Viskas gal prasidėjo nuo sponsorinės MAX4494AKA+T špūlės. Špūlėje kogero 2500 vienetai dvigubu operacinių stiprintuvų. Gana šlykščiam korpuse- SOT-23. Tai niekuom neišsiskiriantys stiprintuvai, kaip rašo datašytas “general-purpose operational amplifiers”, “unity-gain bandwidth
of 5MHz” ir bla bla kuri man nieko nesako, nes niekada nesimokiau ir per daug nesidomėjau aš operacinių stiprintuvų teorija. Bet praktiškai naudoju.
Taigis, turim pora “štukų” mikroschemų- reikia jas kam nors panaudoti. O kam gi, jei ne eksperimentams. Kai projektuoji PCB, dažnai lieka laisvos vietos iki standartinio dydžio, tai ko į tą vietą nesukišti tuos mikrobus.

Tačiau pradedant apie praktiką, reikia pakalbėti ir apie teoriją, ypač tiems skaitytojams kurie nesusidūrė su operaciniais stiprintuvais.

Kas yra operacinis stiprintuvas- ogi tokia analoginės elektronikos statybinė plyta, kai reikia kiek “paoperuoti” su signalu: sustiprint (tiek įtampą, tiek galią), invertuoti, susumuoti, integruoti ar diferencijuoti. Visą šitą reikalą galima padaryti su su paprastais tranzistoriais, bet kam vargti, jei pramonė pagamino šias plyteles.

Teorija:

Įtampos kartotuvas. Jis nieko nestiprina, tačiau dažnai naudojamas kaip signalo “izoliatorius”- kad vieno kaskado parametrai neįtakotų kitam kaskadui. Šio teorinio stiprintuvo įėjimo varža begalinė, išėjimo varža nulinė. Praktiškai kiek kitaip, bet arti tiesos- į MAX4494 turi tekėti nanoamperinės srovės, kad stiprintuvas pradėtu veikti. O nano amperai ir keli voltai pasiverčia į daug daug omų. Tuo tarpu išėjimas 15mA (trumpas).

(Paveiksliukai pavogti iš interneto, iš www.electronics-tutorials.ws.)

Stiprintuvas neinvertuojantis. Tai jau tikras stiprintuvas. Jo įėjimo varža didelė, išėjimo mažoka, o su rezistoriais gali nustatyti kiek kartų galima sustiprinti signalą.

Formulėje matosi vienetukas- šis stiprintuvas visada stiprina, nes koeficientas visada daugiau už vieną. Kaip matosi iš formulės, rezistorių nominalai neaiškūs: tam pačiam stiprinimui tinka ir 10k su 20k pora ir tiek pat stiprins 100k su 200k pora. Kokius rezistorius dėti? Ogi aš tiksliai nežinau, bet spėju, dėti tokius kad per daug neapkrauti stiprintuvą ir kartu per daug neprisididint varžos, nes menkiausias trugdis ta gali patekti į stiprintuvą ir iškraipyti signalą. Dar- jei jungiam kelis kaskadus be kartotuvo, reikia taip parinkti rezistorius, kad vieno kaskado rezistoriai nepakeistu kito kaskado darbo. O jei dar naudojam kondensatorius, tai atsiranda toks daiktas kaip RC grandinės pasikrovimo laikas…

Invertuojantis stiprintuvas. Su signalo invertavimu biški bėda. Minusinė koja turi varžą (toeriškai nulinę), o ir normaliam darbui (kad stiprintuvas neiškraipytų signalo) reikalingas signalo “negative feedback”, kas jungia stiprintuvo išėjimą su iėjimu. Per čia signalas irgi trumpinasi.

Kai rezistoriai vienodi, signalas tik invertuojamas. Tačiau šis stiprintuvas turi gana mažą (palyginus su neinvertuojančiu) varžą įėjime.

Pamanipuliavus rezistoriais, toks stiprintuvas gali ir sustiprinti signalą. O gal ir susilpninti.

Jei stiprintuvą pajungti be atgalinio ryšio (negative feedback), jo stiprinimas pasidaro begalinis (teoriškai), pas MAX4494 tai 110dB. Praktiškai- bet koks signalas kuris viršija ar žemiau nustatyti kitos kojeles įtampa sustiprinamas iki maitinimo šaltinio įtampos (pas rail to rail stiprintuvus). Tai gaunasi kaip detektorius, arba tiksliau palygintojas- komparatorius: Jei įtampa mažiau- išėjime 0V arba minusinė maitinimo įtampa (Vee). O jei daugiau, tai pliusas (Vcc).

.

Turint šias “kaladėles” galima pradėti konstruoti praktiškus dalykus. A, ir dar vienas nemalonus dalykas- kad lengviau dirbti su operaciniais, reikia naudoti dvigubą maitinimo šaltinį (Vcc ir Vee, kur GND yra per vidurį). Tačiau galima naudoti operacinius ir su vienu maitinimo šaltiniu, tik tada reikia naudoti virtualų GND, kuris bus per pusę itampos nuo maitino gnybtų. Tai svarbu.