Liniowe układy scalone

Podobne dokumenty
Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

Wzmacniacze, wzmacniacze operacyjne

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

Wzmacniacze operacyjne

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

PODSTAWY ELEKTRONIKI I TECHNIKI CYFROWEJ

Wzmacniacze operacyjne.

Podstawowe układy elektroniczne

Liniowe układy scalone. Wykład 2 Wzmacniacze różnicowe i sumujące

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Wzmacniacz operacyjny zastosowania liniowe. Wrocław 2009

A-3. Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Ćw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I)

ĆWICZENIE 2 Wzmacniacz operacyjny z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Spis treści Przełączanie złożonych układów liniowych z pojedynczym elementem reaktancyjnym 28

Instrukcja nr 6. Wzmacniacz operacyjny i jego aplikacje. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P. Dorosz Lab 6.

A U. -U Z Napięcie zasilania ujemne względem masy (zwykle -15V) Symbol wzmacniacza operacyjnego.

Politechnika Białostocka

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Liniowe układy scalone. Komparatory napięcia i ich zastosowanie

Liniowe układy scalone. Wykład 4 Parametry wzmacniaczy operacyjnych

Liniowe układy scalone. Elementy miernictwa cyfrowego

Generatory przebiegów niesinusoidalnych

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Wzmacniacze operacyjne

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Wzmacniacz operacyjny

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

A-6. Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

PODSTAWY ELEKTRONIKI TEMATY ZALICZENIOWE

Wzmacniacz operacyjny zastosowania liniowe i nieliniowe

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

Wzmacniacze. Klasyfikacja wzmacniaczy Wtórniki Wzmacniacz różnicowy Wzmacniacz operacyjny

Badanie wzmacniacza operacyjnego I i II

Liniowe układy scalone. Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

2. Który oscylogram przedstawia przebieg o następujących parametrach amplitudowo-czasowych: Upp=4V, f=5khz.

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

1 Układy wzmacniaczy operacyjnych

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

Projekt z Układów Elektronicznych 1

Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Ćwiczenie C3 Wzmacniacze operacyjne. Wydział Fizyki UW

Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/12

WZMACNIACZE OPERACYJNE

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ OPERACYJNY

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

Wykład 2 Projektowanie cyfrowych układów elektronicznych

Ujemne sprzężenie zwrotne, WO przypomnienie

WZMACNIACZ OPERACYJNY. Podstawowe właściwości wzmacniaczy operacyjnych. Rodzaj wzmacniacza Rezystancja wejściowa Rezystancja wyjściowa

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

ĆWICZENIE 14 BADANIE SCALONYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

P-1a. Dyskryminator progowy z histerezą

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

Liniowe układy scalone. Filtry aktywne w oparciu o wzmacniacze operacyjne

WIECZOROWE STUDIA NIESTACJONARNE LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Filtry przypomnienie. Układ różniczujący Wymuszenie sinusoidalne. Układ całkujący Wymuszenie sinusoidalne. w.6, p.1

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ogólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

7. UKŁADY ODOPERACYJNE

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Część 4. Zagadnienia szczególne. b. Sterowanie prądowe i tryb graniczny prądu dławika

Wzmacniacz operacyjny

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

PL B1. INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 21/08. PAWEŁ LIGĘZA, Kraków, PL

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Liniowe układy scalone

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

Wzmacniacze operacyjne

ZASTOSOWANIA WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

Badanie układów aktywnych część II

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

WOLTOMIERZ CYFROWY. Metoda czasowa prosta. gdzie: stała całkowania integratora. stąd: Ponieważ z. int

Laboratorium Elektroniki

Transkrypt:

Liniowe układy scalone Wykład 3 Układy pracy wzmacniaczy operacyjnych - całkujące i różniczkujące

Cechy układu całkującego Zamienia napięcie prostokątne na trójkątne lub piłokształtne (stała czasowa układu) Zastosowanie wzmacniacza operacyjnego pozwala osiągnąć napięcie piłokształtne o dużym współczynniku liniowości Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do całki z napięcia wejściowego i odwrócone w fazie Zastosowanie: w generatorach funkcyjnych, przetwornikach a/c

Wzmacniacz całkujący (1) Poprzez zastosowanie we wzm. odwr.impedancji Z 1 =R oraz Z 2 = 1 sc otrzymujemy układ integratora Z punkt masy pozornej Napięcie na kondensatorze jest równeu O I 2 t =C du o dt I 1 =I 2 U I R =C du O dt t U O t = 1 U RC I t dt U O 0 0 U O 0 napięcie początkowe nac wchwili t=0 Funkcja przejścia : U O s U I s = 1 RCs

Wzmacniacz całkujący z sumowaniem Inaczej: Integrator sumujący U O t = 1 t CR 0 U 1 U 2... U n dt

Wzmacniacz całkujący z układem RC w pętli sprzężenia zwrotnego Zastosowanie R3 ogranicza wzmocnienie przy m.cz. i poprawia stabilność punktu pracy układu Funkcja przejścia: U O s U I s = R 3 R 1 1 1 R 3 Cs f 1 2 R 3 C

Inne układy integratorów (1) U O t = 1 t CR 1 0 U I dt R 1 R 2 U I

Wzmacniacz całkujący różnicowy U O t = 1 t CR 0 U I2 U I1 dt

Wzmacniacz z podwójnym całkowaniem Elementy dobrane w ten sposób aby następowało dwukrotne całkowanie z tą samą stałą czasową Filtr dolnoprzepustowy U O t = 4 CR 2 U I dt

Wzmacniacz całkujący nieodwracający (1) Funkcja przejścia U O s U I s = 1 1 R 1 C 1 s 1 RCs RCs Przy doborze jednakowych stałych czasowych R 1 C 1 =RC U O s U I s = 1 RCs

Wzmacniacz całkujący nieodwracający (2) Funkcja przejścia U O s U I s = 1 R 2 R 1 1 R 1 R 2 R 1 R 2 Cs 1 R 2 Cs Zakres częstotliwości 1 2 R 2 C f R 1 R 2 2 R 1 R 2 C

Ustawienie początkowych warunków pracy integratora Przy zamkniętym K2 a otwartym K1 układ wzm. Odwracającego Ustawiamy napięcie początkowe U O t = 1 t R 1 C 0 U I t dt U O 0 U O = R f R 2 U ZZ Otwieramy K2, zamykamy K1 mamy integrator Oba klucze otwarte układ utrzymuje punkt napięcia wyjściowego

Ustawienie warunków początkowych integratora (2) Czas pamiętania zależy od upływności kondensatora (w układzie rzeczywistym też od prądów wejściowych wzmacniacza) Integrator pracuje tak jak układ próbkujący z pamięcią

Charakterystyka częstotliwościowa integratora Pasmo przenoszenia integratora jest mniejsze niż wzmacniacza operacyjnego ze względu na kondensator

Właściwości elementów układu integratora Jeżeli przez kondensator będzie płynął nawet mały prąd to integrator będzie pracował jako wzmacniacz Kondensatory powinny mieć prąd upływu znacznie mniejszy niż wejściowy prąd polaryzujący wzmacniacza operacyjnego Dla długich czasów trwania przebiegu całkowania zaleca się kondensatory polistyrenowe i teflonowe Dla krótkich czasów całkowania zaleca się kondensatory poliestrowe lub mikowe Wzmacniacz operacyjny powinien mieć bardzo mały prąd i napięcie niezrównoważenia Wzmacniacz operacyjny powinien mieć dość dużą wartość dopuszczalnego napięcia wyjściowego

Praktyczny integrator z kompensacją Kompensacja wejściowego prądu polaryzującego wartość prądu kompensującego dobieramy potencjometrem tak, aby była równa wejściowemu prądowi polaryzującemu Kompensacja temperaturowa współczynnik cieplny diody powinien być równy współczynnikowi zmian termicznych wejściowego prądu polaryzującego

Cechy układu różniczkującego Zamienia napięcie prostokątne na impulsowe W układzie różniczkującym napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do pierwszej pochodnej napięcia wejściowego i odwrócone w fazie Różniczkowanie jest tym skuteczniejsze (impulsy bardziej szpilkowe) im stała czasowa ładowania i rozładowania kondensatora jest mniejsza Zastosowanie układy wyzwalania przerzutników bistabilnych i monostabilnych, w układach sterowania

Wzmacniacz różniczkujący Poprzez zastosowanie we wzm. odwr. impedancji Z 1 = 1 sc oraz Z =R 2 2 otrzymujemy układ różniczkujący K= Z 2 U czyli O s U I s = R Cs 2 Układ idealny wzmocnienie powinno wzrastać proporcjonalnie do częstotliwości praktycznie tylko w pewnym zakresie częstotliwości (co zależy od własności częstotliwościowych wzmacniacza operacyjnego Z 1 Układ realizuje rózniczkowanie sygnału wejściowego U O = R 2 C du I dt W celu zmniejszenia wpływu prądów polaryzujących R 2 =R 3

Wady układu różniczkującego (1) Duża wrażliwość na szumy wysokiej częstotliwości Pojemnościowy charakter impedancji wejściowej, niekorzystny ze względu na pojemnościowe obciążenie sygnału Skłonność do oscylacji wynika z charakteru sprzężenia zwrotnego

Wzmacniacz różniczkujący - charakterystyka W układzie idealnym wzmocnienie rośnie w pełnym zakresie częstotliwości W praktycznym wzmocnienie ograniczone charakterystyką wzmacniacza

Wzmacniacz różniczkujący (2) U O s U I s = R 2 C 1 s 1 R 1 C 1 s 1 R 2 C 2 s Unika się wad układu (1) R1- zmniejsza wpływ pojemności na wejściu C2 zmienia ch-kę częstotliwościową pętli sprzężenia zwrotnego poprawia stabilność Impedancja ma charakter pojemnościoworezystancyjny

Wzmacniacz różniczkujący (2) - charakterystyka

Wzmacniacz różniczkujący (3) Impedancja wejściowa ma charakter całkowicie rezystancyjny Z I =R 1 R 2 Mniejszy wpływ szumów Dobre właściwości szumowe są spowodowane całkowaniem szumów w pierwszym stopniu wzmacniającym Układ realizuje różniczkowanie przy: wówczas f 1 2 R 1 C U O s = R 1 R 3 R 2 U O t = R 1 R 3 R 2 CsU I s C du I dt

Wzmacniacz różniczkujący (4) Stała czasowa rózniczkowania :CR R R R =2R 2 R 2 2 R 3 jeżeli R 3 R 2 Układ o dużej stałej czasowej Trudno jest zbudować układ dużej stałej czasowej- ze względu na upływność kondensatorów o dużych pojemnościach i pojemności pasożytnicze rezystorów Stosujemy układ typu T Dla stabilnej pracy: R 4 =R R

Wzmacniacz różniczkujący (5) Układ o małej stałej czasowej Stała czasowa rózniczkowania :C R R 2 C R = C 2 1 2C 1 C 2 Trudno jest zbudować układ o malej stałej czasowej wpływ pojemności montażowych, niemożliwość stosowania rezystorów o małej wartości w pętli sprzężenia zwrotnego w obawie przed przekroczeniem dopuszczalnego prądu wyjściowego WO Stosujemy układ typu T Dla stabilnej pracy: R 2 =R 3

Wzmacniacz różniczkujący w układzie nieodwracającym Wartość R3 powinna być dość mała aby zwiększyć szybkość U O = n 1 R 2 C du I dt R 3 R 2 n f n R 3 C

Wzmacniacz różniczkujący z sumowaniem Układ realizuje sumowanie napięcia zróżniczkowanego i wzmocnionego U O = R 2 C du I dt U I R 2 R 3

Wzmacniacz różniczkujący - różnicowy R1 w celu zmniejszenia charakteru pojemnościowego impedancji wejściowej U O =R 2 C d U I2 U I1 dt 0 f 1 R 2 C

Układy praktyczne wzmacniaczy różniczkujących Max. zmiany Uwe: ±10V, max. Szybkość zmian napięcia na wyj. ±0,1V/us Błąd różniczkowania: 289 uv/us, co odpowiada błędowi ok.290 mv na wyjściu układu Działa jako wzm. różniczkujący dla f < 29 khz