Lisätietoa operaatiovahvistimen toiminnasta ja kytkennöistä

Tämä ei kuulu kurssin vaatimuksiin - lisätietoa kiinnostuneille ja tulevia elektroniikan kursseja varten.


Ideaalisen operaatiovahvistimen ominaisuuksia
  • Avoimen piirin vahvistus on ääretön
  • Tuloihin ei mene virtaa
  • Tuloresistanssi on ääretön
  • Lähtöresistanssi on nolla
  • Kaistanleveys on ääretön
Negatiivinen takaisinkytkentä

Operaatiovahvistimen avoimen piirin vahvistus on hyvin suuri (ideaalitapauksessa ääretön). Tämän johdosta operaatiovahvistinta on vaikea käyttää järkevästi vahvistimena ilman ongelmia. Jos esimerkiksi syötämme tuloon pienen jännitteen (vaikkapa 1mV), saadaan lähdöstä tämä jännite vahvistettuna operaatiovahvistimen sisäisellä vahvistuksella. Ideaalitapauksessa lähtöjännite olisi siis ääretön. Negatiivisella takaisinkytkennällä saadaan vahvistus aseteltua sopivaksi.

Negatiivisessa takaisinkytkennässä osa lähdöstä syötetään takaisin tuloon ja vähennetään syöttävästä signaalista. Käytännössä tämä tapahtuu (karkeasti sanoen) kytkemällä operaatiovahvistimen lähdöstä vastus invertoivaan tuloon (-).
 


 

Negatiivista takaisinkytkentää käytettäessä operaatiovahvistimen analyysiin tulee tärkeä helpotus:

ei-invertoivan ja invertoivan tulon jännite-ero on 0 V




Seuraavaan on koottu muutama operaatiovahvistinkytkentä esimerkinluonteisesti. Tarkemmin operaatiovahvistinkytkentöihin perehdytään myöhemmissä kursseissa.

Invertoiva (kääntävä) vahvistin (inverting amplifier)

Tuloimpedanssi Zin = R2, pieni lähtöimpedanssi

Kääntää vaihetta 180°.

Tyypillisimpiä operaatiovahvistinkytkentöjä käytännössä

Ei-invertoiva vahvistin (noninverting amplifier)

Suuri tuloimpedanssi, pieni lähtöimpedanssi.

Toinen tyypillinen kytkentä.

Differentiaalivahvistin (erovahvistin)

Lähtöjännite verrannollinen kahden tulosignaalin jännite-eroon


 

Jänniteseuraaja (voltage follower)

Kytkennän vahvistus on 1, Uo = Ui

Suuri tuloimpedanssi, pieni lähtöimpedanssi.

Käytetään puskurivahvistimena

Alipäästösuodin / integraattori

Taajuustasossa kytkennän vahvistus on

DC-vahvistus on -R2/R1
Rajataajuus on

Jos R2 = 0 integroi kytkentä tulojännitteen

Ylipäästösuodin / derivaattori


Vahvistus "suurilla" taajuuksilla, Ahf = R2/R1

Rajataajuus on 


Jos R1 = 0, toimii kytkentä kuten ideaalinen derivaattori

Takasin kappaleeseen

© Mikko Kuisma