Kick Start, część 9: poznajemy wzmacniacze operacyjne małej mocy

Mike Tooley

Kursy

28 maja 2026

Nasza okazjonalna seria KickStart ma na celu ukazywanie Czytelnikom, jak wykorzystywać łatwo dostępne, niedrogie elementy i urządzenia do rozwiązywania szerokiej gamy typowych problemów w możliwie najkrótszym czasie. Każdy z przykładów i projektów może zostać zrealizowany przy użyciu gotowych podzespołów w czasie nie dłuższym niż kilka godzin. Oprócz krótkiego objaśnienia podstawowych zasad i zastosowanych technik, seria dostarczy wielu reprezentatywnych rozwiązań i przykładów wraz z wystarczającą ilością informacji, aby móc je dostosować i rozszerzyć do własnych potrzeb.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część Toc right icon

1. KickStart, część 1. Elementy przełączające MOSFET w zastosowaniach liniowych – wprowadzenie do „szwajcarskiego scyzoryka”, tranzystora 2N7000 2. KickStart, część 2. Pierwsze kroki z RFID – praca z kartami i tagami 3. KickStart, część 3. Cewki indukcyjne, czym są? 4. KickStart, część 5. Poznajemy zagadnienie kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) 5. KickStart, część 6. Poznajemy technikę DDS 6. KickStart, część 7. Łatwe początki z I²C 7. KickStart, część 8: możliwości konwersji cyfrowo-analogowej w mikrokontrolerach 8. Kick Start, część 9: poznajemy wzmacniacze operacyjne małej mocy

Niniejsza, dziewiąta część przedstawia nową generację wzmacniaczy operacyjnych o niskim poborze mocy, które mogą być używane przy napięciu zasilania poniżej 5 V.

W ostatnich latach kilku producentów układów scalonych wprowadziło na rynek wzmacniacze operacyjne – pojedyncze, podwójne i poczwórne w jednej obudowie – zaprojektowane specjalnie do pracy przy niskim napięciu i z małym poborem mocy.

Mogą one być zasilane napięciem 3,3 V oraz 5 V, zatem idealnie nadają się do użycia z nowoczesnymi mikrokontrolerami.

Rodzina wzmacniaczy MCP600x

Dobrym przykładem takich układów jest rodzina wzmacniaczy operacyjnych MCP6001/4 firmy Microchip. Układy te, niedrogie i powszechnie dostępne, zostały zaprojektowane specjalnie do użytku w zastosowaniach ogólnego przeznaczenia o niskim poborze mocy, w tym w układach przetwarzania sygnałów analogowych i wzmacniaczach pomiarowych.

Podobnie jak w przypadku wielu podobnych typów, układy rodziny MCP600x cechuje iloczyn wzmocnienia i pasma równy 1 MHz. Ich zakres napięć wejściowych i wyjściowych jest jednak – w przeciwieństwie do wielu starszych typów wzmacniaczy – rozszerzony do poziomu napięć zasilających (rail-to-rail). Nie tracą stabilności w obecności umiarkowanych obciążeń pojemnościowych i działają przy napięciach zasilania od zaledwie 1,8 V do 5,5 V. W tabeli 9.1 porównano wzmacniacze z rodziny MCP600x z kilkoma innymi popularnymi typami wzmacniaczy operacyjnych.

Zastosowania

Jako materiał do wykorzystania udostępniamy tutaj zbiór przykładowych zastosowań dla nowoczesnych wzmacniaczy operacyjnych o niskim poborze mocy. Układy te zostały zaprojektowane tak, aby były jak najprostsze w użyciu. Wszystkie z nich będą z powodzeniem działać przy zasilaniu 5 V i pobierać mały prąd. Wskazówki dotyczące zasilania podamy później.

Zaczniemy od klasycznego wzmacniacza odwracającego o stałym wzmocnieniu. Tych, którzy są słabo zaznajomieni z tematem wzmacniaczy operacyjnych, informujemy – układy te są oznaczane trójkątem mającym dwa wejścia, jedno wyjście i dwa zaciski zasilania – dodatnie i ujemne. Jedno z wejść jest oznaczone „–”, a drugie „+”. Oznaczenia te nie mają nic wspólnego z polaryzacją zasilania. Ukazują jedynie przesunięcie fazowe między odpowiednim wejściem a wyjściem. Znak „+” oznacza przesunięcie fazowe równe zero, natomiast znak „–” przesunięcie fazowe o 180° (fali sinusoidalnej; przypis redaktora). Ponieważ przesunięcie fazy o 180° oznacza odwrócenie „do góry nogami” kształtu fali, wejście „–” jest zwykle określane jako „odwracające”. Analogicznie wejście „+” jest „nieodwracające”.

Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza odwracającego jest wyznaczone przez stosunek R2 do R1. Przy podanych wartościach wynosi ono –10. Ze względu na odwracające działanie wzmacniacza, przebieg wyjściowy będzie odwrócony (przesunięty w fazie o 180°) względem wejścia – jak pokazują kolorowe przebiegi na rysunku.