Electronics Components: The Ideal Op Amp - dummies

Als je over opamps op internet of in een elektronicaboek leest, zul je ongetwijfeld de term tegenkomen ideale opamp. Een ideal op amp is een hypothetische opamp met bepaalde kenmerken die real-op-amps willen bereiken. Real-op-versterkers komen heel dicht bij de ideale op-amp, maar geen enkele bestaande versterker bereikt de perfecte op-perfectie.

Afhankelijk van de lijst die u leest, heeft een ideale opamp ergens tussen de twee en zeven kenmerken, waarvan de belangrijkste zijn

• Oneindige open lusversterking: De open lusversterking in een op-amp is erg groot - in de orde van tientallen of zelfs honderdduizenden. In een ideale opversterker is de open-lusversterking oneindig, wat betekent dat elk spanningsverschil op de twee ingangsklemmen resulteert in een oneindige spanning op de uitgang.

  In real-op-ampères wordt de uitgangsspanning beperkt door de voedingsspanning. Omdat de uitgangsspanning niet oneindig kan zijn, kan de versterking ook niet oneindig zijn.

• Oneindige ingangsimpedantie: Impedantie vertegenwoordigt de weerstand van een circuit ten opzichte van de stroom, ongeacht of de stroom alternerend of direct is. In een ideale opamp is de impedantie van de twee ingangsaansluitingen oneindig, wat betekent dat er geen stroom de op amp van de ingangen binnenkomt. De ingangen zijn in staat om te zien en te reageren op de spanning, maar die spanning kan geen stroom in de opamp duwen.

  Wat dat in de praktijk betekent, is dat de opversterker geen effect heeft op de ingangsspanning. In een daadwerkelijke opamp lekt een kleine hoeveelheid stroom - gewoonlijk een paar milliampère of minder - in de ingangscircuits van de opamp.

• Nul-uitgangsimpedantie: In een ideale opamp heeft de uitgangsschakeling een interne nulimpedantie, wat betekent dat de door de uitgang geleverde spanning gelijk is, ongeacht de hoeveelheid belasting die daarop wordt aangelegd door de schakeling waarnaar de uitgang is verbonden.

  In werkelijkheid hebben de meeste op-ampères een uitgangsimpedantie van enkele ohm, wat betekent dat de feitelijke spanning van de uitgangsaansluiting een kleine hoeveelheid zal variëren, afhankelijk van de belasting die op de uitgang is aangesloten.

• Nulpuntverschuivingsspanning: De offsetspanning is de hoeveelheid spanning aan de uitgangsaansluiting wanneer de twee ingangen precies hetzelfde zijn. Als u bijvoorbeeld beide ingangen op aarde aansluit, moet er precies 0 V aan de uitgang zijn.

  In werkelijkheid hebben echte op-amp's een zeer kleine spanning op de uitgang, zelfs als beide ingangen zijn geaard, met elkaar zijn verbonden of helemaal niet zijn aangesloten op iets. Voor de meeste op-ampères is deze offsetspanning slechts enkele millivolt.

• Infinite bandbreedte: De term bandbreedte verwijst naar het bereik van wisselstroomfrequenties waarbinnen een opversterker nauwkeurig kan worden versterkt. In een ideale opamp heeft de frequentie van het ingangssignaal geen invloed op hoe de opversterker zich gedraagt. In real-world op-amps presteert de op-versterker niet ver boven een bepaalde frequentie - meestal een paar megahertz (miljoenen cycli per seconde).

De karakteristieken worden vaak samengevat met de volgende twee "gouden regels" van op-versterkers:

1. De uitgang probeert alles te doen wat nodig is om het spanningsverschil tussen de ingangen nul te maken.

   Deze regel, die alleen van toepassing is op closed-loop versterkercircuits, betekent dat de feedback die wordt verzonden van de uitgang naar de ingang ervoor zorgt dat de twee ingangsspanningen hetzelfde worden.

2. De invoer trekt geen stroom.

   Deze regel betekent dat de ingangsterminals kijken naar de spanning die erover geplaatst is, maar dat er geen stroom naar de op amp stroomt.

Hoewel geen echte op-versterker in staat is om te voldoen aan de normen van de ideale op-versterker, komen de meeste behoorlijk dichtbij. Dicht genoeg in feite, dat je veilig een opamp-circuit kunt ontwerpen alsof de op-ampères ideaal zijn. In het bijzonder zijn de twee gouden regels van toepassing: de feedback zal de ingangsspanningen gelijk maken en de op-versterker trekt geen stroom uit de ingang.