Operationsförstärkaren

Jag sa ju att jag skulle beskriva lite mer grundligt hur operationsförstärkaren fungerar och här kommer det! Visst, det låter kanske som onödigt vetande om nån komponent som aldrig används, men så är det verkligen inte.

Operationsförstärkaren (opampen) är egentligen en färdig krets av en massa motstånd och transistorer. Men eftersom denna krets är så välanvänd levereras den färdig i en IC-krets, så därför ser man oftast opampen som en enskild komponent istället för en sammansättning av flera.

Det interna kopplingschemat av en operationsförstärkare.

Hur operationsförstärkaren fungerar internt är egentligen ointressant då man tillämpar dess funktion som en enskild komponent.

En operationsförstärkare monterad i en såkallad DIP-inkapsling

Hur en opamp fungerar är egentligen ganska så enkelt. En spänning läggs mellan ben 7 och 4 (med den mest positiva på ben 7). En mätspänning läggs då mellan ben 2 och 3. Om spänningen på ben 2 är högre än ben 3 släpps spänningen från bend 7 ut på ben 6. Om spännignen på ben 3 är högre än ben 2 släpps spännignen från ben 4 ut på ben ut på ben 6.

Det är det som händer i egentligen är att signalen från en 2 och 3 förstärks några hundratusen gånger (några miljoner gånger har jag också läst nånstans), men eftersom spänningen på ben 4 och 7 sällan skulle räcka till blir det snarare att spänningen släpps igenom obehindrat.

Så hur operationsförstärkaren fungerar är ganska så enkelt, men hur man kan tillämpa den är är nästan oändligt! Här passar faktiskt den gamla klyschan "det är bara fantasin som sätter gränser" perfekt!

Genom att loopa utgången till ben 2 kommer opampen att mata sig själv om ben 2 från en spänningspuls som är högre. Då kommer utgången mata ingången med spänning så att utgången fortsätter att släppa ut signal fastän insigalen är avstängd. Detta fortsätter ända till ben 3 får högre spänning än ben 2 eller spänningen bryts helt i kretsen.

En annan sak man kan göra är att göra en enkel AB-förstärkare. Då loopar man utgången till ben tre istället. Då blir inspänningen lika hög som utspänningen men om man bromsar loopen med ett motstånd eller en spännigsdelare så får man en förstärkning. Om man även ger positiv och negativ spänning på ben 4 och 7 får man en hel signalvåg.

I teorin fungerar detta som en klass D-förstärkare då den teoretisk växlar mellan 0 och full spänning. Men eftersom svägningsfrekvensen inte bromsas av nån styrklocka blir den så hög att den istället "flyter" över ljuvågen. Hur man gör en klass C-förstärkare tänkte jag förklara en annan gång.

På samma sätt kan man göra en klass C-förstärkare då ben 3 får en konstant och låg spänning (0.1V tex) och signalen in matas på ben 2. Skulle då signalen vara förorenad av störningar blir den något renare och kan sen förstärkas med en vanlig transistor.

Detta var bara några få saker man kan göra med operationsförstärkare. Man kan bygga VU-mätare och till och med 8bitars-ljudeffekter rent analogt! Man kan bygga analoga räknare och på olika sätt jämföra signaler för att få ut en helt annan signal. Faktum är att jag faktiskt inte hittat ett enda kopplingschema på MFOS där operationsförstärkaren inte används. Det om nåt säger väl hur oumbärlig den faktiskt är.