcircuits bouwen

Een differentiatorcircuit geeft een spanningsverhouding aan die evenredig is aan de snelheid waarmee het ingangssignaal verandert. Het gebruikt ook een operationele versterker met een weerstand en condensator maar in een andere configuratie dan de integrator.

Het ingangssignaal wordt via een condensator gevoed aan de omkerende ingang van het op-amp. Een weerstand verbindt de uitgang met de omkeringsingang. De niet-inverterende ingang wordt geaard. Deze configuratie zorgt ervoor dat de uitgangsspanning evenredig is met de afgeleide van de ingangsspanning.

Analyse van het gedrag van circuits

Het gedrag van integrator- en differentiatiecircuits kan worden begrepen door hun transferfuncties. De overdrachtsfunctie van de integrator is omgekeerd evenredig met de frequentie, waardoor het geschikt is voor lagefrequentiesignalen. Omgekeerd is de overdrachtsfunctie van de diifferentiator direct evenredig met de frequentie, waardoor het reageert op hogefrequentiesignalen.

Beide circuits zijn gevoelig voor lawaai en vereisen passende ontwerpoverwegingen, zoals het toevoegen van weerstanden om de hoge frequentiewinst te beperken of het gebruik van filters om de output te stabiliseren.

Aanvragen

Integrator en differentiatie circuits worden gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder golfvorm generatie, signaalverwerking en besturingssystemen. Ze zijn fundamenteel in het ontwerpen van filters, oscillatoren en analoge computers.