Operační zesilovače • Jednoduché celky pro modelování základních analog. funkcí (sumace, diference,integrál, derivace apod.). • Historie jejich vzniku se obvykle datuje od roku 1947 a je spjatá s vývojem analogových počítačů (elektronky, tranzistory) • OZ nejpoužívanější skupinou zesilovačů (kolem95%). OZ • analog. počítače –konec • OZ (rel.předimenzované) ekonomičtější použít než jedno či vícestupňové diskrétně realizované tranzistorové zesilovače v běžných aplikacích • Pro praxi je výhodná i zvyšující se kvalita, univerzálnost a jednoduchost použití. ‒ invertující vstup + neinvertující vstup OUT výstup OZ +UN kladné napájecí napětí ‒UN záporné napájecí napětí Ideální OZ Není-li OZ provozován na vysokých kmitočtech a nemá-li nastaveno velké zesílení → použití jednoduchého modelu. (Model je díky poskytování přesných výsledků v praxi hojně využíván. OZ up napětí signálu na neinvertujícím vstupu un napětí signálu na invertujícím vstupu ud rozdílový (diferenční) vstupní signál uo výstupní signál = A napěťové zesílení OZ Zd vstupní impedance Zo výstupní impedance Ro výstupní odpor Rd vstupní diferenčni odpor Diferenční zesilovač Převodní charakteristika V pracovní bodě, při Uvst1 = Uvst2 UC2C1 = UC2 – UC1 = 0 T1 = T2 URC1 = UCE1 UBE1 = UBE2 URC2 = UCE2 IB1 = IB2 UCE1 = UCE2 IC1 = IC2 = IC UC1 = UC2 IE ≈ IC1 + IC2 = 2IC URE = RE•IE = RE•2•IC Činitel potlačení souhlasného signálu častější vyjádření v dB Ad zesílení diferenčního signálu As zesílení souhlasného signálu • Vst. napěťová nesymetrie - vst. ofsetové napětí nepřesné spárování tranzistorů, odchylky hodnota odporů atp. velikost napětí přivedeného na vstup DZ k dosažení 0V na výstupu • Vst. proudová nesymetrie - vst. ofsetový proud rozdílnost proudu do vstupních svorek zesilovače při Ud = 0V = = 20 Zdroj konstantního proudu za předpokladu, že UZD a UBE jsou konstantní → Nevýhody: • kolísání UZD vlivem teploty a změny Upom • kolísání UBE zejména vlivem teploty tranzistoru = + = − = + ⟹ ≅ = − Proudové zrcadlo Proud protékající tranzistorem je zrcadlen do dalších připojených tranzistorů. Mají-li tranzistory velkou hodnotu zesilovacího činitele je zrcadlení téměř přesné. Blokové zapojení OZ • Diferenční stupeň ud = up – un • Zesilovač napětí provádí kmitočtovou kompenzaci, převádí proudový vstupní signál na napěťový výstup Au/i = uvýst / ivst • Koncový stupeň ve třídě AB, zapojení SC, tj. proudový zesilovač Zjednodušené zapojení OZ OZ vliv frekvence Reálný OZ (LM741) Základní zapojení OZ = = 0 ⟹ = = = = 0 = 0 ⟹ = = 0 − = − = = = = = = = = − = − , − ř í á Základní typy zapojení OZ Zavedení záporné zpětné vazby (ZZV) – změna zesílení neinvertující zapojení invertující zapojení Neinvertující zapojení OZ = = + = = = + 1 Sledovač signálu = = 1 = + = 0 + = = + 1 = 0 + 1 = 1 Invertující zapojení OZ Vstupní odpor: = − = + = = + = = + = + 0 = Invertující zapojení jako zdroj proudu řízený napětím + = = 0 = − = − = − Invertující zapojení jako zdroj napětí řízený proudem ≈ 0 + - R2 u2 i1 = − Invertující zapojení s neinvertujícím vstupem připojeným na zdroj napětí výstupní signál posunutí proti úrovni „0 V“ = 0 = 0 + = = − = − = − = − = − = + 1 = + 1 − Univerzální zesilovač Polohou jezdce lze nastavit zesílení: = < −1; 1 > = − + 1 + Rozdílový zesilovač = + 1 − = + = − ´ = ´ = tzn. ´ ´ = = + 1 + − Přístrojový zesilovač OZ jako invertující součtový zesilovač = − + + ⋯ + = − + + ⋯ + = = ⋯ = Algebraický člen = … − + + ⋯ + Složený zpětnovazební obvod = = − + + = − + + nebo po úpravě Posílení výstupu Bezúbytkový usměrňovač > 0 < 0 = − + = 0 • výstupní napětí je jednocestně usměrněno • zapojení odvozeno z invertujícího zapojení OZ → → + - R1 R2 D1 u2u1 Bezúbytkový usměrňovač > 0 < 0 = 1 + + = 0 → → + - R1 R2 D1 u2u1 • výstupní napětí je jednocestně usměrněno • zapojení odvozeno z neinvertujícího zapojení OZ Logaritmující obvod U2=k . ln u1