MUNKAANYAG. Dr. Nemes József. Műveleti erősítők - műveleti erősítők alkalmazása II. A követelménymodul megnevezése:



Hasonló dokumentumok
1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

Mûveleti erõsítõk I.

M ű veleti erő sítő k I.

Ideális műveleti erősítő

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Analóg áramkörök Műveleti erősítővel épített alapkapcsolások

Elektronika laboratóriumi mérőpanel elab panel NEM VÉGLEGES VÁLTOZAT! Óbudai Egyetem

Elektronika 11. évfolyam

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

1. A mérés tárgya: Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék D524. Műveleti erősítők alkalmazása

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Elektronika Oszcillátorok

Elektronika I. Gyakorló feladatok

Műveleti erősítők alapkapcsolásai A Miller-effektus

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Műveleti erősítők. 1. Felépítése. a. Rajzjele. b. Belső felépítés (tömbvázlat) c. Differenciálerősítő

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

Elektronika 1. (BMEVIHIA205)

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

1. ábra A visszacsatolt erősítők elvi rajza. Az 1. ábrán látható elvi rajz alapján a kövezkező összefüggések adódnak:

Műveleti erősítők alapkapcsolásai A Miller-effektus

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

<mérésvezető neve> 8 C s z. 7 U ki TL082 4 R. 1. Neminvertáló alapkapcsolás mérési feladatai

Áramkörszámítás. Nyílhurkú erősítés hatása

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Áramgenerátorok alapeseteinek valamint FET ekkel és FET bemenetű műveleti erősítőkkel felépített egyfokozatú erősítők vizsgálata.

1. ábra A Wien-hidas mérőpanel kapcsolási rajza

A felmérési egység kódja:

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Wien-hidas oszcillátor mérése (I. szint)

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Műveleti erősítők - 2. rész

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Versenyző kódja: 7 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

MÉRŐERŐSÍTŐK EREDŐ FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉSE

MUNKAANYAG. Bellák György László. Mechatronikai elemek. A követelménymodul megnevezése: Mechatronikai elemek gyártása, üzemeltetése, karbantartása

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK)

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Egyszerű áramkör megépítése és bemérése

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők. Alapkapcsolások műveleti erősítővel.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika Előadás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők felépítése, ideális és valós jellemzői

Az ideális feszültségerősítő ELEKTRONIKA_2

1. ábra A Wheatstone-híd származtatása. és U B +R 2 U B =U A. =0, ha = R 4 =R 1. Mindezekből a hídegyensúly: R 1

Versenyző kódja: 31 15/2008. (VIII. 13) SZMM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Attól függően, hogy a tranzisztor munkapontját melyik karakterisztika szakaszon helyezzük el, működése kétféle lehet: lineáris és nemlineáris.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Békéscsabai Kemény Gábor Logisztikai és Közlekedési Szakközépiskola "Az új szakképzés bevezetése a Keményben" TÁMOP

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A/D és D/A konverterek vezérlése számítógéppel

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsoló-üzemű tápegységek

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

AUTOMATIKAI ÉS ELEKTRONIKAI ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

Analóg-digitál átalakítók (A/D konverterek)

Zh1 - tételsor ELEKTRONIKA_2

ÁLTALÁNOS SZENZORINTERFACE KÉSZÍTÉSE HANGKÁRTYÁHOZ

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép

Elektronika II. 5. mérés

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép

1.zh Kösse össze a két oszlop egy-egy összetartozó fogalmát! pozitív visszacsatolás

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila 2007 március 27

Műveleti erősítők - Bevezetés

Gingl Zoltán, Szeged, :47 Elektronika - Műveleti erősítők

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. V. Félvezető diódák

BUDAPESTI MŰSZAKI FŐISKOLA KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR AUTOMATIKA INTÉZET ELEKTRONIKA MINTAPÉLDÁK

Átírás:

Dr. Nemes József Műveleti erősítők - műveleti erősítők alkalmazása II. MNKAANYAG A követelménymodul megnevezése: Elektronikai áramkörök tervezése, dokumentálása A követelménymodul száma: 097-06 A tartalomelem azonosító száma és célcsoportja: SzT-04-50

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. ESETFELVETÉS MNKAHELYZET Feszültség detektor készítése Készítsünk egy olyan egyszerű feszültség detektort, amelyik kijelzi, mégpedig úgy, hogy pozitív bemenő feszültségnél egy piros LED világítson, míg a negatív bemenő feszültséget zöld színű LED jelezze. Milyen megoldások jöhetnek szóba? MNKAANYAG Mielőtt a konkrét probléma megoldást megvalósítanánk, tekintsük át a műveleti erősítők lehetséges alkalmazásait, a teljesség igénye nélkül.

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. SZAKMAI INFOMÁCIÓTATALOM A műveleti erősítőket általános célra tervezték, a kivitelezésüknél az ideális erősítő alapjellemzőit igyekeztek megvalósítani. Kedvező tulajdonságaik széleskörű, gyors elterjedést és alkalmazást tettek lehetővé. Egyes típusaikat speciális célokra alakították ki, így az építendő (tervezendő) áramkör számára a paraméterek ismeretében tudjuk kiválasztani a megfelelő típust. A műveleti erősítőket főleg hangfrekvenciás erősítőkben, DC erősítő kapcsolásokban, komparátorokban, aktív szűrőkben, oszcillátorokban, integráló és differenciáló áramkörökben, feszültségszabályozókban, egyenirányító kapcsolásokban, elektronikus mérőkapcsolásokban alkalmazzák. A műveleti erősítők alapkapcsolásai A kapcsolásokban a műveleti erősítőket ellenállásokkal és kondenzátorokkal kell kiegészíteni. A műveleti erősítők általában ideális erősítővel modellezhetők, amelyeknek végtelen nagy A 0 erősítési tényezője, nagy Z be bemeneti impedanciája, és igen kicsi Z ki kimeneti ellenállása van. A kapcsolás áttekinthetősége érdekében nem ábrázolják az áramellátás, a nullpont- és a frekvenciakompenzáció kivezetéseit.. Invertáló- (fázisfordító) erősítők Az invertálóerősítőként működő kapcsolással az be feszültségből ellentétes előjelű és megnövelt vagy csökkentett abszolút értékű feszültséget állítanak elő. Ehhez a műveleti erősítőt visszacsatoló ellenállással és bemeneti ellenállással egészítik ki. Az igen kis I nyugalmi bemeneti áram okozta feszültségeltolás a neminvertáló bemenet és a föld közé iktatott 3 ellenállással kompenzálható. Ennek értéke célszerűen 3 ~ x. Sok esetben 3 elhagyható és a neminvertáló bemenetet közvetlenül a földre kötik. MNKAANYAG

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II.. ábra. Invertálóerősítő A differenciabemeneteken lévő feszültség az ki kimeneti feszültséghez képest igen kicsi, mivel az erősítés igen nagy. Az I nyugalmi bemeneti áram szintén igen kicsi. Az S áramösszegzési pont ezért gyakorlatilag a bemeneti és a kimeneti feszültséghez hasonlóan a közös pont potenciálján van. I 0 közelítéssel az S áramösszegzési pontba folyó áramok összege I +I =0, azaz I =-I. Az I bemeneti áram ebből következően az ellenálláson keresztül továbbfolyik az erősítő kimenetre. Ebből a kimeneti feszültség ki I. MNKAANYAG 3

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II.. ábra. Helyettesítőkép a kimeneti feszültség számításához 0 közelítéssel az I bemeneti áram csak be és értékétől függ, azaz I, akkor a kimeneti feszültség k i be. be I. Ha I =- Az ellenállásokkal kiegészített műveleti erősítők feszültségerősítése tehát azonos az / ellenállás-aránnyal. A képletben szereplő negatív előjel fázisfordítást jelent. Példa: Az be mérőjelfeszültség ±.5V, ezt ±0V-ra kell felerősíteni. A jelforrás terhelőellenállása 0 kω-nál nagyobb vagy azzal egyenlő. Határozzuk meg a kapcsolás ellenállásait!. Neminvertáló erősítők MNKAANYAG Neminvertáló erősítők esetén a bemeneti és a kimeneti feszültség előjele azonos. Az be bemeneti feszültséget soros ellenállással kapcsoljuk a neminvertáló bemenetre. Ez az igen kis I nyugalmi bemeneti áram okozta feszültségeltolást csökkenti, és sok esetben elhagyható. Az I be bemeneti áram a műveleti erősítő nagy ellenállású bemenete miatt szintén igen kicsi. 4

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Az be feszültséget előállító feszültséggenerátor ezért gyakorlatilag terheletlen. Az ki kimeneti feszültséget az visszacsatoló ellenálláson keresztül vezetik vissza az invertálóbemenetre. I 0 közelítéssel az I be bemeneti áram az ellenálláson keresztül továbbfolyik a föld felé. A nagy feszültségerősítési tényező miatt 0 közelítéssel ki I és I be. Mivel I =I, tehát a kimeneti feszültség ki be. - ki kimeneti feszültség, - be bemeneti feszültség, 3. ábra. Neminvertáló erősítő MNKAANYAG - visszacsatoló ellenállás, - bemeneti ellenállás. 3. Impedanciaváltók Az impedanciaváltók (feszültségkövetők) esetében az ki kimeneti feszültség azonos az be bemeneti feszültséggel. Az eredő kapcsolás bemeneti ellenállása olyan nagy, hogy az be bemeneti feszültség gyakorlatilag terheletlen, a kimeneti ellenállás pedig nagyon kicsi. Ezeket a követelményeket a neminvertáló módban működő műveleti erősítő teljesíti, ahol a visszacsatoló ellenállás =0 és =. 5

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 4. ábra. Impedanciaváltó A műveleti erősítő nagy feszültségerősítési tényezője következtében igen kicsi ki és be értékéhez képest, így a kimeneti feszültség ugyanakkora lesz, mint a bemeneti feszültség. 4. Összegzőerősítő Az összegzőerősítőként használt műveleti erősítő több feszültség összeadását és erősítését végzi, tehát egyidejűleg több bemenet vezérli. 0 és I 0 közelítéssel: be I be ; be I be ; be3 I be3 ; 3 MNKAANYAG ki I ; I I be I be... I ben Az egyes bemeneti feszültségek erősítése a bemeneti ellenállásoknak megfelelően különböző mértékű lehet. 6

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Az összegzőerősítő kimeneti feszültsége: ki be 5. ábra. Összegzőerősítő három feszültségre be... n ben MNKAANYAG Példa: Számítsa ki az és ellenállást két mérőfeszültség összeadásához! be =V és be =0. V. Az be mérőfeszültséget az be -hez képest ötször nagyobb mértékben kell erősíteni. A kimeneti feszültség -6V, a visszacsatoló ellenállás 0 kω legyen. Megoldás: A - ki feszültség az be be... képletből számítható. Mivel be -t ötször nagyobb mértékben kell erősíteni, értéke ötöde kell legyen -nek. 7

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. k i be 0k 0k 0k 6V V 0.V.5V 5 be.5k 5 500 Így olyan analóg számológépet hozhatunk létre, amely három feszültség lineáris kombinációját (súlyozott összegét) számítja ki. 5. Kivonóerősítő A kivonóerősítő kimenetén a feszültség a két bemenetei feszültség különbségével arányos. A kivonóerősítőket leggyakrabban mérőjelfeszültség erősítésére használják, ahol az d feszültségnek potenciál-függetlennek kell maradnia. Ebben az esetben mindkét bemeneti ellenállást azonos értékűre kell választani, a neminvertáló bemenet és a föld közé kötött ellenállás értéke pedig azonos a visszacsatoló ellenállás értékével. 0 és I 0 közelítéssel: I I I I be be 3 k i 3 be be 3 3 I be 3 I be 3 ; ; 3 ki Az egyenletek kivonásával: be ki be 0 3 ki. 3 ( be 3 ; be ) ha MNKAANYAG d. 8

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. - ki kimeneti feszültség, 6. ábra. Kivonóerősítő - d a bemeneti differnciafeszültség, - visszacsatoló ellenállás, - = = bemeneti ellenállások. ki d. Feszültségek kivonására a kivonóerősítő helyett gyakran használják az összegzőerősítőt úgy, hogy a kivonandó feszültségeket előzőleg invertálják. MNKAANYAG 9

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 6. Differenciáló erősítő Differenciáló kapcsolásban a kimeneten csak akkor van feszültség, ha a bemeneti feszültség megváltozik. A differenciáló erősítő bemeneti impedanciaként C kondenzátort tartalmaz. Ezen a kondenzátoron át csak a bemeneti feszültség változásakor folyik áram. A visszacsatoló-ellenállás az invertálóerősítőhöz hasonlóan valós ellenállás. Ha a differenciáló erősítő bemenetére négyszögjelet kapcsolunk, akkor minden feszültségváltozásakor tűimpulzus jelenik meg a kimeneten. Azonos meredekséggel növekvő bemeneti feszültség állandó. Szinuszjel esetén a kimenőjel szintén szinusz alakú, de fázisa 90 o -kal eltolt és amplitúdója f f 0 frekvencián nagyobb, f<f 0 C frekvencián kisebb, mint a bemenőjelé. A differenciálóerősítő felüláteresztő tulajdonságú. MNKAANYAG 7. ábra. Differenciálóerősítő kapcsolása 0

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Az analóg számítógépek mellett differenciáló áramköröket használnak még például a szabályozástechnikában olyan helyeken, ahol egy folyamatot jellemző tulajdonság megváltozása nem szabad, hogy túllépjen egy határértéket (pl. hőtágulás miatt a hőmérsékletemelkedés sebessége egy kazánban). Ilyenkor a kimeneti egyenfeszültséget egy komparátorra (feszültség összehasonlítóra) kötik, ami a beállított maximális szint elérésekor vészjelet aktivál, vagy beavatkozást indít el. 8. ábra. Erősítési tényező MNKAANYAG

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 7. Integrálóerősítő 9. ábra. Integrálóerősítő kapcsolás Integrálókapcsolásban bemeneti ellenállásként valós ellenállást, visszacsatoló elemként C kondenzátort alkalmaznak. Az ellenálláson átfolyó I be áram az áramösszegzési ponton áthaladva a kondenzátoron is átfolyik, és azt az ki kimeneti feszültségre tölti fel. Az ki kimeneti feszültség arányos az be bemeneti feszültség és az idő szorzatával. Négyszögjel esetén háromszögjelet kapunk a kimeneten. Szinuszos jel esetén a kimenőjel szintén szinusz alakú, de fázisa 90 o -kal eltolt és amplitúdója f f 0 frekvencián kisebb, C MNKAANYAG f<f 0 frekvencián nagyobb, mint a bemenőjelé. Az integrálóerősítő aluláteresztő tulajdonságú.

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Az integráló áramkör egy tipikus alkalmazási területe a nukleáris technikában a besugárzási szint, vagy a dózis mérése egy proporcionális detektor jelei alapján. Mint tudjuk, egy sugárzásból elnyelt dózis a detektor által átalakított beütésekből származó impulzusok időbeli integrálja. Azonos dózis létrejöhet hosszú idő alatt kis intenzitású, és rövid idő alatt nagy intenzitású sugárzásból is. E két esetben a kimeneti feszültség meredeksége különböző, de végeredményben a feszültség szintje azonos lesz. Az integrátor tehát figyelembe veszi a bemeneti jel intenzitását és időtartamát is, és ezek alapján generálja a kimeneti jelet. 8. Komparátor 0. ábra. Erősítési tényező MNKAANYAG A komparátorral (összehasonlítóval) egy ismeretlen x feszültség viszonyítható egy ismert ref referenciafeszültséghez. x > ref esetén a műveleti erősítő teljesen kivezérlődik, és kimenetén a maximális pozitív feszültség jelenik meg. Két antiparallel módon kapcsolt Z- diódával a feszültségtartomány a kívánt határokon belül tartható. Az x feszültségnek egy nagyon kis bemeneti feszültséggel nagyobbnak vagy kisebbnek kell lennie, mint ref. értéke μv körüli vagy kisebb. 3

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Sok kapcsolásban, pl. a szabályozástechnikában kétpont-szabályozás esetén a komparátornak meghatározott diff kapcsolási feszültségkülönbség esetén kell átbillennie. Az diff kapcsolási feszültségkülönbség pozitív visszacsatoló ellenállással biztosítható. Minél kisebb az pozitív visszacsatoló ellenállás, annál nagyobb az diff kapcsolási feszültségkülönbség. 9. Áram-feszültség átalakító. ábra. Komparátor Az áram-feszültség átalakítóval az I be áram gyakorlatilag hibamentesen átalakítható vele arányos ki jelfeszültséggé. A műveleti erősítő bemeneti feszültségesése a nagy feszültségerősítési tényező miatt (pl. A 0 =00000) elhanyagolhatóan kicsi ki -hez képest. A műveleti erősítő igen nagy bemeneti ellenállása miatt (pl. 0 9 Ω) az I áram elhanyagolható MNKAANYAG az átalakítandó I be áramhoz képest. Például I =-0.μA esetén ki =V a jelfeszültség, ha =MΩ. Ez a feszültség állandó egészen a műveleti erősítő megengedhető terhelőáramáig, ami általában 0 ma. 4

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II.. ábra. Áram-feszültség átalakító - ki a kimeneti feszültség, - I be a bemeneti áram, ki k I be - k a visszacsatoló ellenállás. Az áram-feszültség átalakító kimeneti feszültsége a bemeneti árammal arányos. 0. Feszültség-áram átalakító A feszültség-áram átalakítónál az Iki kimeneti áram arányos az be bemeneti feszültséggel. A kimeneti áram független az t terhelő-ellenállás értékétől, de csak olyan lehet, hogy a műveleti erősítő kimeneti feszültsége ne lépje túl a megengedett értéket. MNKAANYAG 5

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. - 0 és I 0 esetén be -I ki * S - I ki a kimeneti áram, - be a bemeneti feszültség, 3. ábra. Feszültség-áram átalakító I ki MNKAANYAG - S az árambeállító ellenállás. A feszültség-áram átalakító kimeneti árama terhelésfüggetlen és a bemeneti feszültséggel arányos. be S A feszültség-áram átalakítókat pl. érzékelőknél használják nagy távolságú jeltovábbításhoz, ahol az elküldött jeláramok nem változhatnak a változó vezeték-ellenállás és csatlakozási ellenállások hatására. A vevőoldalon a vett jeláramot áram-feszültség átalakítóval visszaalakítják jelfeszültséggé. 6

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. Példa: Számítsuk ki a maximális terhelő-ellenállás értékét, ha a feszültség-áram átalakítónál S =0Ω, be =-0mV és kimax =0V. Megoldás: I ki t max be S I 0mV ma; 0 ki max k i Összefoglalás Feszültség detektor készítése S 0V 0 9.99k ma Hídmódszerrel való méréseknél a híd kiegyenlítettségét érzékeny műszerrel ( galvanométer ) detektálják. Ezek drágák, de igen egyszerűen pótolhatók a 4. ábrán látható kapcsolás segítségével. Ennél a kapcsolásnál pozitív bemenő feszültség esetén a piros, negatívnál a zöld világító dióda (LED) világít. A kapcsolás lényege egy ezerszeres erősítésű egyenes erősítő, amelynek kimenetére LED-eket kapcsolunk. Az * ellenállás feladata a LED-ek áramának korlátozása. Egy intenzíven világító LED-en típustól függően kb. -,5 V feszültség esik. Ez az 000-szeres erősítés figyelembevételével azt jelenti, hogy mv bemeneti feszültség már észrevehető fényt hoz létre. (Megjegyezzük, hogy az offset feszültséget kompenzálni kell; l. A műveleti erősítők I. című fejezetet.) MNKAANYAG 4. ábra. Feszültség detektor 7

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. A komparátorok két feszültséget hasonlítanak össze. Az összehasonlítás eredményét a kimeneten jelzik. A kimenet csak két feszültség értéket vehet fel. A komparátor célra gyártott áramkörök kimeneti feszültsége a logikai áramkörök feszültségszintjeihez illeszkedik. TANLÁSIÁNYÍTÓ Ez a tartalomelem igényli az előismereteket. Ilyenek az - elektrotechnikai alapfogalmak, - passzív és aktív áramköri alkatrészek, - a félvezető áramköri elemek, - félvezető diódák, - tranzisztorok, - az elektronikai alapáramkörök ismerete - kétpólusok, - négypólusok, - erősítő alapkapcsolások, - műveleti erősítők, - elektronikai áramkörök szerelési technológiái. Az egyes fogalmak szorosan épülnek egymásra. Az elektrotechnikai alapok ismerete nélkül nem lesz érthető az anyag. Ez a tananyagelem elméletigényes gyakorlattal sajátítható el. Az alapelvek nagyon fontosak, de nem érnek semmit sem, ha nem lehet azt a gyakorlatban is kipróbálni. A tananyag-vázlat megmutatja azt a tíz feladatcsoportot, amelyet végre kell hajtani a tananyag elsajátításához. - Invertáló- (fázisfordító) erősítők, MNKAANYAG - Neminvertáló erősítők, - Impedanciaváltók, - Összegzőerősítő, - Kivonóerősítő, - Differenciálóerősítő, - Integrálóerősítő, - Komparátor, - Áram-feszültség átalakító, - Feszültség-áram átalakító. Az alábbi elektronikus elérhetőségen talál további példákat, valamint műveleti erősítő típusok leírását, belső kapcsolásokat. 8

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. http://eki.sze.hu/ejegyzet/ejegyzet/borbelyg/jegyzet/keret.html Műveleti erősítők felhasználásával készült kapcsolásokat talál Szücs Lászlóné Elektronikus áramkörök című könyvében. A témakörhöz tartozó ismeretek gyakorlati alkalmazásához szükség az alábbi készségek fejlesztése: Írott szakmai szöveg megértése A témakörhöz tartozó ismeretek gyakorlati alkalmazásához szükség az alábbi személyes (Sze), társas (Tá), módszer (Mó) kompetenciák fejlesztéséhez: - Mennyiségérzék, - Tömör fogalmazás készsége, - Logikus gondolkodás, - Áttekintő képesség, - endszerező képesség, - Ismeretek helyén való alkalmazása, - Numerikus gondolkodás, matematikai készség, - Módszeres munkavégzés, - Gyakorlatias feladatértelmezés, - Körültekintés, elővigyázatosság, - Figyelem-összpontosítás, - Figyelemmegosztás. Javasolt tanulói tevékenységforma az ismeretek feldolgozásához: Az írott szakmai szöveg feldolgozása után az önellenőrző kérdések megválaszolása, a feladatok megoldása, internetről katalóguslapok letöltése. MNKAANYAG 9

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. ÖNELLENŐZŐ FELADATOK. feladat Az alábbi ábrán látható műveleti erősítővel felépített összegző áramkör maximális kimeneti feszültsége - max =0 V. Számítsa ki az,, 3 és k ellenállások értékét! MNKAANYAG 5. ábra. Műveleti erősítővel felépített összegző áramkör Adatok: v =400kΩ, =*, 3 =4*, max =.V, max =.4V, 3max =.4V. A bemeneti feszültségeket szolgáltató generátorok ideálisak. 0

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II.. feladat Műveleti erősítős összeadó áramkör építése. MNKAANYAG

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 6. ábra. Műveleti erősítős összeadó áramkör A kapcsolási rajz alapján írja le a kapcsolás működését! MNKAANYAG Az elkészítéshez szükséges anyagok, eszközök: Ellenállások: minden ellenállás 0.5 W terhelhetőségű.

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. - db kω (3) - 4 db kω (, A, B, C) - db 4 kω () Potenciométer: db kω/a, W. Integrált áramkör: db μa 74. Egyéb szerelvények: - db DIL 8-as IC foglalat, - 3 db x8 mm-es bekötőcsap, - átkötő huzalok, forrasztóón. Szerszámok, műszerek: - oldalcsípő- és rádiósfogó, csipesz, órás csavarhúzó, forrasztópáka. - Változtatható feszültségű kettős tápegység, digitális multiméter. A nyomtatott áramkör készítésénél tanultak alapján készítsük el a nyomtatott áramköri panelt, és bekötés helyesen forrasszuk be a szükséges alkatrészeket! 3. feladat Számítsa ki az alábbi kivonó áramkör kimeneti feszültségét és a 3 ellenállását! MNKAANYAG 3

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 7. ábra. Kivonó áramkör Adatok: = 50 kω, = 75 kω, = 5 V, = 4 V. MNKAANYAG 4. feladat Miként állítható elő az alábbi ábra szerinti transzfer karakterisztika műveleti erősítővel? 4

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 8. ábra. grási transzfer karakterisztika MNKAANYAG 5

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 5. feladat Állítsa össze az ábrán látható kapcsolást és mérje meg, hogy milyen be értéknél világít a piros és mikor a zöld LED! Mérje meg azt a tartományt, amelyben egyik LED fénye sem világít! 9. ábra. Feszültség detektor kapcsolása MNKAANYAG 6

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. MEGOLDÁSOK. feladat K ki max 00k; v ki max. feladat v 3 3 max max 00k; 3 ki v 0 v max max 4 4 3 3 max 3 max 400. 0.7 0.6. 0 400k. 00 00 400 400 50k. v 4 Az áramkör működése. A kapcsolási rajz alapján megállapítható, hogy a műveleti erősítővel kialakított áramkör az A és B bemenetiről összegzőként, a C bemenetről kivonó áramkörként működhet. Vegyük észre azt is, hogy a C bemeneten az C és 3 feszültségosztót alkot! Az áramkör kimenetén az A és B bemenetekre kapcsolt jelek összegének -A u -szorosát kapjuk. A kimeneten a C bemenetre kapcsolt jel A u -szorosa jelenik meg (neminvertáló erősítő). 3. feladat ki ki ki 3 75 4 0V. 50 0 7.5.5V. ki 4. feladat ki 75 5 7.5V. 50 30k MNKAANYAG A transzfer karakterisztika egyik lehetséges megoldás a Zener-diódás osztón alapul. Itt az egyik dióda Zener üzemben dolgozik, a másik ugyanakkor nyitó irányban van, így az osztó karakterisztikája az z letörési feszültséghez mindig hozzáadódik a nyitott dióda D feszültségejtése. max max 3max. Amennyiben a Zeneres osztót egy műveleti erősítő visszacsatoló ágába iktatjuk, akkor a kapcsolás kimenő karakterisztikája megegyezik az előállítani kívánt karakterisztikával. 7

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. 5. feladat 0. ábra. Visszacsatolás Zener osztóval - -9 és -.75V között világít a piros LED, -.73 és.96 között a zöld LED. - A kettő érték között egyik sem világít. MNKAANYAG 8

MŰVELETI EŐSÍTŐK - MŰVELETI EŐSÍTŐK ALKALMAZÁSA II. IODALOMJEGYZÉK FELHASZNÁLT IODALOM éti Gyula: Elektronikus gyakorlatok, Analóg áramkörök, Nemzeti Tankönyvkiadó - Tankönyvmester Kiadó, Budapest, 003. Szittya Ottó: Digitális és Analóg Technika I. II. LSI Oktatóközpont Budapest, 999. Szücs Lászlóné: Elektronikus áramkörök. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 999. Zombori Béla: Elektronika. Nemzeti Tankönyvkiadó - Tankönyvmester Kiadó, Budapest, 003 Zombori Béla: Elektronikai feladatgyűjtemény. Nemzeti Tankönyvkiadó - Tankönyvmester Kiadó, Budapest, 003 AJÁNLOTT IODALOM Hainzmann - Varga - Zoltai: Elektronikus áramkörök. Tankönyvkiadó Budapest. 99. MNKAANYAG 9

A(z) 097-06 modul 04-es szakmai tankönyvi tartalomeleme felhasználható az alábbi szakképesítésekhez: A szakképesítés OKJ azonosító száma: A szakképesítés megnevezése 54 53 0 0000 00 00 Elektronikai technikus A szakmai tankönyvi tartalomelem feldolgozásához ajánlott óraszám: óra MNKAANYAG

A kiadvány az Új Magyarország Fejlesztési Terv TÁMOP.. 08/-008-000 A képzés minőségének és tartalmának fejlesztése keretében készült. A projekt az Európai nió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. MNKAANYAG Kiadja a Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet 085 Budapest, Baross u. 5. Telefon: () 0-065, Fax: () 0-063 Felelős kiadó: Nagy László főigazgató