Hay muchos temas importantes en un curso de electrónica. Hoy intentaremos comprender los amplificadores operacionales.
Comenzar de nuevo. Un amplificador operacional es una "cosa" que le permite operar con señales analógicas de todas las formas posibles. Los más simples y básicos son la amplificación, atenuación, suma, resta y muchos otros (por ejemplo, diferenciación o logaritmo). La gran mayoría de las operaciones en amplificadores operacionales (en adelante, amplificadores operacionales) se realizan mediante retroalimentación positiva y negativa.
En este artículo consideraremos cierto amplificador operacional "ideal", porque No tiene sentido cambiar a un modelo específico. Por ideal se entiende que la resistencia de entrada tenderá a infinito (por lo tanto, la corriente de entrada tenderá a cero), y la resistencia de salida, por el contrario, tenderá a cero (esto significa que la carga no debe afectar el voltaje de salida ). Además, cualquier amplificador operacional ideal debería amplificar señales de cualquier frecuencia. Bueno, y lo más importante, la ganancia en ausencia de retroalimentación también debería tender al infinito.

Llegar al punto

Un amplificador operacional suele estar simbolizado en los diagramas por un triángulo equilátero. A la izquierda están las entradas, que están marcadas con "-" y "+", a la derecha está la salida. Se puede aplicar voltaje a cualquiera de las entradas, una de las cuales cambia la polaridad del voltaje (por eso se llama inversora), la otra no (es lógico suponer que se llama no inversor). La fuente de alimentación del amplificador operacional suele ser bipolar. Normalmente, los voltajes de suministro positivos y negativos tienen el mismo valor (¡pero de diferente signo!).
En el caso más simple, puede conectar fuentes de voltaje directamente a las entradas del amplificador operacional. Y luego el voltaje de salida se calculará según la fórmula:
, donde es el voltaje en la entrada no inversora, es el voltaje en la entrada inversora, es el voltaje de salida y es la ganancia de bucle abierto.
Veamos el amplificador operacional ideal desde el punto de vista de Proteus.


Te sugiero que "juegues" con él. Se aplicó un voltaje de 1 V a la entrada no inversora. Para invertir 3V. Usamos un amplificador operacional "ideal". Entonces obtenemos: . Pero aquí tenemos un limitador, porque no podremos amplificar la señal por encima de nuestro voltaje de suministro. Por lo tanto, todavía obtendremos -15 V en la salida. Resultado:


Cambiemos la ganancia (para que me creas). Deje que el parámetro Ganancia de voltaje sea igual a dos. El mismo problema está claramente resuelto.

Aplicación de amplificadores operacionales en la vida real utilizando el ejemplo de amplificadores inversores y no inversores.

Hay dos de estos principal normas:
I. La salida del amplificador operacional tiende a hacer que el voltaje diferencial (la diferencia entre el voltaje en las entradas inversoras y no inversoras) sea cero.
II. Las entradas del amplificador operacional no consumen corriente.
La primera regla se implementa mediante retroalimentación. Aquellos. el voltaje se transfiere de la salida a la entrada de tal manera que la diferencia de potencial se vuelve cero.
Estos son, por así decirlo, los "cánones sagrados" en el tema OU.
Y ahora, más concretamente. amplificador inversor se ve exactamente así (preste atención a cómo están ubicadas las entradas):


Con base en el primer “canon” obtenemos la proporción:
, y después de "hacer un poco de magia" con la fórmula, derivamos el valor de la ganancia del amplificador operacional inversor:

La captura de pantalla anterior no necesita ningún comentario. Simplemente conecte todo y compruébelo usted mismo.

Siguiente etapa - no inversor amplificador.
Aquí también todo es sencillo. El voltaje se aplica directamente a la entrada no inversora. La entrada inversora se suministra Comentario. El voltaje en la entrada inversora será:
, pero aplicando la primera regla, podemos decir que

Y nuevamente, el conocimiento "grandioso" en el campo de las matemáticas superiores nos permite pasar a la fórmula:
Te daré una captura de pantalla completa que puedes verificar si lo deseas:

Finalmente, te daré un par de circuitos interesantes para que no tengas la impresión de que los amplificadores operacionales sólo pueden amplificar voltaje.

Seguidor de voltaje (amplificador de búfer). El principio de funcionamiento es el mismo que el de un repetidor de transistores. Utilizado en circuitos de carga pesada. Además, se puede utilizar para resolver el problema de adaptación de impedancia si el circuito contiene divisores de voltaje no deseados. El esquema es simple hasta el punto de ser genial:

Amplificador sumador. Se puede utilizar si necesita sumar (restar) varias señales. Para mayor claridad, aquí hay un diagrama (nuevamente, preste atención a la ubicación de las entradas):


Además, preste atención al hecho de que R1 = R2 = R3 = R4 y R5 = R6. La fórmula de cálculo en este caso será: (familiar, ¿verdad?)
Así, vemos que los valores de tensión que se suministran a la entrada no inversora “adquieren” un signo más. En el invertido, menos.

Conclusión

Los circuitos amplificadores operacionales son extremadamente diversos. En casos más complejos, puede encontrar circuitos de filtro activo, ADC y dispositivos de muestreo de almacenamiento, amplificadores de potencia, convertidores de corriente a voltaje y muchos otros circuitos.

Lista de fuentes

Una breve lista de fuentes que le ayudarán a acostumbrarse rápidamente tanto a los amplificadores operacionales como a la electrónica en general:
Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. "El arte del diseño de circuitos"
B. panadero. "Lo que un desarrollador digital necesita saber sobre la electrónica analógica"
Apuntes de conferencias sobre electrónica (preferiblemente los suyos propios)
ACTUALIZACIÓN: Gracias OVNI por invitación

Un día, el autor necesitaba aumentar la potencia del generador de medición GZ-120. Los generadores GZ-120 están diseñados para funcionar con una carga de 600 ohmios. El propietario del generador GZ-120 pidió persistentemente producir un amplificador de potencia técnico de circuito simple que funcionara normalmente con una carga de 50 ohmios en un rango de frecuencia de hasta 1 MHz, proporcionando un voltaje de salida máximo de al menos 4 V (efectivo valor) sin distorsión de la forma de onda de la señal visible en la pantalla del osciloscopio. El diseño del amplificador no debe contener componentes extraños escasos o costosos. Era necesario prever el funcionamiento del amplificador a partir del estabilizador de voltaje (SV) de 15 V del propietario, que está ensamblado sobre elementos discretos y tiene protección con limitación de corriente en la carga. La tarea parecía extremadamente sencilla, por lo que inmediatamente nos dedicamos a su implementación práctica.

La realización de esta tarea no debería haber encontrado ninguna complicación. De amplificadores operacionales(O-Amp) se decidió rechazar debido al funcionamiento del Op-Amp con baja resistencia de carga, ya que la salida del Op-Amp, nuevamente, tendría que reforzarse. Además, entre los amplificadores operacionales domésticos no escasos, hay muy pocos que sean capaces de funcionar de manera estable en una banda de frecuencia tan amplia en modo de señal grande, sin mencionar el funcionamiento con una carga reactiva a un voltaje de suministro reducido.

Dado que la tarea en cuestión suponía la simplicidad del circuito, inicialmente se decidió utilizar el circuito que se muestra en la Fig. 1. Transistor VT1 tipo KT815V, VT2 - KT814V, diodos VD1, VD2 - D223, resistencias R1, R3 con una resistencia de 2 kOhm, R2 - 68 kOhm, condensador C1 con una capacidad de 22 μF x 40 V, C2, C3 - 1000 μF x 25 V. En este El autor encontró el circuito en varias publicaciones diferentes (libros y revistas), sin ningún cambio en el circuito. ¿Y qué sorpresa se puede esperar de un esquema tan sencillo, si prácticamente funciona? Pero un error en este esquema del libro migró a la revista. El hecho es que con el valor de la resistencia R2 igual a 68 kOhm, según o, el circuito tiene una limitación prematura (corte) de la media onda positiva de la señal de salida.

En otras palabras, la unidad de control amplifica las semiondas positivas y negativas de la onda sinusoidal de manera desigual. Sin distorsiones visibles en la pantalla del osciloscopio, la señal de salida de la unidad de control sólo es posible hasta una tensión de no más de 2,3 V (valor eficaz). Cada transistor debe tener su propio disipador de calor independiente con una superficie de enfriamiento de 20 cm 2. Con una tensión de alimentación (alimentación U) de 15 V, la corriente de reposo (I pok) alcanza los 270 mA. La dependencia de la corriente de reposo de la tensión de alimentación se indica en la tabla.

U hoyo, V	15	11	8	6	3,5
Yo empujo, A	0,27	0,2	0,15	0,1	0,05

Es posible aumentar el valor límite de la tensión de salida, en el que todavía no hay distorsión de la forma de la señal, equilibrando los brazos de esta unidad de control push-pull. ¡Para hacer esto, el valor de la resistencia R2 se reduce más de 200 veces! Esta resistencia (330 ohmios) se selecciona en función de lograr la amplitud máxima de la media onda positiva de la señal de salida de CU en el valor óptimo (mínimo posible) de Iok.

La instalación de una resistencia de 330 ohmios aumenta automáticamente la salida U máxima de la unidad de control a 3 V y reduce el Ipok a más de la mitad; ahora es igual a solo 125 mA con Upit = 15 V. En esta versión del circuito de polarización, las torceduras las sinusoides en la salida de la unidad de control se observan solo en frecuencias superiores a 1,5 MHz y en Rн<200 Ом. При частоте 1,5 МГц и Rн=300 Ом эти искажения на экране осциллографа уже незаметны.

No debemos olvidar que las unidades de control consideradas utilizan transistores de baja frecuencia con una frecuencia de corte baja (Fgr = 3 MHz). De hecho, se aprovechan al máximo. Este es el “punto culminante” del resultado obtenido.

Utilizando transistores de RF y microondas, es posible mejorar las características de la unidad de control. Sin embargo, aquí hay algunos matices asociados con las peculiaridades de la instalación de RF, la autoexcitación de los transistores de RF y la adición y selección de nuevos elementos en el circuito de la unidad de control. Los transistores LF son buenos porque se comportan de manera muy estable en este circuito. Los transistores de RF y microondas deben utilizarse sólo cuando sea imposible prescindir de ellos. Muchos radioaficionados comienzan a trabajar con una base de elementos extraños, encontrándose precisamente con los problemas anteriores, que requieren sus propias particularidades para combatirlos con éxito.

Se logró una mayor mejora de los parámetros de la CU mejorando los circuitos de polarización del transistor. El siguiente paso en esta dirección está representado por el diagrama de la unidad de control que se muestra en la Fig. 2. La resistencia R2 (Fig. 1) se reemplaza por el diodo VD2. Además, el circuito de la nueva unidad de control incluye además los condensadores C4 y C5.

Estos cambios pueden parecer insignificantes e ineficaces sólo a primera vista. El hecho es que el circuito de polarización de los transistores debe realizar más que simplemente la función de generar un voltaje de polarización estable. En este caso, estamos ante un generador de voltaje muy simple pero extremadamente importante en el circuito de la unidad de control. Este circuito debe garantizar una conmutación rápida de transistores y tener una resistencia interna mínima tanto para corriente continua como para corriente alterna. Todo lo anterior debe proporcionarse en todo el rango de frecuencia operativa de la CU. Durante mucho tiempo prácticamente no se prestó atención a las circunstancias mencionadas. Y sólo en los últimos años la situación ha cambiado para mejor.

La presencia de dos diodos también conduce a una mejora en la estabilidad térmica del modo de funcionamiento CC (corriente de reposo) de la unidad de control Incluso sin el uso de condensadores C4 y C5, esta unidad de control proporciona una forma sinusoide no distorsionada ya a 3,4 V. (rms) en comparación con el circuito de la unidad de control modernizado en la Fig. 1 (para R2= 330 Ohm) y U out.max = 3 V. Parecería que la ventaja no es tan significativa, pero en el circuito de la Fig. 2 ¡Ipok tiene solo 45 mA! La resistencia de carga en ambas versiones de la unidad de control es de 50 ohmios.

Ahora, quizás, pasemos a otra cuestión muy importante, interesante y, lo más importante, muy valiosa desde un punto de vista práctico. La derivación de los diodos con condensadores C4 y C5 hizo posible obtener una forma sinusoidal no distorsionada Uout.max con un voltaje de 5 V (valor efectivo). Cuando C4=C5=0,47 µF U out max=5 V a una frecuencia superior a 200 Hz (Rн=50 Ohm).

Para operar la unidad de control a frecuencias más bajas, se deben aumentar los capacitores C4 y C5. Para una amplificación sin distorsión a frecuencias más altas (hasta 1 MHz), los capacitores C4 y C5 deben ser de alta calidad. Los condensadores como MBM ya no son adecuados. Como último recurso, puede utilizar MBM (por ejemplo, 1 μF x 160 V), KMBP (1 μF x 30 V) y K73P 3 (1 μF x 160 V), derivados con condensadores RF de menor capacidad, para por ejemplo, cerámica K107 o K10 17. La capacidad del condensador en derivación en este caso no debe ser inferior a 0,1 μF. Esta limitación se debe al hecho de que los condensadores de papel, especialmente después de un uso intensivo y prolongado, deterioran significativamente algunos parámetros.

Incluso para condensadores de papel nuevos, la frecuencia máxima de funcionamiento no debe exceder de 1...1,5 MHz. También se obtienen buenos resultados con la película K73-17 1 μF x 63 ... 250 V. Cuando la unidad de control funciona solo a frecuencias ultrasónicas, se pueden reducir las capacitancias C4 y C5 y se elimina el condensador electrolítico C1 en tales condiciones de operación. en total.

También se utilizaron condensadores electrolíticos como C4 y C5. Cabe señalar que en las condiciones consideradas, cuando el condensador está desviado por una resistencia o diodo de baja resistencia, se minimizan todo tipo de distorsiones de los condensadores electrolíticos. Además, incluso la propia fijación (estabilización) de la diferencia de potencial en las placas de un condensador electrolítico ayuda a reducir la distorsión de estos condensadores.

Cuando la unidad de control funciona en LF y HF, es decir en un amplio rango de frecuencia, el circuito de polarización de CU se realiza de acuerdo con la Fig. 3. Aquí, en lugar de dos condensadores C4 y C5 (Fig. 2), solo se instala un condensador C4. En paralelo se le conecta un condensador electrolítico C5, lo que minimiza la distorsión de la onda sinusoidal a bajas frecuencias. Como condensador C1 se debe utilizar una muestra con fugas mínimas, por ejemplo K53-18.

Piezas utilizadas en el circuito de la Fig. 2. Los transistores son diferentes, tanto en potencia como en frecuencia. Sin cambios, se utilizaron transistores KT816 y KT817, KT850 y KT851, KT805 y KT837, KT819 y KT818 en cajas de plástico (para reducir las dimensiones de la unidad de control). Los parámetros de la unidad de control, su respuesta de frecuencia, la resistencia de salida y, por supuesto, la distorsión dependen de los parámetros de los transistores.

La resistencia de salida del circuito de refuerzo de la CU tiene una fuerte influencia en las características de la CU. La BU funciona bastante bien con el generador GZ-120, ya que la impedancia de salida del GZ-120 para una señal sinusoidal es de 600 ohmios. En este caso, la unidad de control es capaz de funcionar con una carga de resistencia más baja, hasta 8 ohmios.

Para garantizar el funcionamiento de la unidad de control con una distorsión mínima, los transistores se seleccionaron en pares según la ganancia de CC (h21e=50...100 o más a Ik=50...500 mA). Los transistores domésticos de los últimos años de producción tienen una gran distribución en h21e, desde varias decenas hasta varios cientos. Muchos radioaficionados clasifican claramente los transistores con un valor h21ek grande como claramente de calidad inferior.

Pero no se apresure a tomar una decisión final. Utilice el medidor h21e y asegúrese de que los transistores proporcionen la ganancia requerida a la corriente máxima de funcionamiento del colector. Cuando se utilizan en diseños potentes, los transistores se verifican no solo para detectar una disminución de h21e en Ik.max, sino también un cambio en h21e en todo el rango de corrientes operativas. La práctica muestra que el uso competente de los transistores, h21 de los cuales cambia. enormemente cuando Ik cambia en un factor de 10, no conduce a fallos de dichos transistores si se siguen ESO.

Es preferible utilizar dichos transistores en circuitos lineales de fuentes de alimentación y MT. En los circuitos de amplificación, es mejor utilizar instancias con el h21e más estable. En el circuito de la Fig. 2, se utilizan instancias con la diferencia mínima y con el valor máximo de h21e. De lotes de transistores modernos, como KT814 y KT815, KT816 y KT817, KT818 y KT819, KT850 y KT851, KT864 y KT865, KT8101 y KT8102, es fácil seleccionar pares en la unidad de control con h21ene menos de 100. En el circuito de la Fig. 2 se utilizaron con éxito transistores de baja potencia como KT315 y KT361, KT3102 y KT3107, VS549 y VS557 y muchos otros. Sin embargo, en tales casos, la corriente de reposo debe reducirse varias veces, a 10...15 mA, para que los transistores no se sobrecalienten y fallen. En este caso aumentan la resistencia de carga o reducen la tensión de entrada de la unidad de control. La corriente de reposo se reduce aumentando las resistencias de las resistencias R1 y R2. Cuando R1=R2=4,3 kOhm, la corriente de reposo es de 20 mA.

Aumentar la resistencia de estas resistencias aumenta la resistencia de entrada de la unidad de control, pero conduce a un deterioro de los parámetros de frecuencia de la unidad de control y a un aumento de la distorsión (al mismo Rн). Los diodos VD1 y VD2 pueden ser de cualquier silicio de baja potencia. Se utilizaron diodos de los tipos D220, D223, KD521, KD513, KD518, KD522 y otros.

Como C2 y C3, es mejor utilizar condensadores K50 de 29 V, que inicialmente tienen un valor ESR bajo. A pesar de esto, en una unidad de control de banda ancha (Fig. 2) se deben derivar con no electrolíticos (1 µF, K73 17), de lo contrario a altas frecuencias (0,3...1 MHz) la distorsión aumentará tanto que Definitivamente será visible en la pantalla del osciloscopio.

Aplicación práctica de BU

Esta unidad de control se usa ampliamente como complemento del amplificador operacional. La unidad de control también es perfecta como amplificador para auriculares. Durante las reparaciones para reemplazar un amplificador de auriculares estándar roto, esta unidad vino al rescate más de una vez, porque las reparaciones no nos estropean en términos de tiempo invertido, y las opciones más valiosas son aquellas que no requieren mucho tiempo y dinero. La unidad de control también funciona con altavoces.

Todo depende de la tarea específica y de la ejecución de la unidad de control. La limitación asociada con la pequeña resistencia de entrada (menos de 1 kOhm) de la unidad de control se elimina mediante el uso de generadores de corriente estables, por ejemplo, fabricados con transistores de efecto de campo, conectados según el circuito más simple: una red de dos terminales en lugar de resistencias, así como reemplazando los transistores de salida por otros compuestos. La unidad de control, fabricada con base en KT361 y KT315 o KT3102 y KT3107 de baja potencia, se utiliza para amplificadores de video, así como como unidad de control de desacoplamiento para generadores de RF. La instalación de transistores compuestos basados ​​​​en KT973 y KT972, así como KT825 y KT827 más potentes, no supone una complicación significativa del circuito.

Solo necesita agregar dos diodos al circuito, uno de los cuales está conectado en serie con el diodo VD1 y el segundo en serie con VD2, y volver a seleccionar las resistencias (aumentar su resistencia) a la corriente de reposo requerida de la unidad de control, es decir. Ahora cada uno de los condensadores C4 y C5 pasa por alto dos diodos. Estas potentes unidades de control son muy versátiles en su uso. El voltaje de suministro de la CU se determina en función de la potencia de salida requerida de la CU.

Literatura

1. Alexenko A.G. Aplicación de microcircuitos analógicos de precisión. - M.: Radio y comunicación, 1985.
2. Shcherbatyuk V. Amplificadores de audio//Radiomir. - 2002. - N° 1.44 RA 2‘2006

Un seguidor de voltaje es un amplificador no inversor con ganancia unitaria. Esto se logra cerrando la retroalimentación negativa y suministrando una señal útil a la entrada no inversora.

Cuando se enciende de esta manera, el amplificador operacional intenta proporcionar en la salida una copia exacta de la señal que llega a su entrada. En cada momento del tiempo U fuera = U adentro, por lo tanto, el circuito descrito se llama repetidor.Circuito repetidor del amplificador operacional:

El significado de utilizar un seguidor de voltaje.

¿Por qué repetir lo que ya existe? Un amplificador de ganancia unitaria también se denomina etapa de búfer o búfer. Al poseer grandes impedancias de entrada y bajas impedancias de salida, el repetidor es ideal para combinar cascadas en términos de resistencia.

De esta manera, se observa la regla principal del diseño del circuito: la resistencia de entrada de la siguiente etapa debe ser al menos 3, y preferiblemente 10 veces mayor que la resistencia de salida de la etapa anterior. En este caso, la señal no sufre distorsión.

Parámetros del amplificador operacional

Los amplificadores operacionales modernos tienen una enorme impedancia de entrada. El mismo TL062, barato y común, tiene una impedancia de entrada de 10 a 12 ohmios. Para un amplificador operacional dual (TL062, TL072, NE5532, LM833....) en un encapsulado DIP-8 o SO-8, la conexión del repetidor se muestra a continuación:

Para los amplificadores operacionales, a medida que aumenta la ganancia, el rango de frecuencia se estrecha y la frecuencia superior transmitida disminuye. Pero en modo repetidor, trabajando con ganancia unitaria, el amplificador operacional es capaz de funcionar hasta las frecuencias máximas posibles.

De una forma u otra, al elegir un amplificador operacional para un repetidor, es recomendable tener un margen de frecuencia de varias veces, preferiblemente 10. En este caso, definitivamente no puede preocuparse por las distorsiones de fase introducidas por el propio amplificador operacional.

Al elegir un microcircuito para un repetidor, además del ancho del rango de frecuencia, una característica importante es también la corriente de salida que el amplificador operacional es capaz de entregar a la carga. Si el amplificador operacional no es capaz de proporcionar la corriente de salida requerida por la carga, entonces comienzan la caída y la distorsión. Por lo tanto, si hablamos de una carga de baja impedancia que requiere una corriente de más de 100 mA, entonces no todos los amplificadores operacionales pueden manejar esto.

¿Cómo calcular la cantidad de corriente que debe proporcionar el amplificador operacional?

¡Muy simple! Supongamos que una resistencia de 10 ohmios actúa como carga. El repetidor recibe una tensión de 5 voltios, que debe transferir a la carga. En este caso, aplicando la ley de Ohm (I=U/R), descubrimos que para mantener 5 voltios a través de la resistencia, el amplificador operacional necesita proporcionar una corriente de 0,5 amperios. ( Esta es una estimación aproximada, pero bastante aplicable en la práctica.)

Los amplificadores operacionales convencionales no podrán hacer frente a esta tarea. Por supuesto, la salida se puede aumentar con un transistor, pero luego el uso de un repetidor en un amplificador operacional se vuelve menos justificado.

Para tales fines, se propone utilizar TDA2030, TDA2040 o TDA2050 conectados en un circuito repetidor. Los microcircuitos son amplificadores operacionales prefabricados equipados con transistores, que se diferencian en la potencia máxima de salida.

TDA2030 como repetidor de voltaje

Por ejemplo, considere el chip TDA2030, porque los otros dos son sus hermanos más poderosos. El microcircuito fue desarrollado y utilizado originalmente en amplificadores de sonido. La gran mayoría de los amplificadores domésticos, especialmente los sistemas 2.1 y 5.1, están integrados en este chip. Lo que es lógico y comprensible es que el chip sea barato y al mismo tiempo tenga buenas características.

El microcircuito está implementado en un paquete de cinco pines y requiere un mínimo de piezas para su funcionamiento. Cuando se enciende según un circuito repetidor, solo se requieren condensadores de alimentación para el funcionamiento normal. Es mejor dejar también una resistencia en la entrada para conectar la entrada a tierra a tensión constante, aunque no es necesario.

Circuito estándar para conectar un microcircuito como amplificador de audio:

En la conexión estándar del microcircuito (que se muestra arriba), propuesta por el escudo de datos, la ganancia se establece en aproximadamente 20. En este caso, la banda de frecuencia operativa está limitada por el mismo escudo de datos a 140 kHz. Sin embargo, cuando se opera en un circuito seguidor de voltaje con ganancia unitaria, el microcircuito puede operar hasta frecuencias de 0,5...1 MHz. Al menos el microcircuito funcionó bien cuando funcionó a una frecuencia de 100 kHz, suministrada desde un generador de señal sinusoidal en el puente de Viena, para amplificar cuya salida se utilizó.

Elegante, bonito y, lo más importante, funciona. El microcircuito se calienta considerablemente y se aconseja utilizar un radiador con suficiente superficie. Un disipador de calor para procesador de PC es perfecto. Sin embargo, la disipación de calor depende del modo de funcionamiento y de la resistencia de la carga. No se recomienda encender el microcircuito sin disipador de calor.

En la versión original, el microcircuito se alimenta con un voltaje estabilizado de ±9 voltios para garantizar la estabilidad de la amplitud de la señal. Se suponía que el microcircuito funcionaba con una potencia de 2-3 vatios; por esta razón, se realizó una estabilización de potencia en los bancos 7809 y 7909, capaces de suministrar corriente hasta 1A (sujeto a la presencia de radiadores). El rango de voltaje de suministro para el microcircuito TDA2030 es ±6 … ±18 voltios.

Conclusión

Un repetidor de amplificador operacional es quizás la cascada más simple, pero al mismo tiempo muy importante. Al desarrollar dispositivos electrónicos, cuando uno de los amplificadores operacionales no se utiliza, definitivamente es mejor construir un repetidor en él que dejarlo sin uso. El seguidor de voltaje también se puede utilizar como amplificador de corriente de salida.

Etapas de amortiguamiento se utilizan ampliamente en ingeniería de audio para igualar las impedancias de entrada y salida de cascadas o dispositivos, así como para aumentar su capacidad de carga. Por supuesto, dicha cascada debe tener altas características en términos de ruido, distorsión y rendimiento.

Por supuesto perfecto etapa de amortiguamiento- Esta es su ausencia, pero como no hay forma de prescindir de él, me gustaría que fuera lo más transparente posible, es decir, que tuviera un impacto mínimo en la señal y, si es posible, que fuera sencillo. Normalmente, las etapas de buffer funcionan con niveles de señal bajos y un voltaje de suministro relativamente bajo, lo que hace que resolver este problema sea mucho más fácil.

En la versión propuesta de la cascada de buffer. No se utilizan comentarios negativos.(que no gusta tanto a los “fanáticos de los tubos” y a los verdaderos audiófilos), gracias a lo cual es prácticamente invisible en el camino. Para reducir la distorsión, se utiliza un método de corrección de errores similar al método de Hawksford. Como resultado, con un diseño de circuito muy simple, el buffer tiene un nivel extremadamente bajo de distorsión, el mismo bajo nivel de ruido y alto rendimiento. El lugar ideal para ello es la salida de un DAC o preamplificador.

Utilizando un principio similar, Malcolm Hawksford construyó un buffer de salida en un convertidor de corriente-voltaje para su DAC y quedó muy satisfecho con él.

A diferencia del prototipo, este circuito funciona con corriente continua y alterna y no requiere polarizar la primera etapa (aunque se indica un elemento de polarización en el circuito si se requiere una compensación térmica precisa).

DIAGRAMA PRINCIPAL.

El diagrama esquemático del búfer se muestra en la figura:

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Brevemente, la esencia del método es ésta. Los transistores T3 y T4 son un espejo actual. Sus corrientes de salida alimentan los transistores de entrada y salida. Por lo tanto, cambiar la corriente a través de un transistor (Q1) causa similar cambios de corriente a través del otro (T2). Debido al hecho de que los transistores son complementarios, se produce una compensación mutua por la no linealidad de sus características.

CARACTERÍSTICAS DEL PLAN.

• Distorsión armónica total: valor típico inferior a - 0,001%, medido en un prototipo - 0.00025%!
• Distorsión lineal: la distorsión se duplica en frecuencias superiores a 55 KHz y luego se duplica cada octava a partir de entonces.
• Nivel de ruido: por debajo de 138 dB a 1 kHz
• Banda de frecuencia: más de 50 MHz (dependiendo de los transistores utilizados).
• Límite de señal: +4,9 V -6,3 V
• Corriente máxima de salida: -10mA
• Impedancia de entrada: 10k - 100k (dependiendo de los circuitos de entrada, ver más abajo).
• Impedancia de salida:<52R.
• Desplazamiento del cero de salida: menos de 5 mV.

Construcción y detalles.

Para facilitar la repetición, el editor jefe de RadioGazeta ha desarrollado una placa de circuito impreso para el dispositivo (45 mm x 45 mm):

Puede descargar el dibujo de PCB en formato de diseño.

La inductancia L1 es una perla de ferrita.
Para garantizar una alta estabilidad térmica de la cascada, los transistores T1-T3 y T2-T4 deben pegarse en pares con sus paredes traseras. Así se veía en el diseño:

CONFIGURACIÓN DEL BÚFER.

Si no desea seleccionar y configurar nada en este circuito, simplemente instale todas las resistencias fijas con los valores indicados en el circuito. Incluso con este enfoque, el circuito proporciona parámetros muy altos.

Si te esfuerzas por alcanzar la perfección, ¡ten paciencia!

Para lograr la máxima calidad, es mejor tomar transistores de un lote o seleccionarlos al menos con la ayuda de un multímetro chino.

1. Primero, ponga el multímetro en modo de prueba de diodos y mida el voltaje Ube de los transistores T4 y T3.
2. Usando los valores obtenidos, calculamos los valores de resistencia: R1=R2=(60mV+(UbeT4-UbeT3))/1mA
3. Soldamos los transistores y resistencias con los valores resultantes al circuito.
4. Cortocircuitamos la entrada al suelo. Usando la resistencia R5 ajustamos la mitad del voltaje de la fuente de polaridad positiva (según el esquema +10V/2=+5V) en el punto de control “TP”.
5. El voltaje de salida del circuito no suele superar los 10 mV. Si esto es inaceptablemente alto para usted, puede establecer el cero absoluto usando el recortador R9.
6. Si tiene los dispositivos necesarios, puede minimizar las distorsiones no lineales utilizando el recortador R1.

Esto completa la configuración del circuito y se recomienda reemplazar todas las resistencias de recorte por unas constantes con el valor más cercano.

DESARROLLOS Y MEJORAS.

1. Los transistores de la serie BC3x7 tienen poco ruido y baja resistencia interna. También tienen un cristal más grande (en comparación con BC550, BC560), lo que aumenta su inercia térmica y hace que el circuito sea térmicamente más estable. Pero son de baja frecuencia y, para mejorar la velocidad del circuito, si se utilizan, habrá que aumentar las corrientes T1 y T2 a 2 mA. Para aumentar la estabilidad, puede ser necesario ajustar los valores de los elementos del amortiguador de entrada. Pero aquellos que intentaron utilizar transistores BC3x7 en lugar de BC5xx quedaron muy satisfechos con la calidad del sonido y ya no quieren volver a estos últimos.
2. Puede ampliar aún más el ancho de banda del búfer aumentando la corriente a través de los transistores T1 y T2. Esto es especialmente recomendable cuando se utilizan transistores tipo BC3x7. Para hacer esto, necesita reducir el valor de las resistencias R1 y R2 y aumentar R5 para mantener un equilibrio entre Uke T2 y T4.
3. La impedancia de entrada del búfer se puede aumentar aumentando el valor de la resistencia R8 a 100k. Esto puede dar como resultado un voltaje de compensación de CC más alto en la salida y aumentar la sensibilidad a la inestabilidad del voltaje de suministro. Sin embargo, las etapas preliminares suelen alimentarse de una fuente estabilizada y este problema no es relevante para ellas.
4. La resistencia de salida del circuito se puede reducir usando la resistencia R10. Sin embargo, no debe configurarse a menos de 4,7 ohmios, ya que en este caso el circuito puede excitarse. El valor de 47 ohmios indicado en el diagrama es óptimo para la compatibilidad con cables de señal. El caso es que los cables de interconexión son, en realidad, líneas de transmisión con reactancia y sin igualar las impedancias de entrada y salida pueden ocurrir fenómenos de resonancia o al menos el cable se convierte en una antena. La impedancia de salida de 22-47 ohmios amortigua eficazmente las resonancias en el cable, eliminando así todos los efectos secundarios.

El artículo fue elaborado a partir de materiales de Internet.

Un seguidor de voltaje es el amplificador de retroalimentación negativa (NFA) más simple posible. El voltaje de salida es exactamente igual al voltaje de entrada. Si no son diferentes, entonces te preguntarás: ¿por qué es necesario esto si no cambia nada?

La cuestión es que estamos hablando de voltaje, no de corriente. Por lo tanto, un seguidor de voltaje casi no consume corriente de la fuente de señal y le permite obtener una corriente bastante alta de su salida.

A menudo tenemos que lidiar con componentes de radio activos que tienen una corriente de salida muy baja. Un ejemplo de dicho componente es o. Conectarles elementos de baja resistencia reducirá el voltaje de la señal de salida generada por estas fuentes.

En tal situación, tiene sentido utilizar un seguidor de voltaje. Tiene una alta impedancia de entrada, por lo que no reduce ni distorsiona la señal de entrada, y también tiene una baja impedancia de salida, lo que le permite conectar componentes que consumen mucha energía, como un LED.

Para entender cómo funciona un seguidor de voltaje, debemos conocer tres reglas elementales que rigen el funcionamiento de un amplificador operacional:

Regla número 1: el amplificador operacional influye en su salida en la entrada a través de OOS (retroalimentación negativa), como resultado de lo cual se ecualiza el voltaje en ambas entradas, tanto inversoras (-) como no inversoras (+).

Regla número 2: las entradas del amplificador no consumen corriente

Regla número 3: los voltajes en las entradas y salidas deben estar en el rango entre el voltaje de suministro positivo y negativo del amplificador operacional.

Supongamos que el voltaje de entrada se ha convertido en 3 V y actualmente tenemos 1 V en la salida. ¿Lo que sucederá? El amplificador determina que hay una diferencia de 2 V entre la entrada inversora (-) y la entrada no inversora (+).

Por lo tanto, de acuerdo con la regla No. 1, el voltaje de salida aumenta hasta que los voltajes en las entradas sean iguales. La situación se simplifica aún más por el hecho de que la salida está conectada directamente a la entrada inversora (-), y esto conduce inevitablemente al hecho de que el voltaje en estos dos terminales se vuelve el mismo.

A menudo, en un circuito seguidor de voltaje, puede encontrar una resistencia adicional en el circuito de retroalimentación. Es necesario cuando se requiere una mayor precisión. Las reglas 1 y 2 se refieren a un amplificador operacional ideal, que en realidad no existe.

Los voltajes en las entradas pueden no ser exactamente iguales; a través de ellas fluye una pequeña corriente, por lo que el voltaje de salida puede diferir del voltaje de entrada en varios milivoltios. La resistencia R está diseñada para reducir el efecto de estas deficiencias. Debe tener una resistencia igual a la resistencia de la fuente de señal.