Wzmacniacze operacyjne
Idealny tranzystor,
Idealny tranzystor,
czyli...
czyli...
znów o wzmacniaczach operacyjnych
znów o wzmacniaczach operacyjnych
część 2
W pierwszym odcinku poszukiwali- T2 i T4 sterują zwierciadła prądowe M1, M2.
śmy idealnego tranzystora i rozważa- Jeśli chcesz, powróć do rysunku 7 z poprzednie-
nia nieoczekiwanie doprowadziły nas go odcinka i teraz lepiej go zrozumiesz. Prąd I
A
do wzmacniacza transimpedancyjne- z zasady działania lustra prądowego ma być
go (OTA), a póz
niej okazało się, że po- równy prądowi I , a prąd I - równy prądowi I .
B C D
szukiwany idealny tranzystor wcale Załóżmy, że układ jest zasilany napięciem sy-
nie jest tranzystorem, tylko układem metrycznym V , V oraz że punkt E został
CC EE
scalonym. dołączony do masy. Jeśli punkt B też jest dołą-
W drugim odcinku przyjrzymy się czony do masy, nic się nie dzieje. Możemy dla
mu dokładniej. uproszczenia przyjąć, że przez tranzystory T2,
T4 nie płynie wtedy żaden prąd (w rzeczywisto-
Działanie  diamentowego tranzystora z ry- ści płynie przez nie jakiś jednakowy prąd, ale
sunku 11 można łatwiej prześledzić na schema- nie ma to znaczenia przy wstępnej analizie). Za-
cie z rysunku 12, gdzie pokazano, które tranzy- kładamy także, że prądy I , I , I , I są równe Rys. 12
A B C D
story pełnią funkcję z
ródeł i zwierciadeł prądo- zeru. Pojawienie się w takiej sytuacji (niewiel-
wych. Okazuje się, że tranzystory T1...T4 two- kiego) dodatniego napięcia w punkcie B spowo- Zwróć uwagę,
rzą... symetryczny wtórnik emiterowy (porów- duje podwyższenie napięcia na bazie T4. Po- że sposób dołącze-
naj bardziej znajomy układ z rysunku 13). nieważ punkt E jest zwarty do masy, przez T4 nia rezystorów na-
W układzie z rysunku 12 napięcie w punkcie popłynie prąd I . Taki sam prąd będzie chciał prawdę jest podob-
A
E jest takie jak w punkcie B. Czyżby więc to był płynąć jako prąd I . Ponieważ  dolne lustro ny jak w tranzysto-
B
tylko wtórnik? Rzeczywiście można powie- prądowe M2 jest nieczynne, prąd musi wypły- rze. Takie same są
dzieć, że wejście odwracające jest buforowaną nąć na zewnątrz przez końcówkę C. Takie dzia- też wzory na
repliką wejścia nieodwracającego, ale nie jest to łanie może się wydać dziwne, ale przestanie bu- wzmocni eni e.
prosty wtórnik. Różnica polega przede wszyst- dzić jakiekolwiek wątpliwości, jeśli rozważy się Przecież przy prą-
kim na tym, że prądy kolektorowe tranzystorów pracę w rzeczywistych warunkach. Przecież dzie stałym prąd
przy pracy tranzy- emitera jest równy
Rys. 11 stora w roli Uwe/R , bo napiÄ™-
E
wzmacniacza sto- cie na emiterze jest
suje siÄ™ rezystory identyczne jak na Rys. 13
zarówno w obwo- bazie. Prąd kolekto-
dzie kolektora, jak ra jest równy prądo-
i emitera. Tak jest wi emitera I = Uwe/R .
C E
też w przypadku Napięcie wyjściowe jest równe IC*RC czyli
 diamentowego Uwy = Uwe*R /R
C E
tranzystora  ry- Stąd otrzymuje się dziwnie znajomy wzór
sunek 14 pokazu- na wzmocnienie napieciowe:
je przykład zasto- G = Uwy/Uwe = R /R
C E
sowania kostki To nie koniec podobieństw do zwykłe-
OPA660 (pomi- go tranzystora. Układ z rysunku 12 może
nięto obwody zasi- pracować w konfiguracji wspólnego emi-
lania V i V ). tera, wspólnego kolektora, wspólnej bazy,
CC EE
Elektronika dla Wszystkich
90
Wzmacniacze operacyjne
według rysunku 15 (nie zaznaczono ob- A co by się stało, gdyby ją zewrzeć do Podsumujmy tę część naszych rozważań.
wodów zasilania) i to zarówno przy sy- masy? Jak wspomniałem na wstępie,  diamento-
gnałach stałych, jak i zmiennych. I co bar- Nic strasznego, po prostu układ będzie we tranzystory nie wyprą klasycznych tran-
dzo interesujące, właściwości poszczegól- pobierał więcej prądu.
nych konfiguracji są takie same, jak A gdyby zewrzeć razem końcówki E,
w przypadku zwykłych tranzystorów. Po- C i dołączyć je do wspólnego rezystora ob-
nieważ jednak prąd może tu płynąć w obu ciązenia?
kierunkach, niepotrzebne są układy pola- To istotna sprawa  zastanów się samo-
ryzujące, niezbędne w przypadku zwykłe- dzielnie. Powróć do rysunku 12.
go tranzystora. ...
Warto jeszcze zwrócić uwagę, że w konfi- Jakie są wnioski?
guracji OC końcówka C powinna być nie- Rysunek 15 nie może zasłonić faktu, że
podłączona. Można do niej dołączyć rezystor nasz bohater różni się od zwykłego tranzysto-
o wartości równej R , albo jakiejkolwiek in- ra jeszcze jednym ważnym szczegółem. Prze-
E
nej, ale to niczego nie zmieni, bo wyjściem prowadzając uproszczoną analizę stwierdzili-
jest końcówka emitera. śmy tylko, że prądy I , I są jednakowe,
E C
podobnie jak w zwykłym tranzystorze. Wcze- Rys. 16
śniej, na rysunkach 4...8 zaznaczałem kierun-
ki przepływu prądu jak w tranzystorze NPN. zystorów NPN i PNP. Okazało się bowiem,
W zwykłych tranzystorach prąd zawsze do że tak naprawdę nie są to tranzystory, tylko
jednej końcówki wpływa, z drugiej wypływa. jakaś odmiana wzmacniaczy operacyjnych.
A jaki jest kierunek przepływu prądu  emite- Ponadto wymagają one zasilania (napięciem
ra i  kolektora w układzie z rysunku 12? symetrycznym). Okazuje się, że ich jedyną
Jeśli prąd  emitera wypływa z kostki, to ważną zaletą jest szybkość i nigdy nie mały
prąd  kolektora ... też wypływa! Oba prądy zastąpić klasycznych tranzystorów, tylko
mają niejako ten sam kierunek. Ilustruje to miały pracować w układach wysokiej często-
rysunek 16. tliwości, przy częstotliwosciach nawet do
Rys. 14 Dziwne, prawda? Ale nie martw się! Już kilkuset megaherców.
się chyba przekonałeś, nie przeszkadza to Tak czy inaczej  diamentowe tranzystory
Rys. 15 w poprawnej pracy. z kostki OPA660 oraz wcześniejsze opraco-
wanie CCII01 firmy Elantec nie zdobyły po-
pularności i stały się jedynie ciekawostką. To
po co komu taki wynalazek?
Otóż nie są historyczną ciekawostką dal-
sze informacje o układzie z rysunku 11 i 12.
W następnym odcinku przygotowałem kole-
jną dużą niespodziankę. Nie przeocz tego
materiału!
A więc do spotkania za miesiąc.
Piotr Górecki
Ciąg dalszy ze strony 89 jącego. Ta druga właściwość nie ma większe-
Generator piezo Q1 znajduje się pomię- go znaczenia  podczas jazdy napięcie w insta-
Wykaz elementów
dzy LED D2, tkwiącą w otworze wtyku, lacji elektrycznej auta wynosi zwykle około
a pozostałymi elementami. Otwór wtyku jest 14,4V. C1 w zasadzie powinien być foliowy  Rezystory (jak najmniejsze)
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
&!
większy od średnicy LED, dzięki czemu byłby jednak za duży do proponowanej obudo- R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!
R
2
,
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6
8
k
&!
dz
więk generatora piezo będzie dobrze sły- wy. Dlatego zastosowano niewiele gorszy, mi- R2,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68k&!
R
3
,
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
1
k
&!
szalny przez kierowcÄ™. niaturowy kondensator monolityczny. R3,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51k&!
R
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
0
k
&!
Nad termistorem umieszczonym również C2 nie będzie stale pod napięciem. Dlate- R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k&!
R
t
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
t
e
r
m
i
s
t
o
r
N
T
C
1
1
0
1
0
k
&!
we wnętrzu obudowy, można wywiercić go zamiast zwykłego  elektrolita znacznie Rt1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .termistor NTC110 10k&!
otwór o 5...7 milimetrowej średnicy. lepszy będzie tantalowy. Kondensatory
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
µ
F
m
o
n
o
l
i
t
y
c
z
n
y
Kto chce uproÅ›cić ukÅ‚ad może nie monto- C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF monolityczny
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
µ
F
/
1
6
.
.
.
2
5
V
t
a
n
t
a
l
o
w
y
Uwagi koÅ„cowe wać D2  w zamian zastosować generator C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22µF/16...25V tantalowy
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
µ
F
.
.
.
4
,
7
µ
F
Z egzemplarzami elementów o wartościach piezo na 12V. Przerywany dz
wiÄ™k generator- C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF...4,7µF
znamionowych i typach jak w wykazie, ka wydaje się jednak skuteczniej oddziały- Półprzewodniki
U
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
C
M
O
S
4
5
4
1
w temperaturze około +25...+28OC, przy wać na kierującego. U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4541
T
1
,
T
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B
S
1
7
0
U=14,4V generator piezo był włączany co W razie konieczności można dołączyć T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BS170
D
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d
i
o
d
a
Z
e
n
e
r
a
1
1
V
około 84 minut na około 10 sekund. Można kondensator filtrujący (odkłócający) o po- D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 11V
D
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
z
i
e
l
o
n
a
l
u
b
ż
ó
Å‚
t
a
5
m
m
,
m
i
g
a
j
Ä…
c
a
to zmienić dobierając inne wartości R3 i R6. jemności 1uF...10uF (zalecany stały lub mi- D2 . . . . . . . . . . . . .zielona lub żółta 5mm, migająca
Zastosowany CMOS (opisany w EdW niaturowy tantalowy). Pozostałe
Q
1
.
.
.
.
.
.
m
a
Å‚
y
g
e
n
e
r
a
t
o
r
p
i
e
z
o
6
V
(
n
p
.
H
C
M
1
2
0
6
X
)
10/97) ma dobrą stabilność temperaturową Q1 . . . . . .mały generator piezo 6V (np. HCM 1206X)
O
b
u
d
o
w
a
.
.
.
.
.
.
.
.
.
w
t
y
k
z
a
p
a
l
n
i
c
z
k
i
s
a
m
o
c
h
o
d
o
w
e
j
i jest dość odporny na wahania napięcia zasila- Dariusz Knull Obudowa . . . . . . . . .wtyk zapalniczki samochodowej
Elektronika dla Wszystkich
91