W6_MECH_EN.pdf

(515 KB) Pobierz
Wzmacniacz operacyjny:
Wzmacniacz różnicowy jest członem wejściowym wzmacniacza
operacyjnego, który na wyjściu zawiera dodatkowo wzmacniacz mocy.
Nazwa wywodzi się od możliwości realizacji operacji matematycznych.
Wzmacniacz operacyjny jest tak zbudowany, aby jego sposób działania w
obwodzie był określony przede wszystkim przez zewnętrzny obwód
sprzężenia zwrotnego. Ponieważ ogólnie dla dowolnego wzmacniacza z
pętlą sprzężenia zwrotnego mamy:
U
k
wy
W
K
=
=
u
U
1
+
β
⋅
k
we
W
przy czym przez U we rozumie się tu różnicę potencjałów na obydwu
wejściach wzmacniacza (tzw. napięcie różnicowe). Aby działanie układu nie
było zależne od wzmocnienia k W
samego wzmacniacza, musi być spełniony
warunek:
1
β
⋅
k W >>
1
czyli:
k W >>
β
1
K
≈ β
≠
f
(
k
)
u
W
gdyż w tym przypadku:
817170303.025.png 817170303.026.png 817170303.027.png
 
1
k W >>
Warunek: może być spełniony dla dowolnego obwodu sprzęże-
β
nia zwrotnego (czyli dla różnych wartości β ) tylko wtedy, gdy:
k
→
∞
W
W rzeczywistych wzmacniaczach operacyjnych wartość tego wzmocnienia
–
jest to wzmocnienie wzmacniacza z tzw. otwartą pętlą sprzężenia
zwrotnego – mieści się z reguły w zakresie 10 5 ÷10 7 .
Wzmacniacz jest elementem aktywnym nieźródłowym, aby mógł działać w
obwodzie zgodnie z przeznaczeniem musi być doprowadzone do jego wejść
zasilających odpowiednie napięcie zasilania. Typowe wzmacniacze
operacyjne wymagają zasilania bipolarnego (dwubiegunowe - dodatnie i
ujemne), najczęściej z zakresu ±15V (niekiedy ±12V lub ±5V), istnieją też
wzmacniacze zasilane unipolarnie (najczęściej napięciem +5V).
817170303.001.png 817170303.002.png 817170303.003.png 817170303.004.png
Wzmacniacz operacyjny jest wzmacniaczem różnicowym o dwóch
zaciskach wejściowych, tzn. wzmocnienie k W wzmacniacza z otwartą pętlą
sprzężenia zwrotnego dotyczy stosunku napięcia wyjściowego do różnicy
napięć doprowadzonych do jego wejść:
-
U
=
k
(
U
−
U
)
=
−
k
(
U
−
U
)
+
wy
W
+
−
W
−
+
U -
U wy
U +
Częściej wzmacniacz jest stosowany w układzie z jednym wejściem:
-
+
U we
U
=
−
k
⋅
U
U wy
wy
W
we
817170303.005.png 817170303.006.png 817170303.007.png 817170303.008.png 817170303.009.png 817170303.010.png 817170303.011.png 817170303.012.png 817170303.013.png
Wejście oznaczone „ + ”to wejście nieodwracające : doprowadzając sygnał
do tego wejścia na wyjściu otrzymamy sygnał o tej samej polaryzacji
(znaku) względem potencjału odniesienia (tzw. masy układu) - przy
napięciu stałym, lub o tej samej fazie – przy napięciu sinusoidalnym.
Wejście oznaczone „ - ”to wejście odwracające : doprowadzając sygnał do
tego wejścia na wyjściu otrzymamy sygnał o odwrotnej polaryzacji
względem masy układu - przy napięciu stałym, lub o przeciwnej fazie
(zmienionej o 180 ° ) – przy napięciu sinusoidalnym. Na schematach
ideowych często pomija się zaciski zasilania.
U wy
ok. +U Z
-
-U Z
U R
+
+U Z
U wy
U N
U P
U R
U
=
k
U
−
U
=
k
⋅
U
(
)
ok. -U Z
wy
W
P
N
W
R
817170303.014.png 817170303.015.png 817170303.016.png 817170303.017.png 817170303.018.png 817170303.019.png 817170303.020.png 817170303.021.png 817170303.022.png 817170303.023.png
Na charakterystyce napięciowej wzmacniacza operacyjnego można
dostrzec, że warunek k W →∞ jest spełniony tylko w bardzo wąskim
zakresie napięcia różnicowego (rzędu ułamków miliwolta); przy większych
wartościach tego napięcia wzmacniacz osiąga stan nasycenia – napięcie
wyjściowe jest w tym stanie bliskie co do modułu napięciu zasilającemu
wzmacniacz (nieco mniejsze o ok. 1÷2V). Przy nasyceniu wzmacniacz
przestaje się zachowywać jak element liniowy.
Na charakterystyce widać także tzw. napięcie niezrównoważenia –
przesunięcie charakterystyki względem zera (ang. offset), jest to wartość
napięcia różnicowego, przy której napięcie wyjściowe osiąga wartość zero.
Jeżeli wzmacniacz pracuje w obszarze liniowym charakterystyki napięcio-
wej U wy =f(U R ) (zakładamy, że wzmacniacz jest idealny), to można
przyjąć, że U R ≈0 .
Inne założenia dotyczące wzmacniacza idealnego:
• Rezystancje wejściowe nieskończenie wielkie tzn. R we+ →∞ , R we- →∞
(w praktyce 10 6 ÷10 9 Ω) ;
• Rezystancja wyjściowa zerowa R wy → 0 (w praktyce kilkanaście do
kilkadziesiąt Ω ).
817170303.024.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin