Elektronika

wykład 6

Hudy Wiktor

Kraków 2009

Wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacz operacyjny to wielostopniowy, różnicowy
wzmacniacz prądu stałego, charakteryzujący się bardzo
dużym różnicowym wzmocnieniem napięciowym rzędu
stu kilkudziesięciu decybeli i jest przeznaczony zwykle
do pracy z zewnętrznym obwodem sprzężenia
zwrotnego, który decyduje o głównych właściwościach
całego układu.

Wzmacniacze operacyjne

Symbol

Wzmacniacze operacyjne

Budowa

µ

A 741

Wzmacniacze operacyjne

Idealny wzmacniacz operacyjny charakteryzuje się:

- nieskończenie dużym różnicowym wzmocnieniem
napięciowym

- zerowym wzmocnieniem sygnału wspólnego
- nieskończenie dużą impedancją wejściową
- zerową impedancją wyjściową
- nieskończenie szerokim pasmem przenoszenia
- nieskończenie dużym zakresem dynamicznym sygnału

A

u

=

U

0

U



−

U

−

=

U

0

U

d

 ∞

Wzmacniacze operacyjne

Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny charakteryzuje
się:

- wzmocnieniem napięciowym

- wzmocnienie napięciowe sygnału wspólnego nie jest
równe zeru; podaje się współczynnik tłumienia sygnału
współbieżnego CMRR (Common Mode Rejection
Ratio), który w decybelach określa o ile mniejsze jest
wzmocnienie sygnału wspólnego od wzmocnienia
różnicowego (rzędu 80-140dB [μA741 – 90 dB])

A

U

=

10

5

÷

10

7

V
V

=

100÷140 dB

Wzmacniacze operacyjne

Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny charakteryzuje
się:

- impedancja wejściowa jest rzędu megaomów [μA741 -
2 MΩ] - wzmacniacz stanowi niewielkie obciążenie dla
źródła sygnału (prądy wejściowe są rzędu nA lub pA
[μA741 – 20nA])
- impedancja wyjściowa jest rzędu kilkuset omów
[μA741 - 75 Ω]
- pasmo przenoszenia sygnałów nie jest nieograniczone,
[μA741 do 1 MHz]

Wzmacniacze operacyjne

Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny charakteryzuje
się:

- wejścia wzmacniacza nie są idealnie symetryczne, ze
względu na ich asymetrię definiuje się tzw. wejściowe
napięcie niezrównoważenia - jest to napięcie różnicowe
(od 1 mikrowolta do kilku miliwoltów [μA741 – 1 mV]),
jakie trzeba podać na wejścia, aby napięcie wyjściowe
było równe zero

Wzmacniacze operacyjne

Układy pracy:
- wzmacniacz odwracający fazę
- wzmacniacz nieodwracający fazy
- wtórnik napięciowy
- konwerter prąd napięcie
- wzmacniacz sumujący
- wzmacniacz odejmujący
- wzmacniacz potencjometryczny
- wzmacniacz różniczkujący
- wzmacniacz całkujący
- inne

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

wzmacniacz odwracający fazę

Wzmocnienie

k

u

=−

R

2

R

1

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

wzmacniacz nieodwracający fazy

Wzmocnienie

k

u

=

1

R

2

R

1

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wtórnik napięciowy

Wzmocnienie

k

u

=

1

R

WE

 ∞

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Konwerter prądu na napięcie

u

WY

=−

i

WE

⋅

R

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wzmacniacz sumujący

U

WY

=−



R

R

1

U

1



R

R

2

U

2



dla R

1

=

R

2

=

R

0

U

WY

=−

R

R

0



U

1



U

2



Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wzmacniacz odejmujący

U

WY

=

R

1



R

2

R

1

R

4

R

3



R

4

U

2

−

R

2

R

1

U

1

dla R

4

=

R

2

oraz R

3

=

R

1

U

WY

=

R

2

R

1



U

2

−

U

1



Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wzmacniacz potencjometryczny

k

u

=−

R

2

R

1



1

R

3

R

4



R

3

R

2



Wzmocnienie

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wzmacniacz różniczkujący

k

u

=−

sRC

Wzmocnienie

Wzmacniacze operacyjne

Schemat

Wzmacniacz całkujący

k

u

=−

1

sRC

Wzmocnienie

Dziękuję za uwagę