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_AO100000
vo  AV _ AO  vID

VSAT  viD  0
vo  


V
viD  0
 SAT
tensiune_ saturatie_ pozitiva: VSAT   VCC  1V 
tensiune_ saturatie_ negativa: VSAT   VEE  1V 
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. 10sin(t) [uV]
b. 10sin(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. 10sin(210t) [mV]
b. 10  sin(210000t) [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=2Vo
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!