Anplifikadore operazional

Anplifikadore operazionala zirkuitu elektroniko bat da, normalean zirkuitu integratu bezala aurki dezakeguna. Bi sarrera eta irteera bat dauzka. Gainera, irteera sarrerako tentsioen kendurarekiko proportzionala da baldin eta gune linealean lan egiten badu. Proportzio horrek irabazia du izena, eta irteerako tentsioa horrela idatz daiteke: V_out = G·(V⁺ − V⁻)

Lehenengo anplifikadore operazional monolitikoa 1960ko hamarkadakoa da, Bob Widlarrek diseinatutako Fairchild μA702 (1964) izenekoa. Ondoren, Fairchild μA709 (1965) anplifikadorea atera zuten, baita Bob Widlarrek deiseinatutakoa. Geroago, Fairchild μA741 (1968) anplifikadorea merkaturatua izan zen, David Fullagarrek diseinatutakoa eta teknologia bipolarrean oinarritutakoa.

Lehenengo anplifikadore operazionalak eragiketa matematikoak (batuketa, kenketa, biderketa, zatiketa, integrazioa, deribazioa, eta abar) egiteko erabili zituzten kalkulagailu analogikoetan.

Anplifikadore operazional idealak irabazi infinitua, sarrerako inpedantzia infinitua, irteerako inpedantzia nulu, erantzute denbora nulu eta ez daukate zaratarik. Gainera, sarrerako inpedantzia infinitu hartzen denez, sarrerako korronteak nuluak direla esaten da.

Notazioa

Anplifikadore operazionalen ikurra ondorengoa da:

Terminaleen izenak:

V₊: sarrera ez-inbertsorea
V_-: sarrera inbertsorea
V_OUT: irteera
V_S+: elikadura positiboa
V_S-: elikadura negatiboa

Elikadurako terminalen notazioa alda daiteke Anplifikadore Operazionalaren teknologiaren arabera. MOSFET transistoreez egina badago V_DD eta V_SS BJT transistoreez egina badago berriz, V_CC eta V_EE.

Oro har, zirkuituen marrazkietan, elikadurako terminalak ez ohi dira marrazten zirkuitua argiago ikus dadin. Horrexegatik, kontuz ibili behar da ze marrazturik ez egoteak ez du esan nahi elikatu behar ez direnik.

Konfigurazioak

Konparadorea

Atzeraelikadurarik gabeko konfigurazio bat da. Bi sarreren tentsioak konparatu eta irteera jakin bat ematen du emaitzaren arabera:

$V_{out}=\left\{{\begin{matrix}V_{S+}&V_{1}>V_{2}\\V_{S-}&V_{1}<V_{2}\end{matrix}}\right.$

Jarraitzailea

Sarreretan zein irteeran tentsio berdina duen zirkuitua da.

Buffer bezala erabiltzen da, karga efektuak edo inpedantziak finkatzeko (inpedantzia handiko elementu bat inpedantzia txikiko batekin konektatzean edo alderantziz)

$V_{out}=V_{in}$

$Z_{in}=\infty$

Inbertsorea

Irteerako tentsioa:

$V_{+}=V_{-}=0\!$

${I_{1}}={I_{in}}+{I_{2}}\!$

${I_{in}}=0\Rightarrow {I_{1}}={I_{2}}\!$

${I_{1}}={\frac {V_{in}-0}{R_{in}}}={\frac {0-V_{out}}{R_{f}}}\Rightarrow V_{out}=-{\frac {R_{f}}{R_{in}}}V_{in}\!$

Tentsio irabazia:

$G={\frac {V_{o}}{V_{in}}}=-{\frac {R_{f}}{R_{in}}}\!$

Sarrerako inpedantzia:

$Z_{in}=R_{in}\!$

Ez-inbertsorea

Sarrerako tentsioa operazionalaren pin positiboan jartzen da. Operazionalaren irabazia oso handia da. Horrez gain, pin positiboaren eta negatiboaren tentsioak berdinak dira (masa birtualaren printzipioa dela-eta), eta pin negatiboaren tentsioa jakinda, irteerako eta sarrerako tentsioen erlazio matematikoa kalkulatu daiteke.

Tentsio irabazia:

$G={\frac {V_{o}}{V_{in}}}=(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}})$

Sarrerako inpedantzia:

$Z_{in}=\infty$

Batutzaile inbertsorea

Irteera inbertituta dago. Hau da, sarrerako tentsioa positiboa bada irteerakoa negatiboa, eta negatiboa bada irteera positiboa.
R₁, R₂,... R_n erresistentzia independenteentzako:
- $V_{out}=-R_{f}({\frac {V_{1}}{R_{1}}}+{\frac {V_{2}}{R_{2}}}+...+{\frac {V_{n}}{R_{n}}})$
Erresistentzia guztiek balio bera izango balute adierazpen matematikoa sinplifikatuko litzateke.

Kentzailea

R₁,R₂,R₃,R₄ erresistentzia independenteentzako:

- $V_{out}=V_{2}\left({\left(R_{3}+R_{1}\right)R_{4} \over \left(R_{4}+R_{2}\right)R_{1}}\right)-V_{1}\left({R_{3} \over R_{1}}\right)$

Integratzailea

V_in seinalea integratu eta inbertitzen du. V_in eta V_out denboraren menpekoak dira.
$V_{out}=\int _{0}^{t}-{V_{in} \over RC}\,dt+V_{{out}_{hasierakoa}}$ $V_{out}=\int _{0}^{t}-{V_{in} \over RC}\,dt+V_{{out}_{hasierakoa}}$
- V_{out_hasierakoa} irteeran integratu aurretik zegoen tentsio da.