Sledovač napätia je jednoducho obvod, v ktorom výstup sleduje vstup, čo znamená, že výstupné napätie zostáva rovnaké ako vstupné napätie. Je tiež bežne známy ako zosilňovač zosilňovača Unity gain alebo zosilňovač Opamp. Tu zostrojíme sledovač napätia pomocou Opamp LM741 a uvidíme, ako jeho výstup nasleduje po vstupe. Už sme o tom hovorili v našom návode Neinvertujúci operačný zosilňovač, tu ho zostavíme so skutočným hardvérom a otestujeme.
Súčasti sú povinné
- Operačný zosilňovač LM741 - 1 nos
- Potenciometer - 1 nos
- Rezistor 1k - 1nos
- Vstup 9V DC
- Napájanie zosilňovača 12V DC
- Multimetr - 2 nos
- Pripojovacie vodiče
OP-zosilňovač IC LM741
Operačný zosilňovač LM741 je jednosmerne viazaný elektronický zosilňovač vysokého napätia. Je to malý čip s 8 pinmi. Ako komparátor sa používa operačný zosilňovač IC, ktorý porovnáva dva signály, invertujúci a neinvertujúci signál. V zosilňovači IC 741 je PIN2 invertujúci vstupný terminál a PIN3 je neinvertujúci vstupný terminál. Výstupný pin tohto integrovaného obvodu je PIN6. Hlavnou funkciou tohto integrovaného obvodu je vykonávanie matematických operácií v rôznych obvodoch.
Keď je napätie na neinvertujúcom vstupe (+) vyššie ako napätie na invertujúcom vstupe (-), potom je výstup komparátora vysoký. A ak je napätie invertujúceho vstupu (-) vyššie ako neinvertujúci koniec (+), potom je výstup LOW. V tomto bezdrôtovom spínacom obvode sa LM741 používa na zabezpečenie nízko-vysokého taktovacieho impulzu pre IC 4017 vždy, keď človek prejde rukou po LDR. Viac informácií o Op-amp 741 sa dozviete tu.
Kolíková schéma LM741
Konfigurácia kolíka LM741
|
PIN Č. |
Popis kódu PIN |
|
1 |
Ofset nulový |
|
2 |
Invertujúca (-) vstupná svorka |
|
3 |
neinvertujúca (+) vstupná svorka |
|
4 |
záporné napájanie (-VCC) |
|
5 |
offset null |
|
6 |
Pin výstupného napätia |
|
7 |
kladné napájanie (+ VCC) |
|
8 |
nepripojený |
Obvod sledovača napätia a jeho práca
Ako sme už povedali, jedná sa o zosilňovač zosilnenia Unity, ktorý znamená, že zosilňovač bude mať zisk 1 a čokoľvek, čo bude napájané ako vstup, je možné prijímať ako výstup. Ďalej je uvedená schéma zapojenia obvodu sledovača napätia:
Vo vyššie uvedenom obvode sledovača napätia je premenný vstup uvedený do neinvertujúcej svorky operačného zosilňovača a invertujúca svorka má negatívnu spätnú väzbu z výstupu. Nastavením potenciometra na vstupe je možné meniť Vs na inú hodnotu v rozsahu 0-9 Vdc.
Zisk (Av) = Vout / Vin Takže, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.
Môžeme povedať, že výstup sleduje veľkosť vstupu. Pretože v obvode spätnej väzby nie sú žiadne externé komponenty a zisk je Unity (1), je tento sledovač napätia tiež známy ako Unity Gain Buffer.
Vstupná impedancia tohto operačného zosilňovača je veľmi vysoké, keď napäťový sledovač, alebo jednota zisk sa používa konfigurácie. Niekedy je vstupná impedancia oveľa vyššia ako 1 Megohm. Vďaka vysokej vstupnej impedancii teda môžeme na vstup aplikovať slabé signály a na vstupnom kolíku nebude prúdiť žiadny prúd zo zdroja signálu do zosilňovača. Na druhej strane je výstupná impedancia veľmi nízka a bude na výstupe produkovať rovnaký vstupný signál.
Obvod sledovača napätia sa používa na vytvorenie izolácie medzi dvoma rôznymi druhmi obvodov. Kvôli vysokej vstupnej impedancii je teda vstupný prúd oveľa nižší ako výstupný prúd, zatiaľ čo výstupné napätie sleduje vstupné napätie. Sledovač napätia poskytuje na svojom výstupe veľký energetický zisk. Z tohto dôvodu sa sledovač napätia použil ako vyrovnávací obvod a je možné ho použiť na izoláciu stupňov pri vytváraní viacstupňových filtrov alebo iného viacstupňového obvodu.