Ero sivun ”Operaatiovahvistin” versioiden välillä
| [arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Päivitystä teoriaan ja toimintaperiaatteeseen. Johdantoa selkeytetty. |
p Artikkelin järjestystä parannettu, sekä sanamuotoja yksinkertaistettu |
||
Rivi 8:
Operaatiovahvistin vertailee kahden tuloliittimensä välistä jännite-eroa. Lähtöjännitteen yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa
::<math>V_{\!\text{out}} = A(V_{\!+} - V_{\!-}) </math>
missä A on avoimen silmukan vahvistus, ja V<sub>+</sub> ja V<sub>−</sub>
=== Piirikaaviomerkinnät ja kytkentä ===▼
Oikealla olevassa kuvassa on operaatiovahvistimen piirrosmerkki; koko operaatiovahvistin voidaan ajatella "kolmiona", joka vahvistaa sisääntuloliittimien välistä jännitettä ja syöttää sen ulostuloon (V<sub>out</sub>). Riippuen operaatiovahvistimen käyttökohteesta, valitaan joko invertoiva (V<sub>-</sub>) tai ei-invertoiva sisääntulo (V<sub>+</sub>). Invertoivaa tuloa käytettäessä ulostulossa on vahvistuksen lisäksi 180 asteen vaihesiirto. V<sub>s+</sub> ja V<sub>s−</sub> ovat operaatiovahvistimen oman käyttöjännitteen napoja. Operaatiovahvistin tarvitsee toimiakseen käyttösähkön, joka toimii käytännössä vahvistuksen
[[Tiedosto:Op-amp open-loop 1.svg|pienoiskuva|Avoimen silmukan operaatiovahvistin]]
▲==Piirikaaviomerkinnät==
▲Oikealla olevassa kuvassa on operaatiovahvistimen piirrosmerkki; koko operaatiovahvistin voidaan ajatella "kolmiona", joka vahvistaa sisääntuloliittimien välistä jännitettä ja syöttää sen ulostuloon (V<sub>out</sub>). Riippuen operaatiovahvistimen käyttökohteesta, valitaan joko invertoiva (V<sub>-</sub>) tai ei-invertoiva sisääntulo (V<sub>+</sub>). Invertoivaa tuloa käytettäessä ulostulossa on vahvistuksen lisäksi 180 asteen vaihesiirto. V<sub>s+</sub> ja V<sub>s−</sub> ovat operaatiovahvistimen oman käyttöjännitteen napoja. Operaatiovahvistin tarvitsee toimiakseen käyttösähkön, joka toimii käytännössä vahvistuksen maksimiarvona, eli esimerkiksi 12 V:n käyttöjännitteellä ei voida saada suurempaa jännitettä lähtöön V<sub>out</sub>, vaikka vahvistus sen sallisikin. Pinnien nimeämisessä voi olla eroja riippuen käytettävästä [[standardi]]sta ja alueellisista eroista johtuen. Yleensä operaatiovahvistimesta jätetään merkitsemättä käyttöjännitteen navat, koska ne eivät vaikuta muun piirin toimintaan.
* ''V''<sub>+</sub>: ei-invertoiva tulo
* ''V''<sub>−</sub>: invertoiva tulo
* ''V''<sub>out</sub>: lähtö
Rivi 21:
* ''V''<sub>S−</sub>: negatiivinen käyttöjännite
=== Avoimen silmukan operaatiovahvistin ===
[[Kuva:Opamp diagrams and pinout.png|thumb|A) Operaatiovahvistimen piirrossymboli<br />B, C, D, E) Yleisiä operaatiovahvistin kytkentöjä <br />F) [[De facto|De facto -standardi]] operaatiovahvistimen sisältävän mikropiirin pinnijärjestyksestä]]▼
[[Tiedosto:Operational amplifier noninverting.svg|pienoiskuva|Suljetun silmukan operaatiovahvistin]]
==Operaatiovahvistimen ominaisuuksia sekä ideaalisissa että käytännön tapauksissa==▼
Avoimen silmukan operaatiovahvistimessa ei ole takaisinkytkentää, jolloin se toimii [[Komparaattori|komparaattorina]]. Tällöin operaatiovahvistin vahvistaa sisääntulonapojen välisen jännitteen avoimen silmukan vahvistuskertoimensa A arvolla, kuitenkin saamansa käyttöjännitteen rajoissa. Esimerkiksi jos invertoiva sisääntulo on kytketty maahan ja ei-invertoivaan tuloon kytketään positiivinen jännite, niin ulostuloon tulee käyttöjännitteen maksimiarvo; jos ei-invertoivaan sisääntuloon kytketään negatiivinen jännite, niin ulostuloon tulee käyttöjännitteen minimiarvo.
=== Suljetun silmukan operaatiovahvistin ===
Suljetun silmukan operaatiovahvistimessa on takaisinkytkentä ulostulosta jompaankumpaan sisääntulonapaan, riippuen käyttötarkoituksesta. Suljetun silmukan vahvistuksen suuruus riippuu takaisinkytkennässä käytetyistä komponenteista, jolloin suljetun silmukan vahvistuksen arvo on huomattavasti pienempi kuin avoimen silmukan operaatiovahvistimen.
=== Ideaalinen operaatiovahvistin ===
▲[[Kuva:Opamp diagrams and pinout.png|thumb|A) Operaatiovahvistimen piirrossymboli<br />B, C, D, E) Yleisiä operaatiovahvistin kytkentöjä <br />F) [[De facto|De facto -standardi]] operaatiovahvistimen sisältävän mikropiirin pinnijärjestyksestä]]
Ideaalisella operaatiovahvistimella on seuraavanlaisia ominaisuuksia:
* Avoimen silmukan vahvistus ääretön
Rivi 51 ⟶ 58:
==Operaatiovahvistimen kytkennät==
''Pääartikkeli: [[Operaatiovahvistimen kytkennät]]''
===Ei takaisinkytkentää===
Rivi 60 ⟶ 63:
===Positiivinen takaisinkytkentä===
Positiivisella takaisinkytkennällä voidaan toteuttaa esimerkiksi [[Hystereesi|hystereesiä]] käyttävä komparaattori
===Negatiivinen takaisinkytkentä===
====[[Operaatiovahvistimen kytkennät#Ei-invertoiva vahvistin|Ei-invertoiva vahvistin]]====
Rivi 76 ⟶ 79:
Lähtöjännite V<sub>out</sub> saadaan laskettua kaavalla
:<math>V_\mathrm{out} = -V_\mathrm{in}\left(\frac{R_f}{R_\mathrm{in}}\right)</math>
===Muita
* [[Operaatiovahvistimen kytkennät#Jänniteseuraaja|Jänniteseuraaja]]
| |||