ELM - operační zesilovač VOŠ a SPŠ Varnsdorf Elektrická měření Bc. David FURKA ZÁKLADNÍ INFORMACE O OZ: základní člen měřicích zesilovačů a převodníků, stejnosměrně vázaný zesilovač |AU| > 104 (až 109), 2 vstupy – invertující a neinvertující, 1 výstup, zesiluje rozdíl mezi napětími na vstupech (UD). ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač OZ – náhradní schéma OBVODY S UZAVŘENOU ZPĚTNOVAZ. SMYČKOU ↓ OZ považujeme ZA IDEÁLNÍ Vlastnosti obvodu dány zpětnovazebním obvodem Pro ideální zesilovač platí: |AU| → ∞ Ri → ∞ Ro = 0 I1P = I1N = 0 ELM - operační zesilovač

Reálný operační zesilovač svorky navíc (frekvenční komp., komp.vstupní napěťové nesymetrie) konečné zesílení frekvenčně závislé zesílení (pro vyšší kmit. je AU kompl.číslo) nenulové vstupní klidové proudy (10-7 až 10-12 A) stř.hod.vstupního klid. proudu IB=(1/2)(I1P+I1N) vst. rozdílový proud (vst. zbytkový proud) I01= I1N + I1P ~ 0,1 IB vstupní napěťová nesymetrie – ofset (pro UD=0 je Uo≠0 → kompenzace UD0 [μV až mV] změny vst. nap. nesymetrie – drift (zhoršování kompenzace teplotou) omezení výstupního napětí – saturace omezená max.rychlost změny výst.napětí – max. doba přeběhu ELM - operační zesilovač

Převodní charakteristika napájeno větš. symetricky (typicky +15 V, -15 V) na výstupu lze pak získat max. 13,5 ÷ 14 V ELM - operační zesilovač

Měřicí zesilovače U/U I/I U/I I/U Určené pro zesílení velmi malých napětí a proudů za účelem měření Používají OZ s uzavřenou zpět. vazbou – rozdělení podle druhu ZV Stejnosměrně vázané zesil. – zesilují od stejnosměrného signálu do signálu o horní mezní frekvenci fh  - 3 dB S kondenzátorem na vstupu  střídavý zesilovač  zesiluje mezi dolním a horním kmitočtem fd a fh ELM - operační zesilovač

Měřicí zesilovače frekvenční charakteristiky stejnosměrně váz. zesilovač střídavě vázaný zesilovač ELM - operační zesilovač

U/U zesilovač (neinvertující) ELM - operační zesilovač

U/U zesilovač (invertující) ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač I/U Převodník ELM - operační zesilovač

U/I Převodník (invertující) ELM - operační zesilovač

U/I převodník (neinvertující) ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Zesilovač I/I ELM - operační zesilovač

Další aplikace oper. zesil. Napěťový sledovač Napěťový komparátor Aktivní sčítač proudů Aktivní sčítač napětí Diferenciální zesilovač Aktivní integrátor Aktivní derivátor ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Napěťový sledovač zvláštní provedení neinv. zesilovače U/U zesílení A = 1 Použití: Impedanční přizpůsobení měřicích obvodů ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Napěťový komparátor porovnává dvě napětí přivedená na vstupy (měřené a referenční) výstup (logic. 0, 1) – dle polarity rozdílu vstupních napětí komparátor bez hystereze - nejjednodušší komparátor s hysterezí – nereaguje v pásmu hystereze ELM - operační zesilovač

Komparátor bez hystereze bez zpětné vazby reaguje na malé změny vst. napětí pro min. šum vstupních signálů ELM - operační zesilovač

Komparátor s hysterezí při malém kolísání vstupů  výstup konst. nereaguje na kolísání vstupu v pásmu hystereze UA – UB ELM - operační zesilovač

Aktivní integrátor s OZ převádí vstupní napětí u1 na nabíjecí proud kondenzátoru Ic velikost u1 lineárně ovlivňuje rychlost růstu u2 ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Aktivní sčítač napětí ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Aktivní sčítač proudů ELM - operační zesilovač

ELM - operační zesilovač Diferenční zesilovač ELM - operační zesilovač