Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Wzmacniaczem operacyjnym nazywa się wzmacniacz prądu stałego o bardzo dużym wzmocnieniu, którego właściwości kształtuje się przez zewnętrzne sprzężenia zwrotne. Najważniejszymi parametrami wzmacniacza operacyjnego są:

  • wzmocnienie napięciowe różnicowe,

  • wzmocnienie napięciowe sumacyjne,

  • współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego,

  • rezystancja wejściowa różnicowa,

  • rezystancja wejściowa sumacyjna,

  • rezystancja wyjściowa,

  • prąd wejściowy spoczynkowy (prąd polaryzacji),

  • napięcie wejściowe niezrównoważenia,

  • prąd wejściowy niezrównoważenia,

  • dryft temperaturowy napięcia i prądu wejściowego niezrównoważenia,

  • napięcie zasilania,

  • szerokość pasma częstotliwości.

RYV45P63mbxDa
Rys. 4.1 Wzmacniacz operacyjny μA741CP (IN+ – wejście nieodwracające wzmacniacza; IN- - wejście odwracające wzmacniacza; OUT – wyjście wzmacniacza, +Vcc – napięcie zasilania biegun dodatni; -Vcc - napięcie zasilania biegun ujemny;, OFFSET – zewnętrzne wejście napięcia niezrównoważenia, NC – nie wykorzystany)
Źródło: materiały katalogowe firmy Texas Instruments, domena publiczna.
Rg4k2yBDMoSeF
Rys. 4.2 Wzmacniacz operacyjny μA741CP (IN+ – wejście nieodwracające wzmacniacza; IN- - wejście odwracające wzmacniacza; OUT – wyjście wzmacniacza, +Vcc – napięcie zasilania biegun dodatni; -Vcc - napięcie zasilania biegun ujemny;, OFFSET – zewnętrzne wejście napięcia niezrównoważenia, NC – nie wykorzystany)
Źródło: Materiały katalogowe firmy Texas Instruments, domena publiczna.

Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza operacyjnego określa zależność wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w funkcji częstotliwości przy niezmienionej wartości amplitudy napięcia wejściowego.

Na podstawie charakterystyki wyznacza się maksymalne wzmocnienie KUmax oraz pasmo przenoszenia (które definiuje się jako częstotliwość, przy której wzmocnienie spada o 3 dB poniżej wartości maksymalnej).

RBy3JiqAYtDp5
Rys. 4.3 Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza operacyjnego
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Charakterystyka statyczna wzmacniacza operacyjnego określa zależność napięcia wyjściowego od napięcia wejściowego wzmacniacza. Jest to charakterystyka liniowa, lecz po przekroczeniu zakresu liniowości wzmacniacz operacyjny przechodzi do stanu nasycenia.

R5w69HnrG58xc
Rys. 4.4 Charakterystyka statyczna wzmacniacza operacyjnego
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Do celów projektowych wstępnych przyjmuje się wzmacniacz operacyjny idealny, który charakteryzuje się bardzo dużym wzmocnieniem napięciowym różnicowym (dążącym do nieskończoności), bardzo dużą rezystancją wejściową (dążącą do nieskończoności), małą rezystancją wyjściową (dążącą do zera) oraz bardzo szerokim pasmem częstotliwości (dążącym do nieskończoności). Ponadto idealny wzmacniacz powinien charakteryzować się napięciem wyjściowym równym zeru przy równych napięciach na wejściach odwracającym i nieodwracającym, nieskończenie dużym dopuszczalnym prądem wyjściowym, zerowym prądem wejściowym oraz brakiem wpływu temperatury na jego parametry.

Wzmacniacz idealny

μA 741

Inne WO

Wzmocnienie różnicowe KU

V/V

·

105

104...107

Rezystancja wejściowa różnicowa RID

·

1

0,05...104

Rezystancja wyjściowa RO

Ω

0

75

50...200

Częstotliwość graniczna fT

MHz

0

1

1...100

Układy pracy wzmacniacza operacyjnego:

Wzmacniacz odwracający

1,1
Rae9zINzp749Q
Rys.4.5 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wzmacniacz odwracający
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Wzmacniacz nieodwracający

1,1
R1XJcUz5oLcEl
Rys.4.6 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wzmacniacz nieodwracający. Współczynnik wzmocnienia prądowego to stosunek między prądem kolektora, a prądem bazy. Oznacza się go symbolem b, gdzie b=IC/ IB.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Wzmacniacz różnicowy (odejmujący)

1,1
Rhq4Eo2fkxlNe
Rys.4.7 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wzmacniacz różnicowy czyli wzmacniacz dwuwejściowy zbudowany z dwóch tranzystorów pracujących w układzie wspólnego emitera, mających wspólny obwód emiterowy.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.
1

Jeżeli:

to:

Wzmacniacz sumujący (sumator analogowy)

1,1
R1E2LCzAnn3v2
Rys.4.8 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - sumator analogowy czyli wzmacniacz sumujący sygnały analogowe.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Wzmacniacz całkujący (integrator)

1,0
R1QY75jPZ3KoN
Rys.4.9 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wzmacniacz całkujący
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.
uwy=-1R·C·uwedt
ku=uwyuwe=1j·ω·R·C
ω=2·π·f - pulsacja

Wzmacniacz różniczkujący

R1OagHrDSh93P
Rys.4.10 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wzmacniacz różniczkujący
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.
ku=-uwyuwe=-j·ω·R·C

Wtórnik napięciowy

1,1
R1BHTYQ9mT5ok
Rys.4.11 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - wtórnik napięciowy
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.
1

Przetwornik I/U

1,1
Rr9hmAkyWHeGJ
Rys.4.12 Układy pracy wzmacniacza operacyjnego - przetwornik I/U
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY 3.0.

Wróć do spisu treściDYwCnCGuzWróć do spisu treści

Film instruktażowyDmaSddonZFilm instruktażowy

Powrót do materiału głównegoDerb8l5kQPowrót do materiału głównego