Projekt MŠMTEU peníze středním školám Název projektu školyICT do života školy Registrační číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ ŠablonaIII/2 Sada 36 AnotaceOperační zesilovač Klíčová slovaRozdílový zesilovač, zesílení, impedance, zkreslení, sumátor, integrátor PředmětElektronika Autor, spoluautorIng. Josef Sýkora JazykČeština Druh učebního materiáluPrezentace, výklad Potřebné pomůckyPC, dataprojektor Druh interaktivityVýklad pomocí prezentace, vyhledávání informací Stupeň a typ vzděláváníStřední škola, učiliště Cílová skupina2. a 3. ročník, žáci 17 – 18 let, obory elektro Speciální vzdělávací potřebyNe ZdrojeVlastní zdroje - viz poslední strana Operační zesilovač 1 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje VY_32_INOVACE_36_726

ELEKTRONIKA Operačnízesilovač

Operační zesilovač je integrovaný obvod, který zastává funkci zesilovače, jehož vlastnosti se blíží ideálnímu zesilovači. OPERAČNÍ ZESILOVAČ Vlastnosti OZIdeální OZReálný OZ Napěťové zesílení Au  Au   A u ≈ 3  10 6 i více Vstupní impedance Z vst   Z vst ≈ 10 4 až Výstupní impedance Z výst  0 Z výst = desítky Ω Šířka přenášeného pásma B   B = 0 – jednotky GHz Zkresleník = 0 %k = 0,01 – 0,1% Šumové čísloF = 0 dBF ≈ 0,1 – 1 dB

Operační zesilovač (OZ) má dva vstupy a může tedy zpracovávat dva samostatné signály. jeho vlastnosti lze ovlivnit vnějším zapojením jsou napájeny symetrickým napětím, nejčastěji  15 V Použití: většinou jako rozdílový (diferenční) zesilovač OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ROZDÍLOVÝ ZESILOVAČ Má dva vstupy, na které přivádíme dva signály. Na výstupu je napětí, které je úměrné rozdílu těchto signálů. Na jejich absolutní velikosti nezáleží. Invertující vstup Přivede-li se zesilovaný signál na tento vstup, tak výstupní napětí bude mít opačnou polaritu. To znamená, že je-li na vstupu kladná půlvlna, je na výstupu půlvlna záporná. Přímý (neinvertující) vstup Přivede-li se zesilovaný signál na přímý vstup, bude výstupní napětí ve fázi se vstupním, tj. bude mít stejnou polaritu. Zesilujeme-li pouze jeden signál, je druhý vstup spojen buď přímo a nebo přes vhodný rezistor se společným vodičem. OPERAČNÍ ZESILOVAČ

VNITŘNÍ STRUKTURA Operační zesilovač tvoří tři funkční celky: a) vstupní obvod Tvoří ho rozdílový zesilovač s velkým vstupním odporem. U některých typů se používají na vstupech tranzistory FET. Tím je zajištěna velká vstupní impedance. b) vícestupňový přímo vázaný zesilovač Zajišťuje, co největší napěťové zesílení i ss signálů. Obsahuje cca 20 přímo vázaných tranzistorů. c) koncový stupeň Tvoří ho většinou komplementární dvojice tranzistorů s malým výstupním odporem (zapojení SC). OPERAČNÍ ZESILOVAČ

Vnitřní zapojení operačního zesilovače MAA741 OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ a) invertující zesilovač –zesilované napětí se přivádí na invertující vstup –rezistorem R 2 je zavedena zpětná vazba (záporná) –výstupní napětí má opačnou polaritu než napětí vstupní –zesílení zesilovače je dáno poměrem zapojených rezistorů OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ b) neinvertující zesilovač –signál se přivádí na neinvertující (přímý) vstup –zpětnovazební signál se získává na výstupním děliči –výstupní napětí je ve fázi se vstupním OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ c) rozdílový zesilovač –vzniká spojením dvou předchozích zapojení –výstupní napětí je úměrné rozdílu vstupních napětí a poměru rezistorů R 3 a R 1 –nejčastěji bývá R 1 = R 2 a R 3 = R 4 Potom platí: OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ d) součtový zesilovač (sumátor) Pokud jsou hodnoty všech použitých rezistorů stejné, je velikost výstupního signálu rovna součtu všech vstupních signálů. OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ e) integrující zesilovač Po přivedení stejnosměrného napětí na vstup se výstupní napětí zvětšuje rychlostí, která je úměrná velikosti vstupního signálu a hodnotám R a C. OPERAČNÍ ZESILOVAČ

ZÁKLADNÍ ZAPOJENÍ OZ e) derivující zesilovač Má opačnou funkci než integrující zapojení. Velikost výstupního signálu závisí na rychlosti změny vstupního signálu. OPERAČNÍ ZESILOVAČ

Souhrn učiva Kontrolní otázky: 1.Napiš základní parametry ideálního zesilovače a reálného operačního zesilovače! 2.Popiš vnitřní strukturu OZ! 3.Jak označujeme vstupy OZ a jaký je mezi nimi rozdíl? 4.K čemu se nejčastěji OZ používá a jaké jsou nejpoužívanější typy OZ? 5.Nakresli zapojení OZ jako rozdílový zesilovač a napiš vztah pro výpočet výstupního napětí! 6.Nakresli zapojení OZ jako součtového zesilovače a napiš vztah pro výpočet výstupního napětí!

15 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje Použité zdroje Text vlastní Obrázky: - vlastní - Katalog polovodičových součástek TESLA