Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Meseria se fura, ingineria se invata.Telecomunicatii, comunicatiile la distanta, Retele de, telefonie, VOIP, TV, satelit



Aeronautica Comunicatii Constructii Electronica Navigatie Pompieri
Tehnica mecanica

Electronica


Index » inginerie » Electronica
» Amplificatorul operational BA741


Amplificatorul operational BA741




Amplificatorul operational

Scopul lucrarii: studierea principalelor proprietati ale amplificatoarelor operationale.

2. Consideratii teoretice

Amplificatorul operational AO este un amplificator de tensiune integrat, de c.c., de banda larga, avand mai multe etaje, dintre care primul diferential. Denumirea provine de la destinatia sa initiala: realizarea operatiilor aritmetice in calculatoarele analogice.




AO se alimenteaza cu o sursa dubla de tensiune, pentru a putea realiza operatii cu semn. Cele doua intrari se numesc inversoare notata cu - si neinversoare notata cu +. Tensiunea de iesi­re u0 poate lua orice valoare in intervalul (-Ualim +Ualim). In fapt plaja tensiunilor de iesire este usor micsorata, din tensiunile de alimentare scazandu-se tensiunile de saturare ale tranzistoarelor etajului de iesire care este in contratimp. Toate tensiunile se masoara fata de potentialul de refe­rinta de 0V.

Tensiunea de iesire a AO este:

u0 = Ad ( u+ - u- ) + AMC + UOFF

unde:

Ad: amplificarea diferentiala;

AMC: amplificarea de mod comun;

UOFF: tensiune de decalaj termic (offset).

 
+Ualim


u0

u- u+ -Ualim


0V

Fig. 1.1 Amplificator operational

Efectul principal al AO, care este urmarit prin constructie, este cel de amplificator dife­ren­tial de c.c., adica termenul Ad (u+ - u-). Pentru ca AO sa poata functiona cu reactii negative puter­nice Ad are de regula valori foarte mari, valorile obisnuite depasind cu mult 106.

Amplificarea AMC se numeste 'de mod comun' si este nedorita. Termenul de mod comun este cau­zat de asimetriile din etajul diferential de intrare. Cu cat simetria etajului diferential de intrare va fi mai perfecta, amplificarea de mod comun va fi mai mica decat cea diferentiala iar AO va fi mai bun. Rejectia modului comun se apreciaza prin raportul dintre amplificarea diferentiala si amplificarea de mod comun exprimat in dB:

CMRR= [dB]

CMRR - factorul de rejectie al modului comun atinge in mod obisnuit valori de 70100dB. AO de mare precizie au un inalt grad de simetrie a intrarii si deci un CMRR foarte bun. O masura de crestere a CMRR chiar de catre utilizatori este asigurarea unei simetrii cat mai bune a circuite­lor conectate la cele doua intrari.

UOFF, tensiunea de decalaj termic (offset) se manifesta prin tensiuni perturbatoare de valori mici (zeci-sute de μV) avand variatii lente, dependente de tem­peratura integratului. Ea se datorata asimetriilor etajului diferential de intrare provocate de variatiile inegale cu temperatura ale parametrilor tranzistoarelor. Offset-ul poate compromite pre­lucrarea semnalelor de valori mici si mai ales integrarile. In aceste cazuri se pot utiliza AO cu offset redus, asigurat prin con­structie. Sunt posibile si metode active de compensare a offset-ului.

AO au doua proprietati fundamentale:

Amplificarea diferentiala Ad este foarte mare, practic infinita: uzual Ad > 105;

Impedantele de intrare Zi+ si Zi- sunt foarte mari, putandu-se considera infinite (de obicei mai mari de 1012MW) rezultand ca si curentii de intrare sunt practic nuli. Impedantele de iesire sunt mici, ceea ce favorizeaza cuplajul electric intre etajele amplificatoare de tensiune.

Din cele de mai sus reiese faptul ca AO este o structura ideala pentru utilizarea reacti­ilor paralel-serie negative sau pozitive. Reactia negativa se obtine cupland iesirea cu intrarea inver­soare, iar reactia pozitiva cupland iesirea cu intrarea neinversoare. Cuplarea se poate face printr-o rezistenta, sau prin diferite retele pasive.

AO mai au si alte proprietati favorabile: impedanta de iesire foarte mica, banda de frec­venta foarte larga, caracteristica de transfer liniara si simetrica, etc.

Datorita acestor calitati AO s-au impus in realizarea circuitelor analogice ca solutie de referinta. Ele sunt prezente si in structura altor circuite integrate specializate pentru diferite functii. Se va observa prezenta stucturilor AO, de exemplu in circuitul integrat de temporizare bE555 cu functie de comparator sau in stabilizatorul bA723, ca amplificator de eroare.

Montaje fundamentale cu amplificatoare operationale

a) Amplificatorul inversor

Configuratia cea mai importanta pentru intelegerea functionarii AO este cea de amplifi­cator inversor, prezentata in figura urmatoare.

R2 nu circula curent (Zin = ). Aceasta rezistenta    nu este obligatorie, dar se recomanda pentru a sime-triza cat mai bine intrarea in AO si a creste astfel CMRR. Avand in vedere amplificarea diferentiala infinita, potentialul celeilalte intrari, cea inversoare, va ramane fixat tot la OV, daca iesirea U0 nu se satureaza (nu ajunge la E). Tensiunea diferentiala ud care respecta conditia

ud=u+-u-<E/Ad

va fi de regula neglijabila din cauza valorilor mari ale Ad.

 


i


R1 R2


AO

 
i

ud

ui

u0

R1|| R2

Au Rin = R1





Fig. 1.2 Amplificator inversor

Intrarea inversoare fiind virtual la OV, tensiunea de intrare in amplificatorul inversor Ui (a nu se confunda cu U-) va produce prin R1 un curent de valoare i(t) = ui(t) / R1. Deoarece impedanta de intrare in AO este infinita, singura cale de iesire din nod a acestui curent (conform legii I a lui Kirchoff) va fi asigurata de tensiunea de iesire U0 care va lua o astfel de valoare, de semn opus celei de intrare, incat prin rezistenta R2 sa se scurga integral curentul i(t). Cunoscand tensiu­nea de iesire, se poate calcula amplificarea in tensiune a amplificatorului inversor:

Amplificarea depinde numai de raportul rezistentelor R2 / R1. Facand apel la cunostintele despre reactia negativa, se constata ca R2 realizeaza o astfel de reactie, de tip paralel-serie cu efect stabilizator. Cand R2 / R1 este subunitar amplificatorul inversor devine atenuator (Au < 1).

Un caz particular de amplificator inversor este inversorul, care se obtine cand R1 = R2 iar u0 = - ui. Pentru inversor Au = 1.

Din punct de vedere al rezistentei de intrare, acest amplificator avand Rint = ui(t) / i(t) = R1 este dezavantajos cand dorim amplificarea unor semnale de tensiune de putere foarte mica (de exemplu in traductoare, amplificatoare de masura etc.). Intr-adevar, daca am incerca sa crestem R1 cresterea rezistentei de intrare ar fi inutila, deoarece in acelasi timp ar scadea amplificarea. Aceasta proprietate poate fi insa utila cand se impune adaptarea intrarii la impe­dante mici, intr-un domeniu larg de frecvente.

b) Amplificatorul neinversor

Daca intrarea se va aplica bornei neinversoare, impedanta de intrare in amplificatorul astfel obtinut se va pastra la valo­rile foarte mari ale AO propriuzis.

Curentul i care strabate rezistentele R1 si R2 are valoarea iar tensiunea de la iesire se calculeaza usor:

Amplificarea rezulta imediat:

Au

 


i


R1 R2


AO

 
i

ui u0

R1|| R2

Fig. 1.3 Amplificator neinversor

Un caz particular de amplificator neinversor este repetorul (R1 = sau R2 = 0), util cand se doreste amplificarea unor semnale de tensiune foarte slabe.



AO

 

AO

 

ui ui

ui ui


Fig. 1.4 Repetoare

c) Circuite de adunare si scadere

Proprietatea amplificatorului inversor de a transmite la iesire curentul care intra in nodul intrarii inversoare, prin rezistenta de reactie, se pastreaza si daca exista mai multi curenti de intra­re incidenti. Pe rezistenta de reactie are loc o insumare a curentilor de intrare. Rezulta ca in cazul in care toate rezistentele au aceeasi valoare, vom obtine la iesire suma tensiunilor de intrare cu semn schimbat, din cauza caracterului inversor al amplificatorului.




Curentul iR care strabate rezistenta de reactie RR are valoarea

Daca R1 = R2 = . = Rn = RR = R tensiunea de iesire va fi,    in consecinta:

  Rn


in

iR

uin

R1 RR


AO

 
i1

ui

u0

Fig. 1.5 Amplificator sumator

Scaderea poate rezulta adaugand circuite inversoare la intrarile de tip descazut ale suma­torului. Daca dorim insa utilizarea unui singur AO, se poate realiza schema urma­toare, interesanta mai ales prin modul de calcul al u0, care ape­leaza la principiul superpozitiei. u01 si u02 sunt com­po­nentele lui u0 datorate tensiunilor de intrare u1 respectiv u2, calculate pe rand. Cand calculam efectul lui u01 consideram u2=0 iar cand calculam efectul lui u02 consideram u1=0. Rezultatul final se obtine prin insumarea celor doua rezistente partiale.

u01 =

u02 =

u0 = u01 + u02 =

=

La calculul lui u01 s-a avut in vedere faptul ca u1 este ponderata prin divizorul de tensiune R3-R4.

 


R2


R1 V+

11

βA741

 
4 10

u2

5 u0

6

u1 R3 V-

R4

Fig. 1.6 Circuit de scadere cu amplificatorul

operational βA741

Daca este realizata conditia , tensiunea de iesire va fi u0 = (u1 - u2) iar atunci cand R1 = R2 = R3 = R4 iesirea este diferenta intrarilor: u0 = u1 - u2.

3. Desfasurarea lucrarii

Se apeleaza programul Electronics Workbench 5.12 si se realizeaza schemele din figurile de mai jos

*    




loading...




Politica de confidentialitate


Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate

Electronica




Circuitul RL fara sursa in regim tranzitoriu
MODALITATI DE BLOCARE A TIRISTOARELOR CONVENTIONALE
Caiet de sarcini - sistem de televiziune cu circuit inchis – muzeul satului
APARATE PENTRU MASURAREA TENSIUNII SI CURENTULUI ELECTRIC. CALCULUL ERORILOR DE MASURARE
Traductoarele
ACTIONARI ELECTRICE DE CURENT CONTINUU - Elemente de Proiectare
Transformatoare trifazate cu conversie radiala sau axiala (infasurari cilindrice,concentrice)
Studiul raspunsului la semnal treapta al elementelor de tip PI si utilizarea lui la identificarea acestora
Electrician exploatare statii electrice in tura ( tura permanenta )
SEPARATOARE DE SARCINA













loading...