Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

Operační zesilovače OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-016

 Operační zesilovače jsou moderní elektronické součástky. Původně se používaly v analogových počítačích pro realizaci matematických operací.  Rozvojem polovodičové techniky, zvláště pak monolitických integrovaných obvodů, se jejich použití rozšířilo i do měřící, řídící a sdělovací techniky a elekktroakustiky.  Používají se jako zesilovače, tvarovače impulsů, generátory kmitů různých průběhů atd.  Operační zesilovač je v podstatě stejnosměrně vázaný diferenční zesilovač s velkým zesílením.

Operační zesilovače  Charakteristickými vlastnostmi operačního zesilovače jsou:  velký vstupní odpor (řádu megaohmů),  malý výstupní odpor (řádu jednotek až stovek ohmů),  velké napěťové zesílení (řádově miliony),  velká stabilita,  malý vlastní zaručený šum,  poměrně velká šířka přenášeného pásma,  malé kolísání výstupního napětí v závislosti na teplotě, času a změně napájecího napětí.

Operační zesilovače  Operační zesilovač pracuje se smyčkou zpětné vazby (většinou záporné). Zesílení je určováno především zpětnovazebním přenosem této smyčky. Podmínkou je, aby zesílení bez vazby bylo alespoň o řád větší než s uzavřenou smyčkou zpětné vazby.  Většina operačních zesilovačů má diferenciální (rozdílový) vstup, asymetrický výstup a napájení ze symetrického zdroje, kterým jsou obvykle zcela automaticky zajištěny stejnosměrné vlastnosti a pracovní bod obvodu.  Přenosové vlastnosti operačních zesilovačů jsou určeny použitým druhem zpětné vazby.

Operační zesilovače Operační zesilovač lze zapojit třemi základními způsoby:  invertující zesilovač, který obrací fázi na výstupu o 180  proti vstupu  invertující zesilovač, kde je výstupní napětí ve fázi se vstupním napětím  diferenciální (rozdílový) zesilovač, kde výstupní napětí je součinem rozdílu obou napětí a napěťového zesílení  Pro kreslení operačního zesilovače byl v praxi zaveden symbol podle obr.1.

Operační zesilovače Obr.1 Schematická značka operačního zesilovače

Operační zesilovače  Pro invertující zesilovač na obr. 2 platí základní vztah  kde R 1 a R 2 jsou odpory zpětnovazební smyčky,  U 1 je vstupní napětí a U 2 je výstupní napětí.  Vstupní odpor invertujícího zesilovače se přibližně rovná odporu R 1.

Operační zesilovače Obr. 2 Invertující zesilovač

Operační zesilovače Obr. 3 Neinvertující zesilovač

Operační zesilovače  Pro neinvertující zesilovač na obr. 3 platí základní vztah  kdeU 1 je vstupní napětí,  U 2 je výstupní napětí,  R 1 a R 2 jsou odpory zpětnovazební smyčky.

Operační zesilovače Obr.4 Diferenciální zesilovač

Operační zesilovače  Pro diferenciální zesilovač na obr. 4 platí základní vztah  kdeU 1 a U jsou vstupní napětí,  kdeU 1 1 a U 1 2 jsou vstupní napětí,  U 2 je výstupní napětí,  R 1 a R 2 jsou odpory ve zpětnovazební větvi.

Operační zesilovače  Operační zesilovače dnes vyrábí mnoho výrobců.  Údaje o konkretních hodnotách jednotlivých parametrů jednotlivých typů operačních zesilovačů můžeme najít v příslušné dokumentaci k danému operačnímu zesilovači (v katalogových listech operačního zesilovače).  Vyrábějí se v provedení jak s bipolárními tak i s unipolárními tranzistory.

Operační zesilovače  Operační zesilovače můžeme rozdělit na:  Univerzální operační zesilovače  Přístrojové operační zesilovače  Širokopásmové a rychlé operační zesilovače  Operační zesilovače pro velká výstupní napětí  Speciální operační zesilovače

Operační zesilovače  Univerzální operační zesilovače – jsou určeny pro běžné použití v zařízeních, na které nejsou kladeny nadměrné požadavky ohledně kvality.  Jejich parametry lze označit jako průměrné.  Patří sem např. zesilovače MAA 741, MAA 748, MAC 155, LM 301A a další.

Operační zesilovače  Přístrojové operační zesilovače – jsou určeny pro měření malých napětí, mají velké zesílení a malé zbytkové napětí.  Jsou na ně kladeny velké nároky i ohledně časové stability parametrů.  Používají se v měřící technice.  Do této skupiny patří např. zesilovače WSH 526, WSH 527, WSH 530, HA 2905, AD 515L a další.

Operační zesilovače  Širokopásmové a rychlé operační zesilovače – jsou určeny ke zpracování vysokých frekvencí (20 až 700 MHz) a impulsů, mají vysoký mezní kmitočet.  Do této skupiny patří např. zesilovače MAC 157, WSH 115, WSH 217, CA 3100, HA 2525 a další.

Operační zesilovače  Operační zesilovače pro velká výstupní napětí – umožňují dosáhnout na výstupu napětí až stovek voltů  (30 až 150 V), ostatní parametry odpovídají univerzálním operačním zesilovačům.  Do této skupiny patří např. zesilovač LM 344.

Operační zesilovače  Speciální operační zesilovače – do této skupiny patří tzv. mikropříkonové, které se vyznačují velmi malou spotřebou.  Dále sem patří operační zesilovače jejichž výstupní výkon je větší než 1 W a výstupní proud je větší než 100 mA.  Do této skupiny patří např. zesilovače MDA 2020, TDA 2030, TDA 2040, LM 380 a další.

 Děkuji za pozornost  Ing. Ladislav Jančařík

Literatura  J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989  M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002