Műeleti erőítők 6. Műeleti erőítők Napainkban a legelteredtebn haználato unierzáli erőítő a műeleti erőítő. többfokozatú erőítő egy tokban an özeintegrála. Felépítée, paraméterei zéle felhaználái területet biztoítanak. Egy adott feladat megalóítáához a felhaználónak cak néhány állító elemmel kell kiegézíteni az alapáramkört. z elő fokozat a zaelnyomá érdekén zimmetriku felépítéű (két menetű). égerőítő fokozat azonban azimmetriku é egy kimenete an. két fokozatot illezti öze a zinteltoló fokozat. z erőítőnek meneteinek tuladonága: + -al elölt menet nee nem inertáló menet, mert az ide kapcolt el a kimeneten a menetiel azono fáziban elenik meg. - -al elölt menet nee inertáló menet, mert az ide kapcolt el a kimeneten a menetihez képet 80 foko fázifordítáal elenik meg. menetekre egyideűleg i kapcolhatunk elet, ekkor a kimeneten a elek előele különbégét kapuk. Egy nagyon elteredt műeleti erőítő ( µ 74) kapcoláa:
Műeleti erőítők µ 74típuú műeleti erőítő tokozáa é lábkioztáa: µ 74típuú műeleti erőítő néhány ellegzete adata özehaonlíta az ideáli értékekkel: ideáli érték gyakorlati érték fezültég erőítéi tényező uo égtelen 0 4 ázéleég f égtelen 0 Hz közö alapú zaelnyomá CM égtelen 70 db meneti ellenállá égtelen 0 MΩ kimeneti ellenállá ki nulla < 500Ω tápfezültég TT ±5 V kiezérelhetőég kimax ±3 V terhelhetőég I kimax ±0 m Offet fez. é áram bo, I bo <0 mv,< n 6. Műeleti erőítők negatí izacatoláa műeleti erőítőt lineári erőítőként mindig negatí izacatoláal haználuk. ki Kki ki ( Kki ki( + K) ) 0Kki Ebből kirendeze a izacatolt erőítő eredő erőítée: k b + K z K H az erőítő nyílthurkú erőítée.
Műeleti erőítők 3 Miel az > 0 4, így az K >> feltétel könnyen teleíthető. Ekkor a izacatolt erőítő eredő erőítéét cak a izacatoló áramkör határozza meg: K negatí izacatolá toábbi eredménye, hogy a izacatolt erőítő tabilitáa zintén cak a izacatoló áramkör tabilitáától függ: K K műeleti erőítő izacatoló tagai ( é ) alamint a - é kimenti elek általában komplex mennyiégek. két azimmetriku menti el különbége az a zimmetriku menti elözeteő, amelyet az erőítő felerőít: r u r r r r b ub ub é uk ub 6.. Neminertáló erőítő Neminertáló erőítőt kapunk, ha a mentek közül cak a neminertáló mentet haználuk: K izacatoló áramkör egy oztó. z ábra alapán felírható egyenletek: ki +
Műeleti erőítők 4 ki 0 é - ki + 0 + legyen ha 0 >> akkor K + + K + Tehát a negatí izacatoláú neminertáló erőítő erőítée a két izacatoló impedanciáal állítható : + negatí izacatolá az erőítő - é kimeneti impedanciáát i előnyöen áltoztata meg. ( ) é kio + H 0 ki + H ) Lineári (proporcionáli) erőítőként, az impedanciák helyett ellenálláok alkalmazhatók é ). + z x ellenállá zerepe a külő zimmetria helyreállítáa, értéke az erőítét nem folyáola! 6.. Inertáló erőítő zimmetriku mentek közül cak az inertáló mentet haználuk:
Műeleti erőítők 5 ki ki ki ki ki ki ki + ( + ) ha 0 >> akkor felimerhető, hogy ekkor: + K z erőítő erőítée: 0 kapcolá 80 -o fázit fordít! K Lineári (proporcionáli) erőítőként, az impedanciák helyett ellenálláok alkalmazhatók ( é ). z x ellenállá zerepe a külő zimmetria helyreállítáa, értéke az erőítét nem folyáola! Leezeté nélkül: é ki ki0 + H 6. Negatí izacatolá műeleti erőítő frekencia függénye izacatolá nélküli műeleti erőítő 0 erőítée cak zűk frekencia tartományban érénye. felő határfrekencia NVCS nélkül meglepően alacony ( kb. 0 Hz). Vágái meredekége: 0dB / dekád.
Műeleti erőítők 6 hogy az erőíté cökken a NVCS hatáára, úgy felő határfrekencia i megnő: z özefüggé (eezeté nélkül): fh f 0H fenti karakteriztikából leolaható, hogy miközn például az erőíté 4dB -re cökken, a felő határfrekencia 0Hz -ről 60kHz.re nöekzik. 98dB -ről 6.3 Fezültégköető áramkör Neminertáló típuú erőítő. Erőítéi tényezőe +. lkalmazáát a nagy menti é ki kimeneti ellenálláa indokola. 6.4 Özeadó áramkör Időfüggények folyamato (előelhelye) özeadáára alkalma. mentek záma elileg korlátlan. menti elek alakára emmiféle megköté ninc, de ügyelni kell arra, hogy a kimeneti el oha ne igye telíté az erőítőt. b + b k + + bn n
Műeleti erőítők 7 6.5 Kionó áramkör Időfüggények folyamato (előelhelye) kionáára alkalma. k ( b b) menti elek alakára emmiféle megköté ninc, de ügyelni kell arra, hogy a kimeneti el oha ne igye telíté az erőítőt. 6.6 Integráló áramkör (ideáli) izacatoló ágban frekenciafüggő elem, egy kondenzátor an: Időn folytono elek integráláára alkalma. ( t dt TI ki ) hol: TI C integrálái időállandó z egyégugrá alakú menőelre adott álazfüggény látható a diagramon. lineárian nöekő kimenőel T időpontban éri el a kontan menti el nagyágát. I 0
Műeleti erőítők 8 Bode-diagrama: ( ) C a( ) 0lg I é C π ϕ( ) T I I ahol I T I z ideáli integrátor Bode-diagramából látható, hogy az áramkör erőítée frekenciafüggő é 0 frekencián égtelen nagy. Ezért nulla menőel eetén i előfordulhat, hogy legkiebb offet hiba hatáára az ideáli integrátor azt kontan menőelként integrála maximáli kimeneti elet ad. Fenti hiba kiküzöböléére két megoldát alkalmaznak. a.) Ideáli integrátor kapcolóal z integrátor kondenzátorát áthidaló zárt K kapcoló az integrátor működéét mind addig megakadályozza, amíg a STT kapcoló ki nem nyit.
Műeleti erőítők 9 b.) Valóágo integrátor T I C integrálái időállandó toábbra i érénye, de a Bode-diagramból látható, hogy ellenállá hatáára 0 é frekencián már nem égtelen az erőíté. Így C az eetlege offet hiba már nem izi telíté az integrátort. z integrátorok leggyakoribb alkalmazáai: lineárian nöekő időfüggény előállítáa, laan áltozó hazno elekre zuperponálódott cipkezerű zaarelek zűrée (imítáa). 6.7 Differenciátor differenciáló áramkört nagyon ritkán alkalmazzák, mert a hirtelen, ugrázerű áltozáokat (a zaarele nagy réze ilyen) nagyon kiemeli é így az erőítő könnyen telíté megy. d C dt ki T D d dt
Műeleti erőítők 0 Bode-diagrama: ( ) C a( ) 0lg D C T π é ϕ( ) D D 6.8 Kéeltető áramkör (alulátereztő zűrő): kéleltető áramkör alóában alulátereztő zűrő. kapcolá a aló integrátorra i haonlít, de máok az elemek értékének arányai (lád. Bode-diagramuk). gyakorlatban egyégugrá alakú menti elekkel haználák. Ha az egyégugrá nagyága, akkor: 0
Műeleti erőítők leezeté nélkül: k C t e 0 C T a kélelteté időállandóa, é a kéleltető erőítéi tényezőe. 0 T t e k kéleltető Bode-diagrama: é ahol ) ( ) ( ) ( T T C C b k + + + kéleltető Bode-diagrama elő látára nagyon haonlít a aló integrátor diagramához. Vegyük azonban ézre, hogy az töréponti frekencia értéke nagyágrendileg eltérő.
Műeleti erőítők 6.90 Exponenciáli erőítő Mint imerete, a félezető dióda nyitóirányú karakteriztikáa exponenciáli. Ezt haználhatuk ki exponenciáli erőítő építéére. 6.0 Logaritmiku erőítő izacatoló ágban inerz-hatá alóítható meg az oro ágéhoz képet. Így logaritmiku erőítő i építhető: 6. Műeletek alapkapcoláokkal nalóg elek előele zorzáa: a. b exp(ln a + ln b) nalóg elek előele oztáa a / b exp(ln a lnb)
Műeleti erőítők 3 nalóg elek előele hatányozáa a b exp( b.ln a) nalóg elek hatányozáa b ln a a exp( ) b