Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

Átírás

1 Elektronika 2 2. Előadás Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások Irodalom - Megyeri János: Analóg elektronika, Tankönyvkiadó, U. Tiecze, Ch. Schenk: Analóg és digitális áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, B. Carter, T.R. Brown: Handbook of Operational Amplifier Applications, TI, Ron Mancini (szerk): Op Amps for Everyone, Texas Instruments, Borbély Gábor: Elektronika II, 2006

2 Műveleti erősítők kétpólusú táplálása A tápforrás szimmetriapontja földpotenciálon van. Földhöz viszonyított bemenet automatikusan földhöz viszonyított kimenetet eredményez. A bemenetet előfeszítő referencia-feszültség is erősítésre kerül, ami csökkenti a kivezérelhetőséget.

3 Műveleti erősítők kétpólusú táplálása Közös módusú bemenetet a ME elnyomja. Ez a kapcsolás a bemenet földpontját a tápegység egyik pólusához viszonyítja. Pozitív bemenő jel esetén egyáltalán nem működik.

4 Előfeszítés tervezése invertáló műveleti erősítők egypólusú táplálásához

5 Előfeszítés tervezése neminvertáló műveleti erősítők egypólusú táplálásához

6 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = +mv IN + b eset

7 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = +mv IN + b eset

8 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = +mv IN b eset

9 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = +mv IN b eset

10 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = mv IN + b eset

11 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = mv IN + b eset A dióda megakadályozza, hogy az invertáló bemenet negatív polaritást kapjon (a tápfeszültség kikapcsolásakor), ami a ME meghibásodásához vezetne.

12 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = mv IN b eset

13 Előfeszítés tervezése egypólusú tápláláshoz V OUT = mv IN b eset

14 Alapkapcsolások műveleti erősítővel A legfontosabb egyszerűsítő feltételezések: végtelen bemeneti ellenállás; végtelen feszültségerősítés A végtelen bemeneti ellenállás miatt a bemeneti áram mindkét bemeneten nulla. A végtelen szimmetrikus feszültségerősítés és véges kimeneti feszültség miatt a két bemenet között feszültségkülönbség nem lehet a műveleti erősítő a két bemenetet azonos potenciálon tartja. Negatív visszacsatolás nélkül már a zajerősítés miatt telítődik (kapcsolőként működik). Alapvető visszacsatoló hálózatok Invertáló (fázisfordító): Nem invertáló (fázistartó):

15 Feszültségkövető, leválasztó fokozat Igen magas bemeneti, alacsony kimeneti impedancia. Fázistartó (nem-invertáló) erősítő Soros feszültség-visszacsatolásnál a hurokerősítés:

16 Ofszet-csökkentés A műveleti erősítő mindkét bemenetén azonos generátor-ellenállást lát. Véges erősítésből származó hiba

17 Fázisfordító (invertáló) erősítő Az invertáló bemenet (A) virtuális földpontnak tekinthető. Véges erősítésből származó hiba (végtelen bemeneti ellenállás mellett)

18 Integráló áramkör Differenciáló áramkör

19 Fázisfordító súlyozott feszültségösszegző kapcsolás A virtuális földpont miatt az egyes bemenetek nem befolyásolják egymást. A ME ideális mivolta miatt érvényes szuperpozíció elve szerint a kimeneten az egyes bemenetek külön kiszámított hatásainak összege jeleni meg.

20 Különbségképző (differencia-erősítő) A szuperpozíció elvét alkalmazva:

21 Differencia-erősítő nagyobb bemeneti ellenállással Az invertáló bemenet alacsony ellenállását hivatott javítani. R (MW) >> R 1, R 2

22 Műszererősítő Nagy bemeneti ellenállású precíziós differencia-erősítő. Első fokozat: Második fokozat: neminvertáló pár differenciaerősítő R3 középpontja szimmetrikus jelre virtuális föld Nagy közösjel-elnyomási tényezőhöz A u1 >> A u2 (A uk1 =1).

23 Gyakorlati műveleti erősítős alapkapcsolások (National Semiconductor) Fázistartó összegző 1% hibahatárhoz a jelgenerátorok belső ellenállása 1k lehet. Nagy bemeneti ellenállással rendelkező invertáló erősítő 1% hibahatárhoz a jelgenerátor belső ellenállása 100k lehet.

24 Gyakorlati műveleti erősítős alapkapcsolások (National Semiconductor) Nagy bemeneti ellenállással rendelkező, gyors invertáló erősítő Kisebb időállandók, leválasztás feszültségkövetővel. Fázistartó váltakozóáramú erősítő

25 Gyakorlati műveleti erősítős alapkapcsolások (National Semiconductor) Differenciáló kapcsolás Integráló kapcsolás Fontos az ofszethiba minimalizálása.