Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasada działania wzmacniacza operacyjnego?

ZajecBaX 20 Gru 2004 01:02 8057 3
  • #1 20 Gru 2004 01:02
    ZajecBaX
    Poziom 17  

    Witam
    Chciałbym dowiedzieć się więcej rzeczy o wzmacniaczach operacyjnych. Wszędzie na stronach pisze się tak "oczywiście" na ten temat że, im wiecej czytam, tym większy mam mętlik w głowie.
    :roll:
    Jeśli w punkcie "A" będzie napięcie 1,25V to czy na wyjściach wzmacniaczy będą identyczne (symetryczne) napiecia +/- jak na wejściu. (przy zamknietej pętli jak na rysunku)

    Co to znaczy że przy dodatnim sprzężeniu zwrotnym (wzmacniacz nie odwracający) piszą: wzmacniacz z histerezą a w odwrotnej sytuacji wzmianek o tym nie ma, po prostu odwracający.
    Kiedy ta histereza jest a kiedy niema? !!!

    Wiem na czym polega histereza napięcia. Zastanawia mnie tylko czy jak w punkcie "A" będę regulować płynnie napieciem, to czy oba wzmacniacze na wyjściu będą zachowywać się identycznie. Czyli napięcie będzie sie też zmieniać płynnie, a nie tak jak w przypadku histerezy.

    0 3
  • Pomocny post
    #2 20 Gru 2004 04:49
    radocha
    Poziom 28  

    to nie ma prawa działać, dolna połówka OK, górna ocipieje w chwili włączenia i Uwy IC1A uatali się z prawdopodobieństwem 50% na + lub - 3V z groszami, a jak się sfajczy to na +5 lub -5V. Brak ujemnego sprz. zwr. i napięcia odniesienia na IN+. OpAmpy tak na prawdę nie mają zera zasilania, to tylko napięcie odniesienia dla wejściowej pary różnicowej ustalające punkt pracy. Tu go brak.

    0
  • Pomocny post
    #3 20 Gru 2004 16:47
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Należy rozróżnić dwa typy wzmacniaczy:

    1. z ujemnym liniowym sprzężeniem zwrotnym - pracujące liniowo w
    zakresie dostępnych napięć wyjściowych (wzmacniacze)

    2. z ujemnym nieliniowym sprzężeniem zwrotnym - napięcie wyjściowe nie jest liniową funkcją Uwe.

    3. z dodatnim sprzężeniem zwrotnym - pracujące nieliniowo (np. jako przerzutniki)

    Zjawisko histerezy występuje tylko przy dodatnim sprzężeniu zwrotnym.


    Wzmacniacz operacyjny wzmacnia różnicę napięć pomiędzy wejściem odwracającym i nieodwracającym.

    W przypadkach 1 i 2 wzmocnienie wzmacniacza jest określone przez elementy zewnętrzne i ogólnie mozna je wyprowadzić z poniższych równań

    Uwy=k * (U+ - U-)

    Uwy napięcie wyjściowe wzmacniacza
    U- - napięcie na na wejściu odwracającym
    U+ - napiecie na wejsciu nieodwracającym
    k - wzmocnienie różnicowe, w idealnym wzmacniaczu = +∞
    w przypadkach rzeczywistych np. 20000 i więcej

    k - jest często podawane w V/mV co oznacza, że np zmiana napięcia różnicowego na wejściu o jeden mV powoduje zmianę np. o 20V (dla ku=20 V/mV).

    Dla prostego wtórnika mamy:

    U+=Uwe
    U-=Uwy

    Uwy=k*(Uwe-Uwy) => Uwy*(1+k)=Uwe*k

    $$Uwy=Uwe*\frac{k}{1+k}$$

    dla bardzo dużych k ułamek k/(k+1) dąży do jedności czyli Uwy dąży do Uwe

    Dla układu nieodwracającego mamy

    U+=Uwe
    U-=Uwy*R1/(R1+R2)

    Uwy=k*(Uwe-R1/(R1+R2)*Uwy)

    Uwy*(1+k*R1/(R1+R2))=k*Uwe

    Uwy*(R1+R2+k*R1)/(R1+R2)=k*Uwe

    Uwy*(R1+R2+k*R1)=k*(R1+R2)*Uwe

    dzielimy obie strony przez k

    Uwy*(R1/k+R2/k+R1)=(R1+R2)*Uwe

    dla bardzo dużych k czynniki R1/k i R2/k stają się bardzo małe w stosunku do R1 i można je zaniedbać przez co uzyskujemy wzór

    Uwy*R1=(R1+R2)*Uwe z czego mamy znany wzór

    Uwy=(1+R2/R1)*Uwe

    Ponieważ zwykle wzmacniacze nie są idealne to także prądy wejść są różne od 0 co powoduje, że do napięć wejściowych dodają się spadki napięć od prądów wejściowych odłożone na rezystancjach widzianych od strony wejść wzmacniacza. Jeżeli rezystancje te są różne to powstaje dodatkowe napięcie różnicowe wzmacniane przez wzmacniacz i dodające się do napięcia wyjściowego pochodzącego od roboczych napięć wejściowych.

    Wzmacniacz odwracający:

    U+=0;

    $$U-=Uwe*\frac{R9}{R9+R10}+Uwy*\frac{R10}{R10+R9}$$

    po podstawieniu do wzoru na wzmacniacz i zastosowaniu numeru z
    k dążącym do ∞ otrzymujemy znany wzór:

    Uwy=-Uwe*(R9/R10)

    Układy z dodatnim sprzężeniem zwrotnym pracują z maksymalnym wzmocnieniem (ile fabryka dała).

    Przykładem jest komparator dajacy

    Uwy=Uwymax+ dla (Uwe+) > (Uwy-)

    Uwy=Uwymax- dla (Uwe+) < (Uwy-)

    Zakres przejściowy wynosi:

    ((Uwymax+)- (Uwymax-))/k

    z czego wynika, że komparator tym lepszy im k jest większe.

    Jeżeli na wejście NIEODWRACAJĄCE podamy część napięcia wyjsciowego np. po dzielniku a na nieodwracające wolnozmienne napięcie to otrzymamy układ przerzutnikowy.

    Analiza:

    U- < U+ różnica jest dodatnia, po wzmocnieniu k razy teoretycznie Uwy będzie bardzo duże. Niestety wzmacniacz jest rzeczywisty i Uwy nie może być wyższe niż napięcie zasilania. Zwykle jest tak, że

    Uwymax+ < Ucc+ i Uwymax- > Ucc- różnice są rzędu woltów.

    Tak więc napięcie wyjściowe w naszym układzie ustali się na Uwymax+

    Napięcie na wejściu nieodwracającym wynosi α*Uwymax+ gdzie α współczynnik podziału dzielnika Uwy.

    Napięcie U- narasta gdy będzie wieksze od U+ to różnica napięć staje się ujemna i po wzmocnieniu k razy powoduje wyjście wzmacniacza z nasycenia i opadanie Uwy. To znów powoduje opadanie napięcia na wejściu nieodwracającym czyli powiększanie napięcia różnicowego. Napięcie wyjściowe wzmacniacza w jeszcze szybszym tempie przechodzi z Uwymax+ na Uwymax-. Ta zmiana powoduje, że teraz na wejściu nieodwracającym jest napięcie:

    α*Uwymax-

    Aby wzmacniacz zmienił z powrotem napięcie wyjściowe na dodatnie to Uwe- musi spaść poniżej Uwe+ czyli tego nowego progu różnego od tego pierwszego =α*Uwymax+.

    A różnica:

    (α*Uwymax+) - (α*Uwymax-)

    naywa się:

    NAPIĘCIEM HISTEREZY.

    Czyli histereza polega na tym, że układ zależnie od kierunku zmian Uwe zmienia swój stan w różnych miejscach. Stosuje to się np. przy sygnałach z zakłóceniami.
    Zwykły komparator da w takim przypadku kilka zmian Uwy w okolicach

    Uwe+=Uwe- ze względu na szumy.
    Układ z napięciem histerezy większym od maksymalnej amplitudy zakłóceń da czysty prostokąt.

    Uff. :)

    3
  • #4 21 Gru 2004 01:14
    ZajecBaX
    Poziom 17  

    Panie Pawle bez nawijania w bawełnę rozwiałeś aż nadto, wszystkie moje wątpliwości.
    Nie spodziewałem się tak konkretnej odpowiedzi. Oszczędziłeś mój czas i nerwy na poszukiwania. Mam nadzieję że nie tylko mój.
    Proponuję zamknąć ten temat i umieścić wysoko w dziale, żeby nie przepadł głęboko w archiwum.

    Podziękowania radocha i Paweł.
    Oby worek z prezentami zamienił się na wór pieniędzy. Tego życzę wam i wszystkim forumowiczom ELEKTRODY
    Pozdrawiam

    0