Hoe werken operationele versterkers in een circuit? Ontdek de basisprincipes van operationele versterkers en hun essentiële rol in elektrische schakelingen.
Hoe werken operationele versterkers in een circuit?
Een operationele versterker, vaak aangeduid als op-amp, is een essentieel onderdeel in de elektronica, vooral in de wereld van analoge signalen. Het is een geïntegreerd circuit dat wordt gebruikt om elektrische signalen te versterken. In dit artikel leggen we uit hoe operationele versterkers werken en hoe ze in een circuit worden toegepast.
Wat is een operationele versterker?
Een operationele versterker is een hoog versterkend elektronisch spanningsversterkingsapparaat met een differentiële ingang en meestal een enkele einduitgang. De belangrijkste eigenschap van een operationele versterker is dat deze zeer hoge versterking biedt, wat betekent dat zelfs een klein verschil tussen de ingangsspanningen resulteert in een grote uitgangsspanning.
Basiswerking van een operationele versterker
Een operationele versterker heeft drie hoofdpoorten:
Het basiswerkingsprincipe van een op-amp is dat deze het verschil versterkt tussen de twee ingangsspanningen (V+ en V–). Dit verschil wordt de differentiële spanning genoemd. De uitgangsspanning (Vout) kan worden gegeven door de formule:
Vout = A(V+ – V–)
Hierbij is A de open-loop versterkingsfactor van de op-amp, die zeer groot is, wat typisch in de orde van 105 tot 107 kan liggen.
Gebruik van operationele versterkers in circuits
Het meest voorkomende gebruik van een operationele versterker in een circuit is in de gesloten-lusconfiguratie. Enkele van de veelvoorkomende toepassingen omvatten:
Niet-inverterende versterker
Een niet-inverterende versterker versterkt de ingangsspanning zonder de fase te inverteren. De configuratie is als volgt:
De versterkingsfactor G voor een niet-inverterende versterker wordt gegeven door:
G = 1 + (Rf / Rin)
Waar Rf en Rin de waarden van de terugkoppelweerstand en de invoerweerstand zijn.
Inverterende versterker
Een inverterende versterker doet het tegenovergestelde van een niet-inverterende versterker; het versterkt de ingangsspanning terwijl de fase wordt geïnverteerd. De configuratie is als volgt:
De versterkingsfactor G voor een inverterende versterker wordt gegeven door:
G = – (Rf / Rin)
Dergelijke configuraties van op-amps vormen de basis voor vele complexe elektronische systemen die in de ontwikkelde technologieën van vandaag worden gebruikt.
Conclusie
Operationele versterkers zijn multifunctionele bouwstenen die essentieel zijn voor vele analoge toepassingen. Hun vermogen om spanningen te versterken en hun veelzijdigheid in verschillende configuraties maakt hen onmisbaar in moderne elektronica. Door deze fundamentele concepten te begrijpen, kunt u de werking van veel elektronische circuits beter begrijpen en toepassen.
Summary
