amplificatoare1

7/29/2019 amplificatoare1

1/21

...............................2

.4

Notiunigenerale.......................................................4Amplificatoare de

putere...........................................8Cuplajul prin

transformator..8Amplificator de putere in clasa

A..9

Amplificator de putere in clasaB...................10

Amplificatoareoperationale.....................................13

Amplificatorul operationalinversor.................14

Amplificatorul operationalneinversor.............15

...

..17


2/21

2


3/21

Am ales tema Amplificatoare deoarece prezinta oimportanta deosebita intr-un proces automatizat. Aceasta lucrareeste o prezentare a unui set de informatii referitoare laamplificatoare.

In primul capitol am scris argumentul, care este o prezentaregenerala a proiectului.

In capitolul doi am prezentat cateva notiuni generale despre

amplificatoare, amplificatoare de putere (cuplajul printransformator, amplificator de putere in clasa A, amplificator deputere in clasa B), amplificatoare operationale (amplificatoruloperational inversor, amplificatorul operational neinversor).

Prin circuite electronice se inteleg acele circuite care contincomponente electronice;tuburi electronice sau dispozitivesemiconductoare, avand caracteristici curent-tensiune neliniare siposibilitatea de a comanda prin semnale electrice parametri lor.

Una din aplicatiile cele mai raspandite ale acestor circuiteeste amplificarea semnalelor, adica obtinarea la bornele de iesireale unui montaj, numit amplificator, a unui semnal, de obicei deaceiasi forma si frecvente ca cel aplicat la intrarea lui, dar deaplitudine marita.

In cazul general, un amplificator reprezinta un cuadripolactiv, prevazut cu doua borne de intrare si doua borne de iesire,capabile sa redea la iesire semnale electrice de putere mult maimare decat cel de la intrare. Pentru a indeplinii aceasta functie, un

amplificator trebui prevazut cu o sursa de energie, pe seamacaruia se obtine sporul de putere de la iesire si cu elemente activecare sa transforme o parte din energia absorbita de la sursa dealimentare in energie de curent alternativ, variabila in ritmulsemnalului.

Performantele amplificatoarelor se exprima prin anumitecaracteristici sau parametri. Marimile fundamentale caracteristicepentru functionarea unui amplificator sunt: coeficientul deamplificare, caracteristicile amplitudine-frecventa si faza-frecventa,

distorsiunile, raportul semnal-zgomot, gama dinamica,

3


4/21

sensibilitateaIn cazul amplificatoarelor de putere prezinta interes nu

numai amplitudinea semnalului de la bornele de iesire alamplificatorului, ci si puterea debitata de acest semnal in sarcina.In mod obisnuit, pentru a obtine o anumita putere la iesireaetajului final al amplificatorului, trebuie aplicata o anumita puterela intrarea lui, deci acest tip de amplificatoare se caracterizeazaprintr-o anumita amplificare de putere. In principiu, exista douadeosebiri principale intre amplificatoarele de tensiune si cele deputere, in privinta conditiilor specifice de functionare:

-nivelul semnalului necesar la intrare: semnal mic laamplificatoarele de tensiune si semnal mare la cele de putere;

-valoarea impedantei de sarcina; relativ mare, pentruamplificatoarele de tensiune, mica pentru amplificatoarele deputere.

Datorita valorilor foarte diferite pe care le au rezistenta deiesire a unui montaj cu tranzistor (sute de k, M) si valoareasarcinii (cativa ohmi), pentru realizarea unui transfer maxim deputere in impedanta de sarcina cuplajul intre iesirea etajului sisarcina se face prin intermediul unui transformator care transformaimpedanta de sarcina la valoarea optima a impedantei de sarcina a

amplificatorului.Dezavantajul etajelor clasa A poate fi evitat folosind la

amplificatoarele de putere clasa B de functionare. In acest caz,insa, datorita reproducerii la iesire a unei singure alternante dinsemnalul sinusoidal aplicat la intrare, este necesara folosirea adoua tranzistoare care sa reproduca pe rand cate una dinalternante. Acest sistem de functionare se numeste ,,incontratimp.

Cele mai reprezentative scheme de amplificare de putere

functionand in clasa B sunt: cu tranzistor de acelas tip, in montajsimetric, excitate de la un etaj defazor printr-un transformator cupriza mediana: acelasi montaj, excitat de la un etaj defazor cusarcina distribuita, cu cuplaj RL. In ambele cazuri, cuplajul cusarcina se face printr-un transformator de iesire cu priza mediana;cu tranzistor de tip opus, in montaj complementar, cuplate cuetajul precedent cu un simplu condensator si cu sarcina (difuzorul)direct sau prin condensator; cu tranzistoare identice, in montajcvasicomplementar, excitate printr-un etaj defazator(fie cu

transformator cu priza mediana, fie cu sarcina distribuita) si

4


5/21

cuplate cu sarcina fie direct, fie prin condensator.In principiu, oricare ar fi schema folosita, trebuie ca semnalul

de intrare sa fie astfel aplicat incat fiecare din tranzistoare saconduca, pe rand, cate o alternanta, iar la iesire, intregul semnalsa fie reconstituit pe rezistenta de sarcina a difuzorului.

La amplificatoarele operationale tensiunea de iesire esteproportionala cu diferenta celor doua tensiuni de intrare.

La realizarea amplificatoarelor operationale in tehnologieintregrata, apar capacitati parazite care sunt in paralel curezistentele de intrare respectiv de iesire ale etajele circuitelor.

In finalul lucrarii am prezentat Bibliografia ce continemanualele de specialitate din care am extras material pentru

lucrarea de specialitate pe care am prezentat-o.

5


6/21

Notiuni generale

Prin circuite electronice se inteleg acele circuite care contincomponente electronice;tuburi electronice sau dispozitivesemiconductoare, avand caracteristici curent-tensiune neliniare siposibilitatea de a comanda prin semnale electrice parametri lor.

Una din aplicatiile cele mai raspandite ale acestor circuiteeste amplificarea semnalelor, adica obtinarea la bornele de iesireale unui montaj, numit amplificator, a unui semnal, de obicei deaceiasi forma si frecvente ca cel aplicat la intrarea lui, dar deaplitudine marita.

In cazul general, un amplificator reprezinta un cuadripolactiv, prevazut cu doua borne de intrare si doua borne de iesire,capabile sa redea la iesire semnale electrice de putere mult maimare decat cel de la intrare. Pentru a indeplinii aceasta functie, un

amplificator trebui prevazut cu o sursa de energie, pe seamacaruia se obtine sporul de putere de la iesire si cu elemente activecare sa transforme o parte din energia absorbita de la sursa dealimentare in energie de curent alternativ, variabila in ritmulsemnalului.

Fig.1 Simbolul unui amplificator cu mai multe etaje

Un amplificator consta din unul sau mai multe etaje deamplificare. Ele se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

Dupa natura semnalului cu preponderenta amplificata, seintalnesc:

amplificatoare de tensiune

amplificatoare de curent

6


7/21

amplificatoare de puterePrimele doua categorii au la intrare semnaleelectrice de

amplitudini relativ mici, fiind numite de semnal mic.Cea dea treia categorie de amplificatoare trebuisa furnizeze

la iesireputeri mari, cu un randament aceptabil ; ele lucreazaaproape de posibilitatile lor maxime, in privinta puterii disipate, acurentilor si a tensiunilor de aceea se numesc amplificatoare desemnal mic.

Dupa tipul elementelor active folosite se intalnesc:amplificatoare cu tunuri electroniceamplificatoare cu semiconductoareamplificatoare cu circute integrate

amplificatoare magneticeDupa valoarea benzii de frecventa a semnalelor amplificate,adica dupa valorile frecventelor semnalului de intrare,amplificatoarele se pot clasifica:

amplificatoare de curent continuu; amplifica frecventeincepand cu J = 0

amplificatoare de audiofrecventa (joasa frecventa);amplifica semnale in banda audibila intre 20 Hz si 20KHz.

amplificatoare de radio frecventa (de inalta frecventa);pentru frecvente cuprinse intre 20 KHz si 30 MHz

amplificatoare de foarte inalta frecventa; pentru frecventecuprinse intre 30 MHz si 300 MHz

Banda amplificatoare este cel putin egala cu cea a semnalelorredate.Dupa latimea benzii de frecventa amplificata, se intalnesc:

amplificatoare de banda ingusta (9-30 KHz)amplificatoare de banda larga (amplificatoare de

videofrecventa), avand o gama de frecvente amplificatecuprinsa intre cativa herti (0 Hz) si 5 MHz (teoretic 6Hz)

Dupa tipul cuplajului folosit intre etaje, se pot intalni:amplificatoare cu cuplaj RCamplificatoare cu circuite acordateamplificatoare cu cuplaj prin transformatoramplificator cu cuplaj rezistiv (numit si amplificator cu

cuplaj galvanic sau de curent continuu).

De obicei un amplificator apartine simultan mai multor

7


8/21

categorii de clasificare. De exemplu, un amplificator de tensiunedintr-un receptor de radio poate fi un amplificator cu tranzistoare,de audiofrecventa, de semnal mic, de banda ingusta, cu cuplaj RC.

Performantele amplificatoarelor se exprima prin anumitecaracteristici sau parametri. Marimile fundamentale caracteristicepentru functionarea unui amplificator sunt: coeficientul deamplificare, caracteristicile amplitudine-frecventa si faza-frecventa,distorsiunile, raportul semnal-zgomot, gama dinamica,sensibilitatea

Coeficientul de amplificare. Amplificarea este ce maiimportanta marime caracteristica a unui amplificator. Ea reprezintaraportul dintre o marime electrica de la iesirea amplificatorului si

marimea corespunzatoare de la intrare. In functie de naturaacestei marimi electrice, se pot defini:

amplificare in tensiune; r

ie su

U

UA

in t

=

amplificare in curent; r

ie s

i

I

IA

in t

=

amplificare in putere; r

ie s

p P

P

Ain t

=

Deoarece semnalul de iesire poate fi defazat fata de cel deintrare, inseamna ca amplificare in tensiune si cea in curent sunt

numere complexe avand un modulA

si o faza ; amplificare inputere este un numar real deorece putera este o marime scalara.

La un amplificator cu mai multe etaje, amplificarea totala esteegala cu produsul amplificarilor fiecarui etaj.

Caracteristica amplitudine-frecventa. In cazul unui amplificatorideal, un semnal de amplitudine constanta si de diferite frecvente,amplifica la intrare, este redat la iesire tot cu amplitudineconstanta, aceeasi pentru toate frecventele. In cazulamplicatoarelor reale, amplitudinea semnalelor de diferitefrecvente de la iesire nu mai este constanta fiind mai mica sprecapetele benzii, datorita urmatoarelor cauze:

-elemente reactive din circuit (condensatoare, bobine)prezinta reactante ce variaza cu frecventa

-factorii de amplificare (, ) ai tranzistoarelor depind defrecventa

8


9/21

-dependenta amplificarii de frecventa este caracterizata princurbele de variatie cu frecventa modulului si, respecriv a fazeiamplificarii, deoarece amplificarea este un numar complex. Curba

( )AA =

se numeste caracteristica amplitudine-frecventa.

Fig.2 Caracteristica amplitudine- Fig.3 Caracteristica faza-frecventa frecventa

Distorsiunile. Reproducerea inexacta a semnalului de iesirefata de cel de intrare datorita fie variatiei amplitudinii cu frecventa,fie a unei frecvente noi introduse, poarta numele de distorsiuni.Dupa tipul lor, ele pot fi: distorsiuni ale amplitudinii in functie defrecventa, distorsiuni ale fazei in functie de fracventa, distorsiuniarmonice distorsiuni de intermodulatie.

Primele doua categorii se numesc distorsiuni de frecventasau liniare, iar ultimile doua categorii se numesc distorsiunineliniare. Distorsiunile de frecventa sunt foarte importante inetajele de semnal mic.

Distorsiunile amplitudinii in functie de frecventa redauabaterile caracteristici reale de la caracteristice reale; se evalueaza

cantitativ prin relatia:

( )

0A

fAM =

, in care M este factorul de

distorsiuni de amplitudine, 0A - este amplificarea la frecvente

medie,( )fA

- amplificarea la anumita frecventa. Banda defrecventa a unui amplificator este domeniu de frecventa cuprinsintre o frecventa limita superioara fs si o frecventa limita inferioara

fi, a caror amplitudine reprezinta707,0

2

1=

din amplitudinea

frecventelor medii. La aceste frecvente amplificarea scade cu 3 dBfata de A0.

Distorsiunile neliniare armonice sunt acele deformarii ale

9


10/21

semnalului de la iesirea unui amplificator care sunt produse decaracteristicile elementelor neliniare: tuburi electronice,tranzistoare, miezuri magnetice.

Raportul semnal-zgomot reprezinta raportul intre tensiuneade iesire produsa de semnalul amplificat si tensiunea de zgomotpropriu. Tensiunea de zgomot a unui amplificator este semnalulaleator produs de elementele componente ale amplificatorului:rezistoare, tranzistoare, datorita structurii discontinua a curentuluielectric. Ea se masoara la iesirea amplificatorului, scurtcircuitandbornele sale de intrare si poate fi redata si prin tensiuneechivalenta de zgomot de la intrarea amplificatorului. Aceastareprezinta valoarea tensiuni de intrare care ar crea la iesire

tensiunea proprie de zgomot. Pentru ca semnalul de intrare sa nufie perturbat in mod suparator de zgomot este necesar ca el sadepaseasca de un numar de ori nivelul zgomotului, deci sa serealizeze un anumit raport semnal-zgomot.

Gama dinamicareprezinta raportul intre semanalul de puteremaxima si cel de putere minima pe care le poate redaamplificatorul. Nivelul semnalului amplificat este limitat superior decatre puterea etajului final si inferior de raportul semnal-zgomot alamplificatorului.

Sensibilitatea unui amplificator reprezinta temsiuneanecesara la intrarea acestuia pentu a obtine la iesire tensiunea sauputerea nominala.

Amplificatoare de putere

In cazul amplificatoarelor de putere prezinta interes nunumai amplitudinea semnalului de la bornele de iesire alamplificatorului, ci si puterea debitata de acest semnal in sarcina.In mod obisnuit, pentru a obtine o anumita putere la iesireaetajului final al amplificatorului, trebuie aplicata o anumita puterela intrarea lui, deci acest tip de amplificatoare se caracterizeaza

printr-o anumita amplificare de putere. In principiu, exista doua

10


11/21

deosebiri principale intre amplificatoarele de tensiune si cele deputere, in privinta conditiilor specifice de functionare:

-nivelul semnalului necesar la intrare: semnal mic laamplificatoarele de tensiune si semnal mare la cele de putere;

-valoarea impedantei de sarcina; relativ mare(Zinthll=sute de

ohmi pana la kiloohmi ) pentru amplificatoarele de tensiune, mica(Rdifuzor=cativa ) pentru amplificatoarele de putere.

Un alt aspect important in cazul acestor etaje este acela alrandamentului, care trebuie sa fie cat mai ridicat. Etajul absoarbede la sursa de alimentare o anumita putere Pa, din care o parte

foloseste ca putere utila Pu, dezvoltata pe rezistenta de sarcina si o

parte se pierde pe tranzistor si elementele rezistive ale schemei

prin care circula componente continue; puterea disipata petranzistor trebuie sa nu depaseasca Pd max admisibila a acestuia.

Prin randamentul etajului et se intelege raportul: et =

, in care Pa = Pu + Pd, Pd < Pd max.

Cuplajul prin transformator

Datorita valorilor foarte diferite pe care le au rezistenta deiesire a unui montaj cu tranzistor (sute de k, M) si valoareasarcinii (cativa ohmi), pentru realizarea unui transfer maxim deputere in impedanta de sarcina cuplajul intre iesirea etajului sisarcina se face prin intermediul unui transformator care transformaimpedanta de sarcina la valoarea optima a impedantei de sarcina aamplificatorului.

Daca transformatorul de cuplaj are schema din figura 4, incare n1 si n2 reprezinta numarul de spire din primar, respectiv din

secundar, iar r1 si r2 rezistentele proprii ale infasurarilor respective

atunci primarul transformatorul prezinta in c.a. o rezistenta de

valoarea: unde R2 este rezistenta la

bornele secundarului. In curent continuu rezistenta primaruluiramane r1.

Randamentul transformatorului T este prin definitie

11


12/21

raportul intre puterea debitata in sarcina (R2) si puterea aplicata la

bornele primarului. Considerand transformatorul ideal (fara

pierderi de flux), deci n1I1 = n2I2, rezulta:

Fig.4 Schema unui transformator de cuplaj cu sarcina.

Comportarea transformatorului la frecvente joase depinde deinductanta primarului L1 iar la frecvente inalte de inductanta de

scapari Ls.

Amplificator de putere in clasa A

Schema celui mai simplu etaj amplificator de putere cutranzistor in conexiune EC, clasa A, este data in figura 5.Presupunand un transformator ideal, fara pierderi (r10) pentru

regimul de curent continuu teorema a doua a lui Kirchhoff incircuitul de iesire se scrie sub forma:

EC = UCEO + ReIE0 UC0 + RCIC0,in care, UC0 si IC0 sunt componentele continue ale tensiunii

colector - emitor, respectiv curentului de colector in punctul staticde functionare. Punctul static de functionare poate fi ales indomeniul limitat de curentul de colector maxim admisibil IC max,

tensiunea colector- emitor maxim admisibila UCE max (tensiunea de

strapungere in montaj EC) si hiperbola de disipatiecorespunzatoare puterii care poate fi disipata de tranzistor, fara ase depasi Pd max. pentru obtinerea unei puteri cat mai mari se

recomanda ca acest punct sa se aleaga cat mai aproape dehiperbola de disipatie, printr-o polarizare adecvata a bazei, deci

printr-o dimensionare convenabila a divizorului de polarizare R1 ,

12


13/21

R2.

Fig.5 Amplificator de putere clasa A

Avantajul acestui tip de etaj este ca reda la iesire un semnalde aceeasi forma cu a celui de intrare, deci introduce distorsiunineliniare.

Dezavantajul lui este ca in absenta semnalului se consumaputere in circuitul tranzistorului(IC00), ceea ce duce la un consum

ridicat al sursei de alimentare.

Amplificator de putere in clasa B

Dezavantajul etajelor clasa A poate fi evitat folosind laamplificatoarele de putere clasa B de functionare. In acest caz,insa, datorita reproducerii la iesire a unei singure alternante dinsemnalul sinusoidal aplicat la intrare, este necesara folosirea adoua tranzistoare care sa reproduca pe rand cate una din

alternante. Acest sistem de functionare se numeste ,,incontratimp.

Schemele de amplificare de putere in contratimp (clasa B) cutranzistoare se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

-dupa tranzistoarele folosite: de acelasi tip (ambele pnp sauambele npn) sau complementare (unul pnp si celalalt npn, avandparametri identici);

-dupa modul de cuplaj cu etajul precedent (de excitatie) printransformator sau prin condensator;

-dupa modul de cuplaj cu sarcina (de obicei difuzorul) prin

13


14/21

transformator sau prin condensator;Cele mai reprezentative scheme de amplificare de putere

functionand in clasa B sunt:-cu tranzistor de acelas tip, in montaj simetric, excitate de la

un etaj defazor printr-un transformator cu priza mediana: acelasimontaj, excitat de la un etaj defazor cu sarcina distribuita, cucuplaj RL. In ambele cazuri, cuplajul cu sarcina se face printr-untransformator de iesire cu priza mediana;

-cu tranzistor de tip opus, in montaj complementar, cuplatecu etajul precedent cu un simplu condensator si cu sarcina(difuzorul) direct sau prin condensator;

-cu tranzistoare identice, in montaj cvasicomplementar,

excitate printr-un etaj defazator(fie cu transformator cu prizamediana, fie cu sarcina distribuita) si cuplate cu sarcina fie direct,fie prin condensator.

In principiu, oricare ar fi schema folosita, trebuie ca semnalulde intrare sa fie astfel aplicat incat fiecare din tranzistoare saconduca, pe rand, cate o alternanta, iar la iesire, intregul semnalsa fie reconstituit pe rezistenta de sarcina a difuzorului.

Montajul cu tranzistoare simetrice trebuie sa asiguresuccesiva, pe bazele fiecarui tranzistor, a unei alternante a

semnalului, astfel incat cand unul dintre ele (de ex. T1) conduce,celalalt sa fie blocat si invers. Folosind un transformator avandsecundarul prevazut cu o priza mediana legata la masa, pe celedoua extremitati ale sale se vor obtine semnale alternative egale,dar de polaritate opusa. La aplicarea unui semnal sinusoidal inprimar, pe extremitatea superioara (baza lui T1) se obtine un

semnal in faza cu cel primar (de exemplu, alternanta pozitiva) iarin partea sa inferioara se obtine un semnal in opozitie de faza cu alprimarului (alternanta negativa). Tranzistoarele fiind de tip npn, va

conduce cel cu baza pozitiva, deci T1, pe cand T2 va fi blocat; a

doua alternanta va bloca T1 si il va pune in stare de conductie pe

T2. Deoarece curentii prin tranzistoare trec in sens opus prin

primarul transformatorului de cuplaj cu sarcina, prevazut tot cupriza mediana, curentul din secundar va fi dat de relatia: n2is = n1ia1- n1ia2 = n1(ia1 - ia2), deci va reconstitui semnalul de la iesire. In

secundar apar numai armonicele pare, reducand astfel gradul dedistorsiuni, conform relatiei. Un alt avantaj important este ca

neexistand componentele din c.c. ale fluxului se evita saturarea

14


15/21

miezului transformatorului de iesire prin magnetizare, evitandaparitia unor distorsiuni suplimentare.

O alta varianta a aceluiasi tip de montaj, avand avantajul caelimina transformatorul defazator de la intrarea (piesavoluminoasa, scumpa, eventual generatoare de campuri parazite)etajului este aceea in care excitarea etajului cu semnal se face laun etaj amplificator de tensiune cu sarcina distributiva (figura 6.b).In acest caz tensiunile ce se aplica pe cele doua tranzistoare suntluate din colectorul, respectiv emitorul unui tranzistor caruia i seaplica semnalul de intrare pe baza. Se stie ca un tranzistor excitatpe baza reproduce semnal de iesire in faza pe emitor si in antifazape colector.

Fig.6 Montaj cu tranzistoare npn simetrice: a- excitate printransformator cu priza mediana; b- excitate de la un etaj defazorla sarcina distribuita;

Daca rezistentele de emitor si colector se iau perfectidentice, semnalele din cele doua puncte ale etajului sunt egale siin antifaza si se pot aplica prin condensatoare direct pe bazele

tranzistoarelor etajului de putere. Etajul poarta numele de defazor.

15


16/21

In cazul montajului cu tranzistoare complementare, folosindtranzistoare de tip opus pnp si npn, dar cu parametri perfectidentici, se pot realiza amplificatoare in contratimp, fara a mai finecesar etaje inversoare pentru excitatie. In acest caztranzistoarele insele ,,selecteaza alternanta pe care lucreaza,cuplajul cu etajul amplificator de tensiune precedent facandu-se cuun condensator pentru ambele tranzistoare finale.

Fig.7 Montaj cu tranzistoare complementare: a-cu sarcina cuplatadirect; b-cu sarcina cuplata prin condensator.

Amplificatoare operationale

Spre deosebire de amplificatorul obisnuit, care are o bona deintrare, una de iesire si masa, amplificatorul operational are douabone de intrare: una notata (+), numita intrare neinversoare, unanotata (-), numita intrare inversoare, bona de iesire, masa.

La amplificatoarele operationale tensiunea de iesire esteproportionala cu diferenta celor doua tensiuni de intrare.

Uies = A0(Up - Un)

16


17/21

Fig.8 Simbolul amplificatorului Fig.9 Simbolulamplificatorului

operational

Sunt foarte multe aplicatii ale amplificatoarelor operationalein curent continuu sau cu semnale lent variabile, adica frecventajoasa. In acest caz, amplificarea in bucla deschisa, A0, este de

valoare maxima si la circuitele uzuale este cuprinsa intre catevazeci de mii si sute de mii. Cu asemenea valori ale aplificarii si laaceste frecvente formulele prezentate mai sus dau rezultate cuerori mici, sub 1 0/00.

La realizarea amplificatoarelor operationale in tehnologieintregrata, apar capacitati parazite care sunt in paralel curezistentele de intrare respectiv de iesire ale etajele circuitelor.

Un grup RC paralel are o caracteristica de frecventa tip trecejos, adica fracventele inlalte sunt atenuate. Din acest motiv

amplificarea in bucla deschisa A0 nu este constanta cu frecventa.Daca vom defini circuitul RC pararel frecventa de frangere f0 =

1/2 RC si consideram un amplificator operational intregrat cu treigrupuri echivalente RC, amplificarea in bucla deschisa in functie defrecventa va fi reprezentata dupa diagrama Bode.

Variatia fazei in functie de frecventa, corespunde celor treigrupuri RC. Posibilitatea aparitiei defazajului de 1800 dece laaparitia oscilatiilor in cazul circuitelor amplificatoare cu reactie,adica la instabilitatea montajului.

Din acest motiv, in schemele cu amplificatoare operationale sepractica introducerea unor retele de compensare, tot de tip RC,care produc o micsorare a amplificarii la frecventele undedefazarile ar produce oscilatii.

Prin micsorarea amplificarii, amplificatorul devine stabil.Aceste retele pot fi realizate fie odata cu fabricarea circuitelorintregrate, cand se obtine compensarea interioara, fie prinelemente de circuit conectate in schema exterioara a intregratului.

In prezent, amplificatoarele operationale uzuale se frabrica

cu compensare interioara. Un exemplu tipic este A 741, unde C

17


18/21

= 10 pF. In cazul amplificatoarelor operationale de banda larga,pentru a facilita utilizarea rationala in banda de frecvente necesarase utilizeaza compensarea exterioara. Un exemplu tipic de circuituzual la care se aplica atat compensarea la intrare cat si la iesireeste ROB 709.

Fig.10 Schema de principiu a montajului comparator realizat cuamplificatorul operational in montaje diferentiale

In aceasta figura amplificatorul aperational este conectat incircuit diferential, la intrarea inversoare se aplica semnalul deintrare +Ui, iar la cea neinversoare tensiunea de referinta +Ur.

Atata timp cat Ui < Ur la iesire Uies are o valoare pozitiva mare, UM .

Cand Ui Ur, circuitul va comuta tensiunea de iesire la o

valoare minima, Um. Astfel, semnalele de intrare cu nivel egal sau

mai mare ca tensiune de referinta sunt detectate. Pragul de la carese face evidentierea semanalului este stabilit de valoarea tensiuniide referinta.

Amplificatorul operational inversor

Fig.11 Amplificatorul operational inversor

La amplificatorul operational inversor semnalul se aplica peborna notata (-), iar borna (+) este legata la masa. Aplicand

18


19/21

teorema I a lui Kirchoff in jurul nodului de la intrare, se obtine: I1+ Ir = Ii, I1 este curentul dat de tensiunea aplicata la intrare(-), Ireste curentul de reactie si Ii este curentul prin intrarea

amplificatorului operational.

Deoarece Zi = o, Ii = 0, rezulta I1 = -Ir, dar I1 = 11

1

1

R

V

R

VV A =

,

se obtine astfel 11

R

V

si deci A(-) = 12

1

0

R

R

V

V=

. Se observa semnalul (-)indicand ca tensiunea de iesire este in opozitie de faza fata de ceade intrare. Unele proprietati se pot deduce din urmatoarele relatii:

- inmultirea cu o constanta, punand conditia R2 = kR1, k > 1

se obtine V0

= -kV1

deci tensiunea de iesire reproduce tensiunea de

intrare, multiplicata de k ori;

- impartirea cu o constanta, daca R2 = kR

1

, k > 1, atunci V0 =

k

V1

, deci tensiunea de iesire este o functiune a celui de intrare.Se observa ca prin montarea in cascada a unui numar par de

amplificatoare oparationale, se pot obtine tensiuni in faza cu celede la intrare.

Amplificatorul operational neinversor

In acest caz semnalul se aplica pe borna +. Deoarece A egalcu infinit atunci VA VB = 0, deci VA = VB = V1. In acest caz:

1

21

0

1R

RR

VV

+=

.

Notand 1

2

1

21

1

01

R

R

R

RR

V

VA +=

+==+

.

19


20/21

Fig.12 Amplificatorul operational neinversor

Se observa ca semnalul de iesire este in faza cu cel deintrare. Proprietatile acestui amplificator se pot deduce, ca si incazul celui inversor, din formula amplificarii. Se observa ca el nupoate diviza, deoarece A+ > 1, decat in cazul cand una din

rezistente se inlocuieste cu un dispozitiv care prezinta rezistentanegativa (dioda tunel).

Pentru a functiona in curent alternativ amplificatoruloperational trebuie prevazut cu condensatoare pe circuitele desemnal sau pe cele de reactie, dupa scopul urmarit.

Obtinerea unei amplificari liniare impune alegerea judicioasa

a valorilor condensatoarelor folosite.-Inmultirea cu o constanta se pune conditia R1 + R2 = kR1si rezulta R2 = R1 (k-1), atunci V0 = kV1.

-Sumator.

Fig.13 Obtinerea unei amplificari liniare

Pe circuitul sumator se poate stabili urmatoarea relatie:

'

'''

0 RRR

VVA

+=

.Aplicand teorema I a kui Kirchhoff, obtinem pe nodul B

0...21 ==+++ in IIII

in care 1

1

1RVVI B=

, n

Bnn

RVVI =

, deci'

"'

0

1

RRR

VnVn

k

k+

== daca R +

R = nR, rezulta:=

=n

k

kVV1

0

.

20


21/21

Sergiu Calin - Aparate, echipamente si instalatii deelectronica industriala, Editura Didactica siPedagogica, Bucuresti, 1993

N. Bichir, D. Mihoc - Masini, aparate, actionari si

automatizari, Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti, 1998

Theodor Danila, Monica Ionescu-Vaida Componente sicircuite electronice, Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti, 1997

21

amplificatoare1

Documents

Transcript of amplificatoare1