Sebastian Jaroszczuk 30.11.1998 Wrocław

III rok FIZYKA

prow. Dr F.Gołek

ĆWICZENIE NR 37

Temat : Stabilizacja prądu za pomocą wzmacniacza

operacyjnego

1. Zasada działania wzmacniacza operacyjnego

2. Podstawowe parametry wzmacniacza operacyjnego

3. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych

Wzmacniaczem operacyjnym w zasadzie nie różni się od zwykłego wzmacniacza, służą one do wzmacniania napięcia lub mocy. Różnica polega jedynie na sposobie budowy i tak wzmacniacz operacyjny jest tak zbudowany aby jego sposób działania był określany poprzez zewnętrzny obwód sprzężenia zwrotnego (posiada on stałoprądowe sprzężenie pomiędzy stopniami i spoczynkowym potencjałem na wyjściu i wejściu równe zero). Wzmacniacze tego typu posiadają duże wzmocnienie napięciowe, dużą rezystancje wejściową i małą rezystancje wyjściową.

Poniższy rysunek przedstawia symbol wzmacniacza operacyjnego :

Wzmacniacz operacyjny posiada dwa wejścia (stopień wejściowy jest wykonany jako wzmacniacz różnicowy). Wejście P nazywa się wejściem nieodwracającym (+), a wejście n wejściem odwracającym (-). Aby wejście i wyjście przyjmowało wartości dodatnie i ujemne nasz układ musi być zasilany z dwóch źródeł napięcia(dodatnie i ujemne z reguły ±15V ).Typowy przebieg napięcia w funkcji napięcia Ur w takim wzmacniaczu wygląda następująco (linia ciągła dla idealnego, przerywana dla rzeczywistego) :

Napięcie w zakresie Uwy min<Uwy<Uwy max (zakres zmiany napięcia wejściowego) jest w przybliżeniu liniową zależnością. Po przekroczeniu tej granicy wzmacniacz zostaje przesterowany, napięcie nie ulega dalszemu wzrostowi (napięcia |Uwy max| i |Uwy min| są o ok.3V niższe od napięcia zasilającego). Z powyższej zależności widać, że aby uzyskać napięcie wyjściowe równe zeru trzeba przyłożyć niewielki napięcie różnicowe (Ur=Up-Un) nazywane napięciem niezrównoważenia Uo (lecz jest ono tak małe, że można je pominąć).

Obserwując nasz układ można zauważyć zmiany zależne od temperatury (θ), czasu (t), i napięcia zasilającego (Uzz) :

∂Uo(θ,t,Uzz) = ∂Uo/∂θ dθ + ∂Uo/∂t dt +∂Uo/∂Uzz dUzz

( współczynnik temperaturowy napięcia niezrównoważonego, czasowy i współczynnik napięcia zasilania )

Z powodu budowy wielostopniowej i pojemności pasożytnicze, wzmacniacze operacyjne zachowują się jak filtru dolnoprzepustowe wyższego rzędu.

Wzmacniacze operacyjne prądu stałego ze sprzężeniem zwrotnym mogą być wykorzystywane do wykonywania niektórych operacji matematycznych, jak np. sumowania, całkowania czy też różniczkowania. Są one wykorzystywane w budowach analogicznych maszyn matematycznych. Wzmacniacze mogące wykonywać operacje całkowania nazywają się integratorm, sumowanie - sumatorem, sumator z jednym wejściem (zmieniający znak bez zmiany wartości napięcia) - inwertorem .

Wzmacniacze operacyjne, oprócz zastosowań w maszynach analogowych, są szeroko stosowane w układach automatycznej regulacji i w technice pomiarowej.

---