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

Ilustracja przedstawia grafikę oraz schemat. Grafika ukazuje przedmiot o korpusie w kształcie prostopadłościanu, z którego dwóch ścian po przeciwnych stronach wystają metalowe bolce zagięte do dołu. Na korpusie przyrządu napis: es ce a sześć de pe em u a siedem cztery jeden ce pe. Schemat przedstawia prostokąt. Po obydwóch jego stronach, na zewnątrz ściany lewej i prawej, dorysowane są małe prostokąty, których jedna ze ścian jest częścią ściany prostokąta. Po lewej od góry prostokąt pierwszy opisany jest jako ofset en jeden, drugi i en minus, trzeci i en plus, czwarty fał z indeksem dolnym cece minus. Przy prawej ścianie od góry prostokąt osiem opisany jako en ce, prostokąt siedem opisany fał z indeksem dolnym ce ce plus, prostokąt sześć opisany jako ałt oraz piąty opisany jako ofset en dwa.

Rg4k2yBDMoSeF

Ilustracja przedstawia schemat. W centrum schematu znajduje się trójkąt równoramienny. Trójkąt opisany jest jako mikro a cztery siedem jeden. Jego najmniejszy kąt skierowany jest w prawą stronę. Przy nim znajduje się numerek sześć. Od niego w prawo ciągnie się linia biegnąca do napisu wyjście. Na ramionach trójkąta znajdują się symetrycznie rozmieszczone punkty cztery oraz siedem. Od punktu siedem biegnie linia do napisu zasilanie plus. Od punktu cztery biegnie linia do napisu zasilanie minus. Na ramionach bliżej podstawy znajdują się symetrycznie rozmieszczone punkty jeden oraz pięć. Od punktu jeden biegnie linia do napisu ofset en jeden. Do punktu pięć biegnie linia do napisu ofset dwa. Przy podstawie umieszczone są punkty trzy i dwa. Punkt trzy umiejscowiony jest blisko rogu, przy którym, w trójkącie, widnieje symbol plus. Od punktu trzy biegnie linia do napisu wu e plus. Punkt dwa umiejscowiony jest blisko rogu przy którym, w trójkącie, widnieje symbol minus. Od punktu dwa biegnie linia do napisu wu e minus.

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 $K_{Umax}$ oraz pasmo przenoszenia (które definiuje się jako częstotliwość, przy której wzmocnienie spada o 3 dB poniżej wartości maksymalnej).

RBy3JiqAYtDp5

Ilustracja przedstawia wykres. Oś pozioma opisana jest jako ef. Oś pionowa jako ka z indeksem dolnym u. Na osi pionowej zaznaczony jest punkt Ka z indeksem dolnym u max. Od niego biegnie przez wykres przerywana linia. Poniżej linii w odstępie oznaczonym na trzy decybele biegnie równolegle druga linia. Od punktów na osi ef pociągnięte są do góry przerywane linie, krzyżują się one z liniami biegnącymi od osi pionowej. Przez wykres biegnie linia. Przechodzi przez punkt styku punktu ef de oraz linii zlokalizowanej poniżej ka z indeksem dolnym u max, dochodzi do wartości ka u max, biegnie dalej na poziomie tej wartości, po czym opada w dół, od linii umiejscowionej w odstępie trzech decybeli od ka z indeksem dolnym u max.

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

Grafika przedstawia dwie osie: pionową i poziomą, przecinające się w centralnym punkcie ilustracji. Oś pozioma opisana jest jako u z indeksem dolnym wu e. Oś pionowa opisana jest jako U z indeksem dolnym wu igrek. Znajdują się na niej dwa punkty zlokalizowane symetrycznie po obydwóch stronach osi poziomej. Opisane są jako minus u z indeksem dolnym ce ce oraz plus u z indeksem dolnym ce ce. Od obydwóch punktów pociągnięte są linie. Dolna w lewą, górna w prawą stronę, opisane na końcach jako nasycenie. Od dwóch trzecich ich długości biegnie linia, linie się łączą.

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.

Układy pracy wzmacniacza operacyjnego:

Wzmacniacz odwracający

1,1

Rae9zINzp749Q

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana U z indeksem dolnym wu e. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę linia, która po przejściu przez prostokąt er z indeksem dolnym jeden biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er z indeksem dolnym dwa, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza cześć biegnie do góry po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Druga część biegnie dalej w lewo aż do punktu, z którego wchodzi strzałka u z indeksem dolnym wu e.

$u_{wy} = -\frac{R_{2}}{R_{1}}·u_{we}$

Wzmacniacz nieodwracający

1,1

R1XJcUz5oLcEl

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się pionowa linia skręcająca w prawo. Po przejściu przez prostokąt er z indeksem dolnym jeden biegnie dalej w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er z indeksem dolnym dwa, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchoła skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Mniej więcej w połowie jej długości biegnie do góry strzałka, opisana u indeks dolny wu e, prowadząca do punktu, z którego biegnie w prawo linia łącząca się z trójkątem przy rogu, przy którym umieszczony został znak plus. Dolna pozioma linia biegnie dalej w lewo aż do linii pionowej po lewej stronie schematu, od której rozpoczął się opis.

$u_{wy} = (1+\frac{R_{2}}{R_{1}})·u_{we}$

Wzmacniacz różnicowy (odejmujący)

1,1

Rhq4Eo2fkxlNe

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana U wu e. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę linia, która po przejściu przez prostokąt er z indeksem dolnym jeden biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er z indeksem dolnym dwa, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza część biegnie do góry, przechodzi przez prostokąt er z indeksem dolnym cztery, przechodzi przez czarny punkt, po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Od czarnego punktu ciągnie się w lewo linia przechodząca przez prostokąt er z indeksem dolnym trzy, biegnie dalej w lewo do białego okrągłego punktu. Linia umiejscowiona na dole schematu po przejściu przez czarny punkt biegnie dalej w lewo, aż do dolnego punktu białego, z którego wychodzi strzałka u wu e jeden. Prowadząca do górnego punktu, od którego zaczął się opis. Od dolnej linii poziomej do punktu umieszczonego na końcu linii przechodzącej przez er z indeksem dolnym trzy prowadzi strzałka opisana u z indeksem dolnym wu w dwa.

1

$u_{wy} = \frac{R_{4}}{R_{3}+R_{4}}·(1+\frac{R_{2}}{R_{1}})·u_{we2} - \frac{R_{2}}{R_{1}}·u_{we1}$

Jeżeli:

$\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{R_{4}}{R_{3}}$

to:

$u_{wy}=\frac{R_{2}}{R_{1}}·(u_{we2}-u_{we1})$

Wzmacniacz sumujący (sumator analogowy)

1,1

R1E2LCzAnn3v2

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana U z indeksem dolnym wu e jeden. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę linia, która po przejściu przez prostokąt er z indeksem dolnym jeden biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er z indeksem dolnym ef, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, a konkretnie jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza cześć biegnie do góry po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Druga część biegnie dalej w lewo prowadzi od niej strzałka u z indeksem dolnym wu e dwa prowadząca do białego punktu od którego ciągnie się w prawo linia, skręcająca później w górę i przechodząca przez czarny punkt między prostokątem er z indeksem dolnym jeden, a trójkątem, łącząc się z linią przechodzącą przez prostokąt er z indeksem dolnym ef.

$u_{wy}=-R_{F}·(\frac{u_{we1}}{R_{1}}+\frac{u_{we2}}{R_{2}})$

Wzmacniacz całkujący (integrator)

1,0

R1QY75jPZ3KoN

Ilustracja przedstawia schemat pracy wzmacniacza operacyjnego całkującego. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana jako U z indeksem dolnym wu e. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę linia, która po przejściu przez prostokąt er biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta, przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez punkt ce oznaczony na schemacie dwiema pionowymi kreskami, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia. Przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana jako u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza część biegnie do góry, po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Druga część biegnie dalej w lewo, aż do punktu, z którego wchodzi strzałka u z indeksem dolnym wu e.

$$u_{wy}=-\frac{1}{R·C}·\int u_{we}dt$$

$$k_u=\frac{u_{wy}}{u_{we}}=\frac{1}{j·\omega ·R·C}$$

$$\omega =2·\pi ·f - pulsacja$$

Wzmacniacz różniczkujący

R1OagHrDSh93P

Ilustracja przedstawia schemat pracy wzmacniacza operacyjnego różniczkującego. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana jako U z indeksem dolnym wu e. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę linia, która po przejściu przez punkt ce oznaczony na schemacie dwiema pionowymi kreskami biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta, przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia, przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana jako u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza część biegnie do góry, po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Druga część biegnie dalej w lewo aż do punktu, z którego wychodzi strzałka u z indeksem dolnym wu e.

$u_{wy}=-R·C·\frac{d_{u_{we}}}{dt}$

$$k_u=-\frac{u_{wy}}{u_{we}}=-j·\omega ·R·C$$

Wtórnik napięciowy

1,1

R1BHTYQ9mT5ok

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana U z indeksem dolnym wu e. Od górnego punktu biegnie, w prawą stronę, linia do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się plus. Od drugiego kąta przylegającego do tego samego boku, który ma w rogu znak minus biegnie w lewo linia, skręca do góry, po czym w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, a konkretnie jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia aż do punktu, z którego wchodzi strzałka u z indeksem dolnym wu e.

1

$u_{wy}=u_{we}$

$R_{we}\rightarrow∞$

Przetwornik I/U

1,1

Rr9hmAkyWHeGJ

Ilustracja przedstawia schemat. Po prawej stronie schematu znajdują się w jednej linii dwa białe okrągłe punkty. Od dolnego punktu do górnego prowadzi strzałka opisana U z indeksem dolnym wu e. Od górnego punktu biegnie w prawą stronę strzałka oznaczona literką i. Biegnie w prawo, przechodzi przez czarny punkt, po czym biegnie do trójkąta równoramiennego, którego wierzchołek przy najmniejszym kącie skierowany jest w prawo. Linia łączy się z prostokątem u jego podstawy, obok kąta przy którym znajduje się minus. Z czarnego punktu biegnie w górę linia, skręca w prawo, przechodzi przez prostokąt er, biegnie dalej w prawo, po czym skręca w dół i biegnie do czarnego punktu zlokalizowanego na wysokości trójkąta, jego wierzchołka skierowanego w prawo. Z wierzchołka skierowanego w prawo biegnie w prawo linia przechodzi przez czarny punkt, biegnie do punktu białego, znajdującego się po prawej stronie na schemacie. Do niego, od punktu położonego na tej samej wysokości, lecz niżej, biegnie strzałka opisana u indeks dolny wu igrek. Od punktu położonego niżej biegnie w lewo linia. Rozdwaja się w czarnym punkcie. Pierwsza cześć biegnie do góry po czym skręca w prawo do ściany trójkąta przy kącie oznaczonym plusem. Druga część biegnie dalej w lewo aż do punktu, z którego wchodzi strzałka u z indeksem dolnym wu e.

$u_{wy}=-R·i$

Wróć do spisu treściDYwCnCGuzWróć do spisu treści

Film instruktażowyDmaSddonZFilm instruktażowy

Powrót do materiału głównegoDerb8l5kQPowrót do materiału głównego