WZMACNIACZ RÓŻNICOWY Schemat i omówienie WR 2-wej, 2-wyj.

Jeśli sygnały wejściowe i wyjściowe przyjmiemy jako zmiany napięć w stosunku do pewnego napięcia odniesienia i przyjmiemy założenia o pracy mało sygnałowej, to WR możemy traktować jako układ liniowy. Korzystając z zasady superpozycji, otrzymujemy zależności: ΔU_c1=A₁ΔU₁+A₂ΔU₂ ΔU_c2=A₃ΔU₁+A₄ΔU₂ Gdzie A_n to pewne transmitancje napięciowe WR. Wzmacniacz różnicowym jedno-wej, jedno-wyj. ΔU_c1=A₁ΔU₁+A₂ΔU₂

ΔU_c2=A₃ΔU₁+A₄ΔU₂

A₁=ΔU_c1/ΔU₁ (ΔU₂)=0)

γ₁=ΔU_AB/ΔU₁=R_AB/R_CB

R_AB=R_E||r_we2

r_we2=r_weOB≈h11/h21

Zauważmy, że wartość rezystancji wejściowej układu OB jest stosunkowo mała I przy przyjmowanych praktyczne wartości R_E rezystancja R_AB przyjmuje wartość r_we2. Uwzględniając efekt multiplikacji rezystancji R_AB na wejściu tranzystora T₁ oraz zakładając identyczność tranzystorów WR: (wzór obok)

Zatem wzrost R_E powoduje, że γ dąży do wartości 0,5. Napięcie wejściowe dzieli się więc w przybliżeniu po połowie między złącze baza emiter tranzystora T₁ i zaciski AB.

ΔU_s1=(1- γ₁)ΔU₁ ΔU_c1=-(1- γ₁)ΔU₁|G_u1| gdzie |G_u1| jest wzmocnieniem sekcji wzmacniacza z tranzystorem T₁ bez sprzężenia zwrotnego. A₁=-(1- γ₁)|G_u1| Jest to jedna z podstawowych zalet WR. Nawet przy bardzo dużych wartościach R_E wzmocnienie WR jest tylko o połowę mniejsze od wzmocnienia wzmacniacza RC (nieprzydatnego do wzmacniania przebiegów wolnozmiennych).

Zdefiniować zakres liniowy WR i omówić możliwości jego korygowania. Wzmacniacz różnicowy możemy traktować jako liniowy dla unormowanego napięcia wejściowego równego ± 1,5, co dla przebiegu sinusoidalnego (U_T=26mV) odpowiada amplitudzie około 40mV. Ten zakres można zwiększyć, stosując lokalne sprzężenie zwrotne.

Nachylenie charakterystyk w zakresie liniowym dla obu przypadków (ze i bez sprzężenia zwrotnego) poszerza zakres liniowy kosztem wzmocnienia.

WZMACNIACZ OPERACYJNY

5.3.1Podstawowe własności WO: WO jest aplikacją wzmacniacza różnicowego w złożonej strukturze wzmacniacza prądu stałego. Ch-ki przejściowe WO:

Wzmocnienie - ∞[V/V], rez wej-∞[MΩ],

rez wyj-0[Ω], f graniczne ∞[Mhz],SR-∞[V/μs], CMRR∞[dB] SR-określa max możliwą szybkość zmian napięcia wyjściowego.

Wzmacniacz odwracający:

I₃=0, więc spadek napięcia rez wej Wo jest 0 i potencjał w węźle wej jest równy potencjałowi masy(masa pozorna), I₁₌I₂, G_uf=U_WY/U_WE=-(R_f/R₁), r_wef=R₁, Zastosowane jest sprzężenie napięciowe, więc rez wyj jest tym mniejsza im większe jest wzmocnienie. Jest bliska zero.

Wewnętrzna kompensacja polega na takim zmieszeniu częstotliwości granicznej jednego ze stopni WO, aby ten stopień decydował o jednobiegunowej transmitancji całego WO aż do f₁.WO trzystopniowa jest opisana funkcją jednobiegunową:

Wzmacniacz nieodwracający:
zgodnie ze schematem U_WY=G_UOU_R, G_u0 jest wzmocnieniem otwartopętlowym WO. W każdym wzmacniaczu odoperacyjnym WO reaguje na napięcie różnicowe, wyznaczając to napiecie otrzymujemy U_wy=G_u0[U_we-U_wy(R₁/(R₁+R_f))] przekształcając powyższą zależność i przyjmując idealizoway WO o G_u0∞, otrzymujemy wzmocnienie wzmacniacza nieodwracającego G_uf=U_WY/U_WE=1+R_f/R₁, Układ ten umożliwia dodawanie i odejmowanie sygnałów analogowych. Istnienie masy pozornej pozwala określić prąd wejściowy jako: I₁=(U_WE1/R₁₁)+(U_WE2/R₁₂), R₁₁=R₁₂, postępując podobnie jak przy wzmacniaczu odwracającym i przyjmując R₁₁=R₁₂ otrzymujemy

Sygnał na wyjściu jest wzmocnioną sumą sygnałów na wejściu. Dodawanie i odejmowanie:

Rys. Sumator analogowy Rys. Wzmacniacz odejmujący

Odejmowanie - pod warunkiem że do wejścia WO nie wpływa prąd, można napisać zależności:

Stosując zależność

R₂/R₁=R₄/R₃ i G_u0∞ to:

Sygnał na wyjściu jest wzmocnioną różnicą sygnałów na wejściu.

Układ całkujący I₁=U_we/R₁ I₂=I_C=du_wy(t)/dt Z równości prądów otrzymujemy:

Sygnał na wyjściu jest całką sygnału wejściowego. Doprowadzając do wejścia skok napięcia, otrzymamy liniowe narastanie napięcia. Odpowiedzią na fale prostokątną będzie przebieg trójkątny. Doprowadzając sygnał sinusoidalny na wyjściu otrzymujemy sygnał kosinusoidalny o amplitudzie malejącej (20dB/dek):

Dla częst. bliskich zeru wzmocnienie wzm. osiąga wartość wzmocnienia otwartopętlowego WO. Aby tego uniknąć w praktyce wprowadza się do układu dodatkowy rezystor R_d, otrzymując f. dolnoprzepustowy.

Układ różniczkujący(analogia do całkującego)

Dla wymuszenia harmonicznego układ jest f. górnoprzepustowym

Filtr dolnoprzepustowy Aby zapewnić możliwość kształtowania ch-ki częstotliwościowej filtru, zastosowano dodatnie sprzężenie zwrotne . Może to spowodować utratę stabilności więc zastosowano dodatkowe sprzężenie zwrotne.

Współczynnik tłumienia filtru:

Rys. Filtr dolnoprzepustowy 2-go rzędu

W zależności od wartości współczynnika tłumienia: -filtr niedotłumiony ξ<1

-filtr o tłumieniu krytycznym ξ=1 -filtr przytłumiony ξ>1

Ogniwo R₂C₂ jest filtrem dolnoprzepustowy, R₁C₁ jest filtrem górnoprzepustowym

Filtr górnoprzepustowy Zamieniając miejscami ogniwa filtrujące, otrzymujemy dwubiegunowy filtrem górnoprzepustowy. Wykres jest taki sam jak dla dolnoprzepustowy ale odbity względem osi OY.

R₂

R₁

C₂

C₁

---