EL_w05: Wzmacniacze operacyjne rzeczywiste

Transkrypt

1 EL_w05: Wzmacniacze operacyjne rzeczywiste Budowa zewnętrzna i wewnętrzna wzmacniacza Zasilanie wzmacniaczy Zakresy napięć wejściowych i wyjściowych Parametry statyczne wzmacniaczy operacyjnych Parametry dynamiczne wzmacniaczy operacyjnych Parametry szumowe Czy i jak uwzględniać parametry w obliczeniach? Rodzaje wzmacniaczy krótki przewodnik Czołowe firmy: Analog Devices, Linear Technology, Burr-Brown 1

2 Wygląd obudów układów scalonych - wzmacniaczy operacyjnych 2

3 Wygląd obudów wzmacniaczy operacyjnych 3

4 Wyprowadzenia końcówek wzmacniaczy operacyjnych 4

5 Zasilanie wzmacniaczy operacyjnych (symetryczne) 5

6 Zasilanie wzmacniaczy napięciem pojedynczym 6

7 Aktywna sztuczna masa 7

8 Sztuczna masa błędne włączenie kondensatorów 8

9 Parametry wzmacniacza silnie związane z zasilaniem Zakres dopuszczalnych napięć zasilania Dopuszczalne napięcia wejściowe: wspólne, różnicowe Pobór prądu ze źródła zasilania Maksymalny prąd obciążenia Poziomy nasycenia napięć wyjściowych (zakres napięć wyjściowych) (Rezystancja wyjściowa) Typy wzmacniaczy wyróżniane ze względu na zasilanie: Wzmacniacze do zasilania pojedynczym, niskim napięciem Wzmacniacze o małym poborze mocy; programowalne Wzmacniacze rail-to-rail (na wejściu, na wyjściu) Wzmacniacze mocy (duży prąd wyjściowy, duże zakresy napięć) 9

10 Zakres napięć wejściowych 10

11 Parametry związane z zasilaniem ćwiczenie odwrotnie! 11

12 Parametry związane z zasilaniem ćw. symulacyjne (a=0.5) 12

13 Parametry związane z zasilaniem ćw. symulacyjne (a=0.8) 13

14 Parametry związane z zasilaniem ćw. symulacyjne (a=0.1) 14

15 Parametry...ćw.1 (a=0.1, wzmacniacz single supply) 15

16 Parametry... (a=0.9, wzmacniacz rail-to-rail) 16

17 Wpływ obciążenia na napięcie wyjściowe cw2 17

18 Wpływ obciążenia na napięcie wyjściowe cw3 18

19 Rezystancja wyjściowa 19

20 Rezystancja wyjściowa (A=10 dla składowej AC) 20

21 Parametry statyczne dokładnościowe wzmacniaczy operacyjnych Wzmocnienie napięciowe (bez sprzężeń zwrotnych) Wejściowe napięcie niezrównoważenia (input offset voltage) Prądy polaryzacji wejść (input bias currents) Wejściowy prąd niezrównoważenia (input offset current) Współczynniki zmian termicznych w/w parametrów Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego CMMR (common mode rejection ratio) Współczynnik tłumienia zmian napięcia zasilania SVRR (supply voltage rejection ratio) 21

22 Wejściowy prąd polaryzujący (obwody wejściowe) 22

23 Wejściowy prąd polaryzujący (skutki) 23

24 Wejściowy prąd polaryzujący (dobór R ) 24

25 Napięcie niezrównoważenia 25

26 Napięcie niezrównoważenia (skutki) 26

27 Napięcie niezrównoważenia (skutki c.d.) 27

28 CMRR - współczynnik tłumienia napięcia wspólnego 28

29 Parametry szybkościowe wzmacniaczy operacyjnych Iloczyn szerokości pasma przenoszenia przez wzmocnienie (Gain BandWidth Product: GBW, GBP) Maksymalna szybkość zmian sygnału wyjściowego (Slew rate) Typy wzmacniaczy: Szybkie, super szybkie (fast, ultrafast) Wzmacniacze o sprzężeniu prądowym (!) 29

30 Pasmo przenoszenia i częstotliwość graniczna 30

31 Szybkość zmian napięcia wyjściowego 31

32 Charakterystyki częstotliwościowe ćw. 4 32

33 Szybkość zmian napięcia wyjściowego ćw. 5 33

34 Parametry wzmaczniaczy operacyjnych (1) 34

35 Parametry wzmacniaczy operacyjnych (2) 35

36 Parametry wzmacniaczy operacyjnych (3) 36

37 Parametry wzmacniaczy operacyjnych (4) 37

38 Parametry wzmaczniaczy operacyjnych (5) 38

39 Parametry modelu UniversalOpamp (SwCADIII) Avol = 1Meg : wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego, dla f = 0Hz GBW = 10Meg : iloczyn wzmocnienia przez szerokość pasma częstotliwości (Hz) Slew = 10Meg : maksymalna szybkość zmian napięcia wyjściowego (V/s) ilimit = 25m : ograniczenie prądu wyjściowego (A) rail : różnica między napięciem zasilania a wyjściowym napieciem nasycenia = 0 Vos = 0 : wejściowe napięcie niezrównoważenia (V) Rin = 500Meg : rezystancja wejściowa phimargin = 45 : fazowy margines stabiolności (deg) en, enk, in, ink : parametry szumowe SpiceModel = level1, level2, level3 39