Transcript 11 - Amplificatoare

Amplificatoare operaţionale
Potențiale caracteristice
Ui+ - potențialul intrării neinversoare
Ui- - potențialul intrării inversoare
Uid - tensiunea de intrare diferenţială: Ui+- Ui-;
Uicm - tensiunea de intrare de mod comun:
Uicm = 0,5[(Ui+) + (Ui-)]
E+ - tensiunea de alimentare pozitivă
E- - tensiunea de alimentare negativă
Uo - tensiunea de ieșire
Proprietăţile esenţiale ale amplificatorului operaţional ideal
A0 → – amplificare infinită în buclă deschisă
Ri → – rezistenţa de intrare infinită
Ro→0 – rezistenţa de ieşire nulă
Bf = [0,) – banda de frecvenţă infinită (-3dB, cca 29%)
GBW →∞ – produsul amplificare-bandă infinit (engl. Gain-BandWidth).
U o   AU U i 
U i  0  AU U i  U i  0
Caracteristica de frecvență a AO în buclă deschisă
A0, = 104 ... 106 sau 107 pentru AO speciale
Frecvenţa de tăiere - frecvenţa la care A0 devine unitară.
AO cu reacţie negativă are bandă de frecvenţă extinsă proporţional
cu factorul de reducere a amplificării
Conexiuni fundamentale
ale amplificatoarelor operaţionale
Conexiunea inversoare
Ad 0
Uo

   Uid  0
U id
M - punct virtual de masă
Rf
Ui
Uo
Uo
Ii   I f 


 AU  
R
Rf
Ui
R
Ri = R-
Conexiunea neinversoare
Rf
U o  Ui Ui
U o  Ui U o
If 



 1  AU  1 
Rf
R
Ui
Ui
R
AU  1 
Rf
R
Ri = x10...x100MW
Repetorul cu amplificator operaţional
R_=∞
AU=1 , Ri→∞ , Ro→0
Aplicații: adaptor de impedanţă
Sumatorul inversor cu amplificator operaţional
Rik = Ri = const. =>
Ui- = Ui+= 0;
Uo  R f
n
1
 R Uik
k 1 k 
Sumatorul echiponderal
,
 Rf 

 - factor de ponderare
 Rk  
Uo  
Rf
Ri
n
 Uik
k 1
Amplificatorul diferenţial
 Rf
U o  U o Ui   Ui  0  U o Ui   Ui  0  1 
 R
 Rf
1 
 R
Rf
 Rm


 Rm  R R


Rf
 Rm
Ui  
Ui 

R
 Rm  R
Rf 
Rm
Rm 

1 
 
Rm  R R  Rm  R 
Rf
Rm
R

Rm  R R Rm  R
 Rm R  R f R
Amplificatorul diferenţial cu impedanţă de intrare foarte mare
 Rf1 
U o1   1 
 U i1
R1 

Rf 2  Rf 1 
 Rf 2 
 Rf 2 
Uo  
U o1  Ui 2 1 

1 
Ui1  1 
Ui 2
R2
R2  R1 
 R2 
 R2 
Rf 2
Rf1=Rf2=R2-=R1-=R  U0=2(Ui2-Ui1)
Integratorul cu amplificator operaţional
i
t
Uc 
t
t
t




0
0
0
0
Ui
R
1
1 Ui
1
1
idt 
dt 
U i dt 
U i dt  U o
C
C R
RC

Derivatorul cu amplificator operaţional
dU c
Uo
Ic  C

dt
R
RC
dU i
 U o
dt
dU i
U o   RC
dt
Comparatorul cu amplificator operaţional
Stări de ieşire:
Uo = Uomax pentru Ui+ > Ui- ; Uo = - Uomax pentru Ui+ < Ui-
Pragul de sensibilitate
U ps
U o

Ad 0
Comparatorul cu histerezis
Rf
R
R
R
U + =Ui  + U o - Ui  

Uo 
Ui  
U o  Ui 
R  Rf R  Rf
R  Rf
Rf
Tensiunea de histerezis
Caracteristica de transfer
Uh = |U+ - Ui+| = (Uo+ + |Uo-|)
R
Rf
Comparatorul cu histerezis
comparație funcțională cu comparatorul elementar
Amplificatorul logaritmic
Varianta principială
Ui
U o  UT ln
 UT ln Ui  UT ln RI cs  UT ln Ui  Vos
RI cs
Vos - tensiunea de decalaj la ieşire
Aplicații:
- amplificarea semnalelor care variază într-un domeniu foarte larg
Amplificatorul logaritmic
Varianta practică
iref = Uref / R
T1 ≡ T2 (prin sortare sau cu tranzistor dual)  Ics1=Ics2
Uo = UT ln
I ref
I
= - UT ln
I
I ref
= - UT ln
Ui
+UT ln Iref
R
Amplificatorul antilogaritmic
Ui = - Ube >0;
Ic = IR = - Uo / R = Ics e
U be
UT
=> U0 = - RIcs e
Aplicații:
- amplificarea semnalelor foarte mici
- modelarea analogică a unor operaţii aritmetice
U be
UT
Surse de curent constant cu amplificator operaţional
Varianta de curent mic pentru sarcină flotantă
Is  
Uo
U
 Ii   i
Rs
R
Surse de curent constant cu amplificator operaţional
Variantă de curent mare pentru sarcină cu un terminal la Vs+
I = Uref / Rd
- Uref - tensiune de referință (constantă);
- Rd - rezistenţă etalon - traductor de curent (şunt)