Transcript v I - ETTI
Curs 09 Introducere în Amplificatoare Operaţionale Structura internă a unui amplificator operaţional – LM741 “+” alimentare Intrari Intrari Ieşire “-” alimentare Amplificatoare operaţionale - capsule. Simbolul amplificatorului operaţional; mărimi electrice intrare neinversoare VCC + ieşire viD vI + _ v intrare I inversoare v0 VEE vI+ = tensiunea aplicată pe intrarea neinversoare vI_ = tensiunea aplicată pe intrarea inversoare vID= vI+- vI_ = tensiune de intrare diferenţială v0 = tensiunea de ieşire VCC = tensiunea de alimentare pozitivă VEE = tensiunea de alimentare negativă Defazajul dintre tensiunea de ieşire şi tensiunile de intrare la amplificatorul operaţional + VCC _ + + _ vI + _ vI- + _ + _ v0 VEE defazajul defazajul dintre dintre tensiunea tensiunea de de ieşire ieşire vv00 şişi tensiunea tensiunea de de intrare intrare vvII+_ aplicată pe intrarea neinversoare = 00 (semnalele sunt în fază). inversoare = 1800 (semnalele sunt în opoziţie de fază). Formele de undă pentru cazul în care semnalul de ieşire şi cel de intrare sunt defazate cu 00, respectiv 1800. Tensiune intrare vI_+ 0 + _ 2 + _ Defazajul Tensiune ieşire v0 0 de+ 1800 _ + + + _ _ _ 0 () faţă defazaj180 000==alternanţa acelaşi momentde cu180 alternanţa defazaj alternanţapozitivă pozitivăaasemnalului semnalului de deieşire ieşire “apare” “apare”în după o întârziere pozitivăalternanţei a semnalului de intrare de momentul “apariţiei” pozitivă a semnalului de intrare Caracteristica de transfer (de funcţionare) a AO-ului. tg=AVAO ecuaţia de funcţionare în regiunea liniară: ecuaţia de funcţionare în regiuneade saturaţie: AV_AO100000 vo AV _ AO vID VSAT viD 0 vo V viD 0 SAT tensiune_ saturatie_ pozitiva: VSAT VCC 1V tensiune_ saturatie_ negativa: VSAT VEE 1V Problemă: Se consideră un AO pentru care tensiunile de alimentare au valorile +15V, respectiv -15V, care are o amplificare în tensiune AV_AO=100000. Se cere: a. Să se determine domeniul de valori a tensiunii de intrare diferenţiale vID pentru care amplificatorul operaţional lucrează în regiunea liniară. b. Să se determine valoarea tensiunii de ieşire dacă pe intrarea neinversoare se aplică o tensiune de valoare 50uV, iar pe intrarea inversoare se aplică o tensiune de valoare: a. 0V; b. 550uV c. Să se determine tensiunea de ieşire a AO-ului şi să se deseneze forma de undă a acestei tensiuni dacă pe intrarea inversoare tensiunea este 0V, iar pe intrarea neinversoare se aplică o tensiune sinusoidală: a. 10sin(t) [uV] b. 10sin(t) [mV] Caracteristica de frecvenţă a AO-ului. frecvenţa superioară a AO-ului frecvenţa unitate a AO-ului Problemă: Se consideră un AO pentru care tensiunile de alimentare au valorile +10V, respectiv -10V şi caracteristica de frecvenţă din figura de mai jos. Se cere: Să se determine tensiunea de ieşire a AO-ului şi să se deseneze forma de undă a acestei tensiuni dacă pe intrarea inversoare tensiunea este 0V, iar pe intrarea neinversoare se aplică o tensiune sinusoidală: a. 10sin(210t) [mV] b. 10 sin(210000t) [mV] Limitări introduse de AO în regim variabil de semnal mare slew-rate (SR) = furnizează informaţii despre valoarea variaţiei maxime a tensiunii de la ieşirea amplificatorului pe care acesta o poate avea într-o microsecundă v 0 SR t V s frecvenţa maximă = frecvenţa până la care AO-ul poate păstra nedistorsionată o tensiune de o anumită amplitudine Vo f MAX SR MHz 6.28 v O _ MAX VoMAX=2Vo Problemă: Se consideră un AO pentru care, în urma măsurătorilor, se constată că tensiunea de ieşire poate genera un salt de 10V în 20us. Să se determine frecvenţa maximă fMAX a AO-ului pentru cazul în care amplitudinea tensiunii de ieşire a acestuia ar trebuie să fie 5V. Ce se întâmplă cu forma de undă a tensiunii de ieşire, dacă frecvenţa acesteia are valoarea: a. f=1kHz b. f=10kHz Modelul ideal al amplificatorului operaţional – relaţii utilizate în aplicaţii i+ i- vI+ + _ vI - v0 1. i+ = 0 şi i- = 0 (Rezistenta de intrare a AO-ului=) 2. dacă amplificatorul operaţional are REACŢIE NEGATIVĂ atunci: vI+ = vI3. Rezistenta de iesire a AO-ului = 0 => AO-ul = generator ideal de tensiune 4. AO-ul este un element de circuit liniar!