7 opera ní zesilova e
- opera ní zesilova byl vyvinut v Bellových laborato ích pro ízení protiletadlové palby
První elektronkový byl vyvinut v roce 1948 G. A. Philbrichem
- název opera ní p vodn proto , že sloužil pro realizaci matematických operací: +, -, *, /,
d
, apod.
dt
- vývoj: - 40. léta elektronkové pro matematické operace
- 50. léta tranzistorové, diodové – v m ící, regula ní, automatiza ní technice
- charakteristika: - jde o zesilova e s velkým zesílením, malým rušením
- má dv signálové svorky: + neinvertující (nem ní fázi vstupního nap tí)
- invertující (m ní fázi vstupního nap tí)
invertující svorka
+ UCC
-
Ud
+
UN
UP
- UV
- UCC
- rozdílový OZ:(naprázdno – fce.zp tné vazby) –zesiluje pouze rozdíl nap tí uD mezi uD a uN
je-li uD = uP - uN pak uVo = Ao uD » Ao = zesílení bez zp tné vazby
- ideální OZ: - Ao =
» uD = 0
zesílení lze vyjád it Ao =
uVo
uD
,
p evodní charakteristika:
UVMAX ~ napájením
u VO
+ UVMAX
UD
- U VMAX
- u VO
- vstupní ofset – pro ideální OZ: je-li uN = 0, uP = 0, pak uVo = 0
- skute ný OZ: - p i nulových vstupech uN = 0, uP = 0 ; uVo 0 !
- k zajišt ní uVo = 0 musíme p ivést uDo – rozdílové nap tí – jde o vstupní
zbytkové nap tí = nap ový ofset
- uDo – závisí na teplot , na kolísaní napájecího nap tí
- vstupní a výstupní odpor
vstupní: 1) diferen ní odpor RD
iN
RD
RD
uN
p i uP = 0
iN
uN
iP
u
RD
RD
uP
p i uN = 0
iP
2) souhlasný RCM
2 RCM
iN
iP
2
uCM
iN
RCM
uCM
iP
RCM
u CM
Výstupní:
A 0u D
RV i V
+
RV
uV
uV
iV
RZ
pro ideální OZ: - vstupní odpor nekone ný
- výstupní odpor nulový
pro reálný OZ: RD 150 000
RV
1
do 1k
- frekven ní vlastnosti OZ: - p i p echodu s+ signálu ideálního OZ nedochází ke zkreslení s+
signálu
- reálný OZ se chová jako ideální se zpož ovacím lenem na
výstupu
uD
R
+
C
A = Ao ej
Bodeho diagram
A[dB]
100
A0
ideální OZ
f0
pokles o 20dB
80
60
20dB
40
reálný OZ
dekáda
20
1 10
3
2
10 10
4
10
10
5
10 10 106 log f [Hz]
6
f
- 45°
fF
- 90°
- 180°
7.1základní zapojení OZ se zp tnou vazbou
1) neinvertující:
uD
-
AN
R2
+
uP
R1
uV
uV
uP
R1 R2
R1
1
R2
R1
2) invertující:
R2
R1
i1
i
A 2
uD
AI
uV
uN
R2
R1
+
uN
uV
3) sledova signálu
U1
AN=1
- velký vstupní odpor
- malý výstupní odpor
U1
+
UV = U1
U1
4) sou tový invertující OZ
iN
i2
i1
uN
u2
u1
RN
R2
R1
uV
virtuální zem
R
i
+
uV
R(
u1
R1
u2
R2
....
uN
)
RN
5) rozdílový zesilova
RF
RF
(u B u A )
RA
jednoduše se dá ode íst nap tí
uV
RA
RB
UA
+
RA
UB
UV
u b´ = d li
6) integrátor
C
virtuální zem
u1
R
iR
2
1
u1 (t )dt
RC
UV
uC
+
U1
t
uV
iC
t
UV
- U CC
asová konstanta = RC – za jak dlouho se kondenzátor nabije
7) derivátor
R
virtuální zem
u1
iC
2
t
uV
RC
du1 (t )
dt
U1
C
iR
UV
+
Uf
t
8) komparátor = porovnává 2 nap tí
R
R
U2
+
UV
U1
uV
U CC
u1 < u 2
u 1 > u2
u1 > u2
- U CC
u1 u 2
t
u 1= u2 (pásmo cictlivosti)
nestabilní stav
u2
u1
t
uV
t
párkrát to zakmitá v bod stejného nap tí
7.2 Ochrana OZ
- ochrana napájení
+ UCC
- ochrana vstup
-
-
+
+
- UCC
-
omezení výstup ( záv sný omezova )
R
3,7V
R
+
UV
Nap tí 3V – dioda zav ená
Nap tí > 3V – dioda se otev e a propustí 0,7V, íká se tomu Záv sný omezova
Download

7 operační zesilovače - operační zesilovač byl vyvinut v Bellových