ElektronikWikin - Användarbidrag [sv]

Operationsförstärkare, grundkopplingar

2006-10-31T17:27:39Z

Mjjg:

Operationsförstärkare (OP, OP-förstärkare) används ofta när man vill förstärka en signal. Tack vare deras enkelhet sparar man både plats och tid i sina byggen. För att kunna använda operationsförstärkare bör man känna till tre grundkopplingar för dessa eftersom de utgör grunden för alla andra varianter.

[[Bild:Opamp_grundkopplingar.png]]

Inverterande: förstärkning (gain), '''G = -RA/RB'''

Icke-inverterande: '''G = 1 + RA/RB'''

Spänningsföljare: '''G = 1, Uin = Uut'''

Som man ser så kan man inte få en förstärkning lägre än 1 för en icke-inverterande förstärkare. Den inverterande varianten vänder på signalen, men tillåter G < 1. Ingångsimpedansen för den inverterande förstärkaren är lika med ingångsmotståndet, RB. För den icke-inverterande förstärkaren är ingångsimpedansen beroende av ingångens impedans (signalen går direkt in på +).

Till sist har vi spänningsföljaren, som egentligen inte är någon förstärkare. Syftet med denna är att ge en impedansomvandling från mycket hög till låg. På så sätt belastar man inte källan, vilket kan vara önskvärt i många fall. Utgångsimpedansen och drivförmågan beror på vilken OP man väljer.

== Teori ==

Hur analyserar man då en koppling med en operationsförstärkare? För det behöver vi lite teori om hur en operationsförstärkare fungerar.

[[Bild:Opamp.png]]

OP-förstärkaren i bilden ovan har två ingångar märkta + och - samt en utgång. Dessutom har den två anslutningar för matningsspänning, V+ och V-. Normalt ansluter man en positiv spänning till V+ och en lika negativ spänning till V- (t.ex +-12V), men OPn bryr sig inte ett dugg om matningen är symmetrisk eller inte. Man kan lika gärna ansluta 0V och 12V eller -3V och 9V. Så länge V+ är större än V- fungerar den (så länge inte spänningen är så hög att den går sönder).

Så hur väljer man matningsspänning? Ja det beror på vad man skall använda OP-förstärkaren till. Spänningarna på in- och utgångar måste nämligen ligga mellan V+ och V-. Dessutom måste man normalt ha lite marginal till V+ och V-. Hur mycket beror på vilken OP man använder. Vissa är av typen rail-to-rail vilket betyder att den användas ända ut till matningsspänningarna (sånär som på några millivolt).

Nu när vi gått igenom OP-förstärkarens anslutningar är det dags att titta närmare på hur den arbetar. Det enda den gör är att förstärka spänningsskillnaden mellan plusingången och minusingången. Förstärkningen (G) är oftast ett par tusen gånger och uppåt. Så om vi lägger 2V på minusingången och 3.5V på plusingången borde vi med en förstärkning G=100000 få:

Vut=[Vin(+) - Vin(-)]*G = 150kV

Givetvis kan OPn inte lämna 150kV. Det räcker alltså med en väldigt liten spänningsskillnad mellan + och - för att utgången skall "slå i" V+ eller V-. Det krävs en så liten spänningsskillnad att om utspänningen ligger inom sitt tillåtna intervall (linjära område), säger man att Vin(+) = Vin(-). Detta är en av två gyllene regler då man räknar på OP-kopplingar. Den andra regeln är att ingen ström flyter in på plus- eller minusingången.

Alltså, OP-kopplingarnas två gyllene regler:

'''Vin(+)=Vin(-), om utspänningen inom linjära området'''

'''Ingen ström flyter in på OP-förstärkarens ingångar'''

Nu när vi kan de två gyllene reglerna blir det ganska enkelt att analysera de tre grundkopplingarna i början av artikeln. Vi börjar med spänningsföljaren.

== Spänningsföljaren ==

Vi börjar med att konstatera att vi har Vin vid plusingången. Om vi förutsätter att utgången är inom sitt linjära område har vi samma spänning vid minusingången. Eftersom den är ihopkopplad med utgången måste alltså utspänningen vara lika med inspänningen. Stämmer det här alltid? Ja, så länge vårt antagande att utgången är inom sitt linjära område gäller, det vill säga så länge V- < Vin < V+.

== Inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_inv.png]]

Precis som för spänningsföljaren börjar vi med att använda den första regeln. Eftersom plusingången är jordad måste det ligga 0V även på minusingången (virtuell jord). Spänningen över RB är då Vin och strömmen genom RB är I=Vin/RB. Den här strömmen kan inte flyta in på minusingången, på grund av den andra regeln. Därför flyter den genom RA. Därigenom uppstår ett spänningsfall genom RA som är lika med Vf=I*RA. Spänningen har fallit från 0V (spänningen på plusingången) så utspänningen är alltså:

'''Vut =-Vf = -I*RA = -Vin*RA/RB'''

== Icke-inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_noninv.png]]

I den icke-inverterande förstärkaren är utgången kopplad till en spänningsdelare. Den delade spänningen, som ges av Vut*RB/(RA+RB), läggs till minusingången. Av den första regeln måste denna spänningen vara lika med Vin. Om man vänder lite på spänningsdelningsekvationen får man uttrycket för utspänningen.

== Mer att läsa ==

På det här sättet gör man när man räknar på OP-kopplingar. De två gyllene reglerna och vanlig kretsanalys räcker långt. Kom bara ihåg att reglerna gäller under vissa förutsättningar och är i praktiken bara användbara för återkopplade förstärkare som de i den här artikeln. Om OPn används i andra sammanhang (t.ex som komparator) gäller andra beräkningsregler. Slutligen finns det många andra källor som behandlar OP-förstärkare. Nästan alla läroböcker i analogelektronik samt ett flertal sidor på nätet kan ge ytterligare information.

Operationsförstärkare, grundkopplingar

2006-10-31T17:21:29Z

Mjjg:

Operationsförstärkare (OP, OP-förstärkare) används ofta när man vill förstärka en signal. Tack vare deras enkelhet sparar man både plats och tid i sina byggen. För att kunna använda operationsförstärkare bör man känna till tre grundkopplingar för dessa eftersom de utgör grunden för alla andra varianter.

[[Bild:Opamp_grundkopplingar.png]]

Inverterande: förstärkning (gain), '''G = -RA/RB'''

Icke-inverterande: '''G = 1 + RA/RB'''

Spänningsföljare: '''G = 1, Uin = Uut'''

Som man ser så kan man inte få en förstärkning lägre än 1 för en icke-inverterande förstärkare. Den inverterande varianten vänder på signalen, men tillåter G < 1. Ingångsimpedansen för den inverterande förstärkaren är lika med ingångsmotståndet, RB. För den icke-inverterande förstärkaren är ingångsimpedansen beroende av ingångens impedans (signalen går direkt in på +).

Till sist har vi spänningsföljaren, som egentligen inte är någon förstärkare. Syftet med denna är att ge en impedansomvandling från mycket hög till låg. På så sätt belastar man inte källan, vilket kan vara önskvärt i många fall. Utgångsimpedansen och drivförmågan beror på vilken OP man väljer.

== Teori ==

Hur analyserar man då en koppling med en operationsförstärkare? För det behöver vi lite teori om hur en operationsförstärkare fungerar.

[[Bild:Opamp.png]]

OP-förstärkaren i bilden ovan har två ingångar märkta + och - samt en utgång. Dessutom har den två anslutningar för matningsspänning, V+ och V-. Normalt ansluter man en positiv spänning till V+ och en lika negativ spänning till V- (t.ex +-12V), men OPn bryr sig inte ett dugg om matningen är symetrisk eller inte. Man kan lika gärna ansluta 0V och 12V eller -3V och 9V. Så länge V+ är större än V- fungerar den (så länge inte spänningen är så hög att den går sönder).

Så hur väljer man matningsspänning? Ja det beror på vad man skall använda OP-förstärkaren till. Spänningarna på in- och utgångar måste nämligen ligga mellan V+ och V-. Dessutom måste man normalt ha lite marginal till V+ och V-. Hur mycket beror på vlken OP man använder. Vissa är av typen rail-to-rail vilket betyder att den användas ända ut till matningsspänningarna (sånär som på några millivolt).

Nu när vi gått igenom OP-förstärkarens anslutningar är det dags att titta närmare på hur den arbetar. Det enda den gör är att förstärka spänningsskillnaden mellan plusingången och minusingången. Förstärkningen (G) är oftast ett par tusen gånger och uppåt. Så om vi lägger 2V på minusingången och 3.5V på plusingången borde vi med en förstärkning G=100000 få:

Vut=[Vin(+) - Vin(-)]*G = 150kV

Givetvis kan OPn inte lämna 150kV. Det räcker alltså med en väldigt liten spänningsskillnad mellan + och - för att utgången skall "slå i" V+ eller V-. Det krävs en så liten spänningsskillnad att om utspänningen ligger inom sitt tillåtna intervall (linjära område), säger man att Vin(+) = Vin(-). Detta är en av två gyllene regler då man räknar på OP-kopplingar. Den andra regeln är att ingen ström flyter in på plus- eller minusingången.

Alltså, OP-kopplingarnas två gyllene regler:

'''Vin(+)=Vin(-), om utspänningen inom linjära området'''

'''Ingen ström flyter in på OP-förstärkarens ingångar'''

Nu när vi kan de två gyllene reglerna blir det ganska enkelt att analysera de tre grundkopplingarna i början av artikeln. Vi börjar med spänningsföljaren.

== Spänningsföljaren ==

Vi börjar med att konstatera att vi har Vin vid plusingången. Om vi förutsätter att utgången är inom sitt linjära område har vi samma spänning vid minusingången. Eftersom den är ihopkopplad med utgången måste alltså utspänningen vara lika med inspänningen. Stämmer det här alltid? Ja, så länge vårt antagande att utgången är inom sitt linjära område gäller, det vill säga så länge V- < Vin < V+.

== Inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_inv.png]]

Precis som för spänningsföljaren börjar vi med att använda den första regeln. Eftersom plusingången är jordad måste det ligga 0V även på minusingången (virtuell jord). Spänningen över RB är då Vin och strömmen genom RB är I=Vin/RB. Den här strömmen kan inte flyta in på minusingången, på grund av den andra regeln. Därför flyter den genom RA. Därigenom uppstår ett spänningsfall genom RA som är lika med Vf=I*RA. Spänningen har falit från 0V (spänningen på plusingången) så utspänningen är alltså:

'''Vut =-Vf = -I*RA = -Vin*RA/RB'''

== Icke-inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_noninv.png]]

I den icke-inverterande förstärkaren är utgången kopplad till en spänningsdelare. Den delade spänningen, som ges av Vut*RB/(RA+RB), läggs till minusingången. Av den första regeln måste denna spänningen vara lika med Vin. Om man vänder lite på spänningsdelningsekvationen får man uttrycket för utspänningen.

== Mer att läsa ==

På det här sättet gör man när man räknar på OP-kopplingar. De två gyllene reglerna och vanlig kretsanalys räcker långt. Kom bara ihåg att reglerna gäller under vissa förutsättningar och är i praktiken bara användbara för återkopplade förstärkare som de i den här artikeln. Om OPn används i andra sammanhang (t.ex som komparator) gäller andra beräkningsregler. Slutligen finns det många andra källor som behandlar OP-förstärkare. Nästan alla läroböcker i analogelektronik samt ett flertal sidor på nätet kan ge ytterligare information.

Operationsförstärkare, grundkopplingar

2006-10-23T09:04:23Z

Mjjg:

Operationsförstärkare (OP, OP-förstärkare) används ofta när man vill förstärka en signal. Tack vare deras enkelhet sparar man både plats och tid i sina byggen. För att kunna använda operationsförstärkare bör man känna till tre grundkopplingar för dessa eftersom de utgör grunden för alla andra varianter.

[[Bild:Opamp_grundkopplingar.png]]

Inverterande: förstärkning (gain), '''G = -RA/RB'''

Icke-inverterande: '''G = 1 + RA/RB'''

Spänningsföljare: '''G = 1, Uin = Uut'''

Som man ser så kan man inte få en förstärkning lägre än 1 för en icke-inverterande förstärkare. Den inverterande varianten vänder på signalen, men tillåter G < 1. Ingångsimpedansen för den inverterande förstärkaren är lika med ingångsmotståndet, RB. För den icke-inverterande förstärkaren är ingångsimpedansen beroende av ingångens impedans (signalen går direkt in på +).

Till sist har vi spänningsföljaren, som egentligen inte är någon förstärkare. Syftet med denna är att ge en impedansomvandling från mycket hög till låg. På så sätt belastar man inte källan, vilket kan vara önskvärt i många fall. Utgångsimpedansen och drivförmågan beror på vilken OP man väljer.

== Teori ==

Hur analyserar man då en koppling med en operationsförstärkare? För det behöver vi lite teori om hur en operationsförstärkare fungerar.

[[Bild:Opamp.png]]

OP-förstärkaren i bilden ovan har två ingångar märkta + och - samt en utgång. Dessutom har den två anslutningar för matningsspänning, V+ och V-. Normalt ansluter man en positiv spänning till V+ och en lika negativ spänning till V- (t.ex +-12V), men OPn bryr sig inte ett dugg om matningen är symetrisk eller inte. Man kan lika gärna ansluta 0V och 12V eller -3V och 9V. Så länge V+ är större än V- fungerar den (så länge inte spänningen är så hög att den går sönder).

Så hur väljer man matningsspänning? Ja det beror på vad man skall använda OP-förstärkaren till. Spänningarna på in- och utgångar måste nämligen ligga mellan V+ och V-. Dessutom måste man normalt ha lite marginal till V+ och V-. Hur mycket beror på vlken OP man använder. Vissa är av typen rail-to-rail vilket betyder att den användas ända ut till matningsspänningarna (sånär som på några millivolt).

Nu när vi gått igenom OP-förstärkarens anslutningar är det dags att titta närmare på hur den arbetar. Det enda den gör är att förstärka spänningsskillnaden mellan plusingången och minusingången. Förstärkningen (G) är oftast ett par hundratusen gånger och uppåt. Så om vi lägger 2V på minusingången och 3.5V på plusingången borde vi med en förstärkning G=1M få:

Vut=[Vin(+) - Vin(-)]*G = 1.5MV

Givetvis kan OPn inte lämna 1.5MV. Det räcker alltså med en väldigt liten spänningsskillnad mellan + och - för att utgången skall "slå i" V+ eller V-. Det krävs en så liten spänningsskillnad att om utspänningen ligger inom sitt tillåtna intervall (linjära område), säger man att Vin(+) = Vin(-). Detta är en av två gyllene regler då man räknar på OP-kopplingar. Den andra regeln är att ingen ström flyter in på plus- eller minusingången.

Alltså, OP-kopplingarnas två gyllene regler:

'''Vin(+)=Vin(-), om utspänningen inom linjära området'''

'''Ingen ström flyter in på OP-förstärkarens ingångar'''

Nu när vi kan de två gyllene reglerna blir det ganska enkelt att analysera de tre grundkopplingarna i början av artikeln. Vi börjar med spänningsföljaren.

== Spänningsföljaren ==

Vi börjar med att konstatera att vi har Vin vid plusingången. Om vi förutsätter att utgången är inom sitt linjära område har vi samma spänning vid minusingången. Eftersom den är ihopkopplad med utgången måste alltså utspänningen vara lika med inspänningen. Stämmer det här alltid? Ja, så länge vårt antagande att utgången är inom sitt lijära område gäller, det vill säga så länge V- < Vin < V+.

== Inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_inv.png]]

Precis som för spänningsföljaren börjar vi med att använda den första regeln. Eftersom plusingången är jordad måste det ligga 0V även på minusingången (virtuell jord). Spänningen över RB är då Vin och strömmen genom RB är I=Vin/RB. Den här strömmen kan inte flyta in på minusingången, på grund av den andra regeln. Därför flyter den genom RA. Därigenom uppstår ett spänningsfall genom RA som är lika med Vf=I*RA. Spänningen har falit från 0V (spänningen på plusingången) så utspänningen är alltså:

'''Vut =-Vf = -I*RA = -Vin*RA/RB'''

== Icke-inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_noninv.png]]

I den icke-inverterande förstärkaren är utgången kopplad till en spänningsdelare. Den delade spänningen, som ges av Vut*RB/(RA+RB), läggs till minusingången. Av den första regeln måste denna spänningen vara lika med Vin. Om man vänder lite på spänningsdelningsekvationen får man uttrycket för utspänningen.

== Mer att läsa ==

På det här sättet gör man när man räknar på OP-kopplingar. De två gyllene reglerna och vanlig kretsanalys räcker långt. Kom bara ihåg att reglerna gäller under vissa förutsättningar och är i praktiken bara användbara för återkopplade förstärkare som de i den här artikeln. Om OPn används i andra sammanhang (t.ex som komparator) gäller andra beräkningsregler. Slutligen finns det många andra källor som behandlar OP-förstärkare. Nästan alla läroböcker i analogelektronik samt ett flertal sidor på nätet kan ge ytterligare information.

Operationsförstärkare, grundkopplingar

2006-10-22T18:34:18Z

Mjjg:

Operationsförstärkare (OP, OP-förstärkare) används ofta när man vill förstärka en signal. Tack vare deras enkelhet sparar man både plats och tid i sina byggen. För att kunna använda operationsförstärkare bör man känna till tre grundkopplingar för dessa eftersom de utgör grunden för alla andra varianter.

[[Bild:Opamp_grundkopplingar.png]]

Inverterande: förstärkning (gain), '''G = -RA/RB'''

Icke-inverterande: '''G = 1 + RA/RB'''

Spänningsföljare: '''G = 1, Uin = Uut'''

Som man ser så kan man inte få en förstärkning lägre än 1 för en icke-inverterande förstärkare. Den inverterande varianten vänder på signalen, men tillåter G < 1. Ingångsimpedansen för den inverterande förstärkaren är lika med ingångsmotståndet, RB. För den icke-inverterande förstärkaren är ingångsimpedansen beroende av ingångens impedans (signalen går direkt in på +).

Till sist har vi spänningsföljaren, som egentligen inte är någon förstärkare. Syftet med denna är att ge en impedansomvandling från mycket hög till låg. På så sätt belastar man inte källan, vilket kan vara önskvärt i många fall. Utgångsimpedansen och drivförmågan beror på vilken OP man väljer.

== Teori ==

Hur analyserar man då en koppling med en operationsförstärkare? För det behöver vi lite teori om hur en operationsförstärkare fungerar.

[[Bild:Opamp.png]]

OP-förstärkaren i bilden ovan har två ingångar märkta + och - samt en utgång. Dessutom har den två anslutningar för matningsspänning, V+ och V-. Normalt ansluter man en positiv spänning till V+ och en lika negativ spänning till V- (t.ex +-12V), men OPn bryr sig inte ett dugg om matningen är symetrisk eller inte. Man kan lika gärna ansluta 0V och 12V eller -3V och 9V. Så länge V+ är större än V- fungerar den (så länge inte spänningen är så hög att den går sönder).

Så hur väljer man matningsspänning? Ja det beror på vad man skall använda OP-förstärkaren till. Spänningarna på in- och utgångar måste nämligen ligga mellan V+ och V-. Dessutom måste man normalt ha lite marginal till V+ och V-. Hur mycket beror på vlken OP man använder. Vissa är av typen rail-to-rail vilket betyder att den användas ända ut till matningsspänningarna (sånär som på några millivolt).

Nu när vi gått igenom OP-förstärkarens anslutningar är det dags att titta närmare på hur den arbetar. Det enda den gör är att förstärka spänningsskillnaden mellan plusingången och minusingången. Förstärkningen (G) är oftast ett par hundratusen gånger och uppåt. Så om vi lägger 2V på minusingången och 3.5V på plusingången borde vi med en förstärkning G=1M få:

Vut=[Vin(+) - Vin(-)]*G = 1.5MV

Givetvis kan OPn inte lämna 1.5MV. Det räcker alltså med en väldigt liten spänningsskillnad mellan + och - för att utgången skall "slå i" V+ eller V-. Det krävs en så liten spänningsskillnad att om utspänningen ligger inom sitt tillåtna intervall (linjära område), säger man att Vin(+) = Vin(-). Detta är en av två gyllene regler då man räknar på OP-kopplingar. Den andra regeln är att ingen ström flyter in på plus- eller minusingången.

Alltså, OP-kopplingarnas två gyllene regler:
'''Vin(+)=Vin(-), om utspänningen inom linjära området'''
'''Ingen ström flyter in på OP-förstärkarens ingångar'''

Nu när vi kan de två gyllene reglerna blir det ganska enkelt att analysera de tre grundkopplingarna i början av artikeln. Vi börjar med spänningsföljaren.

== Spänningsföljaren ==

Vi börjar med att konstatera att vi har Vin vid plusingången. Om vi förutsätter att utgången är inom sitt linjära område har vi samma spänning vid minusingången. Eftersom den är ihopkopplad med utgången måste alltså utspänningen vara lika med inspänningen. Stämmer det här alltid? Ja, så länge vårt antagande att utgången är inom sitt lijära område gäller, det vill säga så länge V- < Vin < V+.

== Inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_inv.png]]

Precis som för spänningsföljaren börjar vi med att använda den första regeln. Eftersom plusingången är jordad måste det ligga 0V även på minusingången (virtuell jord). Spänningen över RB är då Vin och strömmen genom RB är I=Vin/RB. Den här strömmen kan inte flyta in på minusingången, på grund av den andra regeln. Därför flyter den genom RA. Därigenom uppstår ett spänningsfall genom RA som är lika med Vf=I*RA. Spänningen har falit från 0V (spänningen på plusingången) så utspänningen är alltså:

'''Vut =-Vf = -I*RA = -Vin*RA/RB'''

== Icke-inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_noninv.png]]

I den icke-inverterande förstärkaren är utgången kopplad till en spänningsdelare. Den delade spänningen, som ges av Vut*RB/(RA+RB), läggs till minusingången. Av den första regeln måste denna spänningen vara lika med Vin. Om man vänder lite på spänningsdelningsekvationen får man uttrycket för utspänningen.

== Mer att läsa ==

På det här sättet gör man när man räknar på OP-kopplingar. De två gyllene reglerna och vanlig kretsanalys räcker långt. Kom bara ihåg att reglerna gäller under vissa förutsättningar och är i praktiken bara användbara för återkopplade förstärkare som de i den här artikeln. Om OPn används i andra sammanhang (t.ex som komparator) gäller andra beräkningsregler. Slutligen finns det många andra källor som behandlar OP-förstärkare. Nästan alla läroböcker i analogelektronik samt ett flertal sidor på nätet kan ge ytterligare information.

Operationsförstärkare, grundkopplingar

2006-10-22T18:33:03Z

Mjjg:

Operationsförstärkare (OP, OP-förstärkare) används ofta när man vill förstärka en signal. Tack vare deras enkelhet sparar man både plats och tid i sina byggen. För att kunna använda operationsförstärkare bör man känna till tre grundkopplingar för dessa eftersom de utgör grunden för alla andra varianter.

[[Bild:Opamp_grundkopplingar.png]]

Inverterande: förstärkning (gain), '''G = -RA/RB'''

Icke-inverterande: '''G = 1 + RA/RB'''

Spänningsföljare: '''G = 1, Uin = Uut'''

Som man ser så kan man inte få en förstärkning lägre än 1 för en icke-inverterande förstärkare. Den inverterande varianten vänder på signalen, men tillåter G < 1. Ingångsimpedansen för den inverterande förstärkaren är lika med ingångsmotståndet, RB. För den icke-inverterande förstärkaren är ingångsimpedansen beroende av ingångens impedans (signalen går direkt in på +).

Till sist har vi spänningsföljaren, som egentligen inte är någon förstärkare. Syftet med denna är att ge en impedansomvandling från mycket hög till låg. På så sätt belastar man inte källan, vilket kan vara önskvärt i många fall. Utgångsimpedansen och drivförmågan beror på vilken OP man väljer.

== Teori ==

Hur analyserar man då en koppling med en operationsförstärkare? För det behöver vi lite teori om hur en operationsförstärkare fungerar.

[[Bild:Opamp.png]]

OP-förstärkaren i bilden ovan har två ingångar märkta + och - samt en utgång. Dessutom har den två anslutningar för matningsspänning, V+ och V-. Normalt ansluter man en positiv spänning till V+ och en lika negativ spänning till V- (t.ex +-12V), men OPn bryr sig inte ett dugg om matningen är symetrisk eller inte. Man kan lika gärna ansluta 0V och 12V eller -3V och 9V. Så länge V+ är större än V- fungerar den (så länge inte spänningen är så hög att den går sönder).

Så hur väljer man matningsspänning? Ja det beror på vad man skall använda OP-förstärkaren till. Spänningarna på in- och utgångar måste nämligen ligga mellan V+ och V-. Dessutom måste man normalt ha lite marginal till V+ och V-. Hur mycket beror på vlken OP man använder. Vissa är av typen rail-to-rail vilket betyder att den användas ända ut till matningsspänningarna (sånär som på några millivolt).

Nu när vi gått igenom OP-förstärkarens anslutningar är det dags att titta närmare på hur den arbetar. Det enda den gör är att förstärka spänningsskillnaden mellan plusingången och minusingången. Förstärkningen (G) är oftast ett par hundratusen gånger och uppåt. Så om vi lägger 2V på minusingången och 3.5V på plusingången borde vi med en förstärkning G=1M få:

Vut=[Vin(+) - Vin(-)]*G = 1.5MV

Givetvis kan OPn inte lämna 1.5MV. Det räcker alltså med en väldigt liten spänningsskillnad mellan + och - för att utgången skall "slå i" V+ eller V-. Det krävs en så liten spänningsskillnad att om utspänningen ligger inom sitt tillåtna intervall (linjära område), säger man att Vin(+) = Vin(-). Detta är en av två gyllene regler då man räknar på OP-kopplingar. Den andra regeln är att ingen ström flyter in på plus- eller minusingången.

Alltså, OP-kopplingarnas två gyllene regler:
'''Vin(+)=Vin(-), om utspänningen inom linjära området'''
'''Ingen ström flyter in på OP-förstärkarens ingångar'''

Nu när vi kan de två gyllene reglerna blir det ganska enkelt att analysera de tre grundkopplingarna i början av artikeln. Vi börjar med spänningsföljaren.

== Spänningsföljaren ==

Vi börjar med att konstatera att vi har Vin vid plusingången. Om vi förutsätter att utgången är inom sitt linjära område har vi samma spänning vid minusingången. Eftersom den är ihopkopplad med utgången måste alltså utspänningen vara lika med inspänningen. Stämmer det här alltid? Ja, så länge vårt antagande att utgången är inom sitt lijära område gäller, det vill säga så länge V- < Vin < V+.

== Inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_inv.png]]

Precis som för spänningsföljaren börjar vi med att använda den första regeln. Eftersom plusingången är jordad måste det ligga 0V även på minusingången (virtuell jord). Spänningen över RB är då Vin och strömmen genom RB är I=Vin/RB. Den här strömmen kan inte flyta in på minusingången, på grund av den andra regeln. Därför flyter den genom RA. Därigenom uppstår ett spänningsfall genom RA som är lika med Vf=I*RA. Spänningen har falit från 0V (spänningen på plusingången) så utspänningen är alltså:

'''Vut =-Vf = -I*RA = -Vin*RA/RB'''

== Icke-inverterande förstärkare ==

[[Bild:OP_noninv.png]]

I den icke-inverterande förstärkaren är utgången kopplad till en spänningsdelare. Den delade spänningen, som ges av Vut*RB/(RA+RB), läggs till minusingången. Av den första regeln måste denna spänningen vara lika med Vin. Om man vänder lite på spänningsdelningsekvationen får man uttrycket för utspänningen.

== Mer att läsa ==

På det här sättet gör man när man räknar på OP-kopplingar. De två gyllene reglerna och vanlig kretsanalys räcker långt. Kom bara ihåg att reglerna gäller under vissa förutsättningar och är i praktiken bara användbara för återkopplade förstärkare som de i den här artikeln. Om OPn används i andra sammanhang (t.ex som komparator) gäller andra beräkningsregler. Slutligen finns det många andra källor som behandlar OP-förstärkare. Nästan alla läroböcker i analogelektronik samt ett flertal sidor på nätet.

Fil:OP noninv.png

2006-10-22T18:21:26Z

Mjjg:

Fil:OP inv.png

2006-10-22T18:04:42Z

Mjjg:

Fil:Opamp.png

2006-10-22T17:23:10Z

Mjjg:

Fil:Opamp grundkopplingar.png

2006-10-22T17:21:56Z

Mjjg:

Linjärisering

2006-10-20T07:30:17Z

Mjjg:

*Varför linjärisera?
Eftersom olinjära kretsar är besvärliga att räkna på är det ofta praktiskt att göra en linjärisering (linjär approximation). En linjärisering i elkretsteori innebär att man ersätter den olinjära komponenten man inte kan räkna på med en eller flera [[linjära komponenter]] som har liknande egenskaper (liknande spänning/ström-diagram) kring arbetspunkten (den ström/spänning som kretsen i medel har igenom/över sig). Nedan är ett exempel på hur man kan linjärisera en diod.

*Exempel
[[Bild:Linjarisering.jpg]]

I det här exemplet är vi intresserade av hur dioden beter sig när det går ungefär 10mA igenom den (arbetspunkten för dioden är alltså 10mA). Om man plottar diodens spänning (V1) och läser av i översta diagrammet kan man avläsa 723mV vid 10mA.<br>

En första ansats skulle kunna vara att ersätta dioden med ett enda motstånd (vilket görs i krets 2). Vi vill att motståndet skall ha samma spänning över sig som dioden vid 10mA. Det ger resistansen 723mV/10mA = 72.3Ohm. Motståndets kurva är V2 och plottas även det i översta diagrammet. Precis som vi förväntar oss ger motståndsaproximationen exakt samma värde i arbetspunkten men precisionen avtar snabbt när man rör sig ifrån arbetspunkten.<br>

En andra (bättre) ansats skulle kunna vara att ersätta dioden med komponenter som har U-I graf som är tangent till diodens U-I graf i arbetspunkten. En sådan koppling är koppling 3 som plottas tillsammans med dioden i nedersta grafen. Som synes stämmer denna approximation bra i ett mycket större område än den första enkla och därför att föredra. <br>

Hur beräknas då värdet på R1 och V1? Kom ihåg (eller övertyga dig om att) U-I diagrammet för ett motstånd är en rät linje genom origo med lutning R (jfr. U=R*I med räta linjens ekvation Y=KX + m). R1 är alltså lika med derivatan (lutningen) av diodkurvan i arbetspunkten (avläses numeriskt i mittengrafen). Det ger en kurva med rätt lutning, men fel höjd. För att få höjden rätt kan man sätta spänningskällan till vad m skall vara (övertyga dig om detta genom specialfallet I=0) i räta linjens ekvation. Stoppa in de tre kända (Y=0.72V, K=5.7 Ohm och X=10mA) i räta linjens ekvation för att lösa ut m (som då är vad spänningskällan skall vara).<br>

*Sammanfatning
När man räknar på [[småsignalscheman]] räknar man inte ut DC-källan V1 då den bara ger ett DC-bidrag till signalen och alla DC-bidrag redan finns med i [[arbetspunktsberäkning]]en. Småsignalsresistansen ges av R = Delta U / Delta I och inte R = U/I. Småsignalsresistansen skall läsas "Om jag höjer strömmen en gnutta Delta I så ökar spänningen med en gnutta Delta I * R". I diagrammet syns klart och tydligt varför det ger bättre resultat. Om man inte kan simulera så fås småsignalsresistansen genom att derivera [[diod]]ekvationen.

Rita kretskort

2006-10-17T11:18:09Z

Mjjg: Tips för mönsterkortslayout.

== Här följer en samling tips för mönsterkortsdesign. ==

* Gör en systemskiss. Fundera på om du skall dela upp kretsen på flera kort.
* Tänk på att kablar ofta är en styggelse, men ibland ett nödvändigt ont.
* En del program låter dig definiera regler för banbredd, avstånd mm, och ser till att dessa inte överträds medan du ritar kortet. Om du använder ett sådant program, tänk igenom vilka regler som behövs i förväg. Det är viktigt att tänka igenom det innan du placerar ut komponenter och ritar banor. Att behöva gå in och ändra i efterhand är betydligt omständigare.
* Har du ett högspänningsnät måste du ha större isolationsavstånd. Minsta isolationsavstånd finns att läsa i ELFA-katalogen under faktasidorna om mönsterkort. '''Tiodubbla gärna detta värde, nätspänning kan lätt vålla personskador och det är bättre att vara på den säkra sidan.'''
* Klocksignaler och andra högfrekventa signaler bör hållas separat från övriga signaler.
* Hur tunna får ledarna vara? - ELFA-katalogen har tabeller for olika strömmar och koppartjocklekar. Tänk på att den process du använder när du framställer kortet sätter gränserna nedåt. För utskrift på overhead och etsning "vid spisen" bör ledarbredden vara minst 0.5mm. Tunnare ledare kan göras men med större risk för att de skall etsas bort. Var beredd på att göra några försök innan du får det rätt.
* Tänk igenom hur kortet skall monteras när det är klart. Kontrollera om vissa komponenter skall sitta på en viss plats (kylning, analoga & digitala delar separerade, kontakter). Var skall fästhålen vara?
* Finns det ytor på kortet där det inte får dras banor? Kanske ett fästvinkel som ligger emot. Markera dessa.
* Använd om möjligt jordplan. Dra i så fall så få banor genom jordplanet som möjligt.
* Börja dra de banor vars placering är viktigast.
* Dra banor för stora strömmar separat från banor för små strömmar.
* Om du kan göra dubbelsidiga kort, använd bägge lagren på kortet för att göra byglar.
* När du dragit alla banor, gå igenom hela kortet noga och se om du kan förenkla dragningen.
* Se om du kan öka bredden på banor, paddar och vior. Ju bredare du kan göra dessa utan att
isolationsavstånden blir för små ju enklare är det att tillverka och bestycka kortet. Banorna håller
också bättre mekaniskt. För vanliga komponenter som motstånd och kondensatorer behöver man
sällan göra paddarna bredare än 3-4mm. Däröver blir de bara svårlödda. Gör man dem för små blir de svåra at borra. Tänk på att banorna helst skall vara 1/3-2/3 av paddarnas diameter.
* När layouten är ritad och testad, lägg om möjligt till kragar på paddar och vior.
* Om det finns plats kan det vara smart att lägga in text på kortet som förklarar anslutningar, byglar och liknande. På så sätt slipper man leta rätt på schemat när man efter ett par år behöver flytta någon bygel.
* Skriv ut layouten på papper i skala 1:1. Det är lättare at få en känsla för storlekar på så vis. Har man komponenterna kan man lägga ut dem på pappret och se att de får plats. Man kan lägga utskriften i lådan kortet eventuellt skall sitta i och se hur det passar in med anslutningar och fästen.

Ett populärt program för att rita mönsterkort är [http://www.cadsoftusa.com Eagle], vilket finns i en gratisversion som klarar tvåsidiga kort med en maxstorlek på 100*80mm.