MPLIFICATOARE OPERATIONALE

MPLIFICATOARE OPERATIONALE

Orice aplificator poate privit ca fiind un cuadripol acre are o marime de intrare U_i, o marime de iesire U₀ si care este caracterizat de amplificarea (sau castigul) A. Relatia care se stabileste intre intrare si iesire este in general liniara dar exista si cazul in c are acesta poate fi si neliniara cum ar fi operatia de logaritmare. Referirile pe care le facem in continuare privesc apmlificatorul liniar. Functie de natura marimilor de intrare si iesire distingem mai multe tipuri de amplificatoare: de tensiune (marimile de intrare si iesire sunt tensiuni), de curent (marimile de intrare si iesire sunt curenti), amplificatorul de transimpedanta (marimea de intrare curent iar cea de oesire tensiune) si amplificatorul de transconductanta (marimea de intrare tensiune si cea de iesire curent). Schema echivalenta Thevenin a unui lant de amplificare este data in figura 3.8 unde: U_S-sursa de semnal, R_S-rezistenta interna a sursei, U_i- tensiunea de intrare amplificator,R_i-rez. intr. amplif, R₀-rezist. iesire amplif., U₀-tensiunea de iesire si R_L-rezistenta de sarcina.

fig.3.8.

Amplificarea in tensiune a lantului este:

in cazul ideal R_i=∞ si R₀=0. In practica amplificatoarele operationale integrate asigura o aplificare foarte mare (de ex. Amplificatorul A741 are valoarea tipica de amplificare de 200000, iar OP77 de 12.000.000). In figura 3.9 este prezentata schema echivalenta a unui amplificator operational (AO) cu doua intrari, una inversoare (-) si una neinversoare (+). U_P este tensiunea de la intrarea neinversoare si U_N tensiunea de la intrarea inversoare, diferenta dintre ele U_d fiind tensiunea diferentiala de intrare. Daca R_D este rezistenta de intrare, AU_D este o sursa de tensiune cu A amplificarea in bucla deschisa a amplificatorului iar R₀ este rezistenta de iesire in bucla deschisa. Amplificatorul ideal are urmatoarele proprietati:

U₀=AU_D=A(U_P-U_n) si R_D=∞, I_P=I_N=0, R₀=0, are banda de frecventa infinita

fig.3.9

AMPLIFICATOARE CU A.O. CIRCUITELE DE BAZA:

CARACTERISTICILE AMPLIFICATORULUI OPERATIONAL REAL:

Amplificarea diferentiala in tensiune A_D. Uzual are valori cuprinse intre 10⁵ si 10⁶.

U₀=A_DU_D , in dB [A_D]_dB=20logA_D=100120dB

Factorul de rejectie al modului comun (CMRR).

Tensiunea de mod comun (componenta continua a tensiunii de intrare) poate fi determinata cu relatia: . La amplificatoarele reale apare amplificarea nedorita (de mod comun) A_C=U₀/U_COM. CMMR reprezinta proprietatea amplificatorului real de a rejecta modul comun: CMRR=A_D/A_C. Amplificatorul este cu atat mai performant cu cat acesta componenta este mai bine rejectata. In practica CMRR este cuprins intre 10³ si 10⁵ (80100dB).

Impedanta de intrare (Z₀). Difera functie de tipul tranzistoarelor etajului de intrare, bipolare sau MOS. In cazul tranzistoarelor bipolare avem urmatoarele valori valabile atat in modul comun cat si diferential:

R_id= rezistenta de intrare diferentiala= 10⁵10⁷Ω

C_id= capacitatea de intrare diferentiala=110pF

In cazul tranzistoarelor MOS rezistenta de intrare ajunge la 10¹² Ω.

Curentul de intrare I_B=, are valori cuprinse intre 1nA.10nA.

Tensiunea de decalaj (U_OFF).

In cazul amplificatoarelor reale chiar daca U₂=U₁=0 (scurtcircuit la intrare), la iesire desi ar trebui sa avem U₀=0 apare totusi o tensiune parazita in special din cauza imperfectiunilor tehnologice. Se numeste tensiune de decalaj acea tensiune care adusa la intrare produce la iesire U₀=0 si are valoarea cuprinsa intre 1 si 100mV specifica fiecarui circuit in parte.

Factorul de rejecti a tensiunii de alimentare SVR=

Banda de frecventa: amplificarea devine unitara (0dB) la o frecventa numita de taiere. La majoritatea AO, aceasta frecventa se afla undeva in intervalul 500KHz5MHz. Pentru banda de frecventa definita la 3dB, frecventa superioara a benzii de trecere are valori scazute (1Hz10KHz). Caracteristica in frecventa poate fi modificata (compensata la frecvente inalte) cu ajutorul unor componente RC legate la o serie de terminale externe circuitului.

CIRCUITE INTEGRATE  AMPLIFICATOARE OPERATIONALE

CIRCUITUL LM301

fig.3.20

Aplicatii tipice [7]:

fig. 3.21