Du er her: Forside » Guider » LF353N JFET-op-amp: forstå feedback med en forstærker på ×10
En operationsforstærker (op-amp) er byggeklodsen bag forstærkere, filtre, buffere og sensorinterfaces. LF353N rummer to op-amps med JFET-indgange i en almindelig 8-benet DIP-pakke, så den passer direkte i et breadboard. Guiden forklarer, hvad en op-amp gør, hvordan to modstande bestemmer forstærkningen, og følger ét spændingstrin gennem kredsløbet fra start til slut.
En op-amp har to indgange, en ikke-inverterende (+) og en inverterende (−), og én udgang. Den forstærker forskellen mellem de to indgange enormt meget: LF353 har en åbensløjfe-forstærkning på mindst 25 000 gange (25 V/mV) og typisk 100 000 gange. Uden noget ekstra vil selv et par millivolts forskel derfor sende udgangen helt op eller ned mod forsyningen.
Tricket er negativ feedback: en modstand fører en del af udgangsspændingen tilbage til den inverterende indgang. Så snart udgangen bevæger sig, modvirker den den forskel, der satte den i gang. Udgangen finder derfor selv det punkt, hvor de to indgange er næsten lige store. Den regel – med feedback holder op-ampen sine to indgange på samme spænding – er nøglen til at forstå næsten alle op-amp-kredsløb.
LF353's indgange er JFET-transistorer. De trækker kun ekstremt lidt strøm (typisk 50 pA indgangs-biasstrøm), så kilder med høj impedans belastes næsten ikke. Prisen er en indgangs-offsetspænding på op til 10 mV ved 25 °C, som forstærkes sammen med signalet.
LF353N er en dobbelt op-amp med standard-pinout for dobbelte op-amps i 8-benet DIP (samme som LM1558). Begge forstærkere deler forsyningsbenene:
Vi bruger op-amp A som inverterende forstærker. Den ikke-inverterende indgang (ben 3) går til GND. Signalet kommer ind gennem Rin = 10 kΩ til den inverterende indgang (ben 2), og Rf = 100 kΩ fører udgangen (ben 1) tilbage til samme ben 2. Kredsløbet forsynes med ±12 V: +12 V på ben 8, −12 V på ben 4 og fælles GND. Hver forsyning får en 100 nF-kondensator til GND tæt på chippen.
Forstærkningen er −Rf/Rin = −100 kΩ / 10 kΩ = −10. Minustegnet betyder, at udgangen vender signalet: +0,5 V ind giver −5 V ud. Kredsløbets indgangsimpedans er Rin = 10 kΩ, fordi ben 2 holdes på 0 V. Båndbredden bliver cirka GBW / (1 + Rf/Rin) = 4 MHz / 11 ≈ 360 kHz (typisk), og indgangs-offset på højst 10 mV forstærkes med 11, så udgangen kan ligge op til ca. 110 mV ved siden af 0 V uden indgangssignal.
Byg forstærkeren med ±12 V fra to laboratorieforsyninger eller en dobbelt forsyning. Tænd først for forsyningerne, når chippen sidder rigtigt vendt. Mål med et multimeter: 0 V ind giver tæt på 0 V ud, og +0,5 V fra en spændingsdeler giver omkring −5 V.
Ikke-inverterende forstærker: Signalet går direkte til +indgangen, og en modstand Rg går fra −indgangen til GND, mens Rf stadig forbinder udgangen med −indgangen. Forstærkningen er 1 + Rf/Rg (fx 1 + 100 kΩ/10 kΩ = 11), signalet vendes ikke, og kilden ser JFET-indgangens meget høje impedans.
Spændingsfølger (buffer): Forbind udgangen direkte til −indgangen og send signalet ind på +indgangen. Forstærkningen er 1, men en svag kilde kan nu drive en tung belastning. Det er også den sikre måde at parkere en ubrugt op-amp på, som i diagrammet ovenfor.
Enkeltforsyning: LF353 kan køre på fx 0/24 V, men så skal signalerne ligge omkring en midtspænding lavet med en spændingsdeler, og hverken indgange eller udgang kommer i nærheden af 0 V. Har du kun 5 V, er LF353 det forkerte valg – den har brug for mindst ±6 V (12 V i alt) for at virke normalt.
Inde i en 555-timer sidder komparatorer – en slags op-amp uden feedback; se guiden til LMC555 CMOS-timeren. Vil du vise et forstærket lydsignal på en LED-skala, forklarer guiden til LM3916N-niveaumeteret, hvordan en ti-trins LED-driver læser en spænding.
Den lagerførte del er National Semiconductor LF353N: LF353 i 8-benet plastik-DIP (National ”N”-pakke, svarer til TI's PDIP-pakke ”P”), 0 til 70 °C, nyt gammelt lager (NOS). Pinout, forsynings-, indgangs- og udgangsgrænser, slew rate, GBW og applikationsnoter er kontrolleret mod TI-databladet LF353-N, SNOSBH3F (revideret marts 2013).
Se LF353N-produktsiden · Læs TI-databladet
Vi bruger cookies for at give dig den bedst mulige oplevelse på iMania.dk. De givers os også mulighed for at analysere hvordan brugere anvender siden, så vi kan forbedre den for dig. Persondatapolitik