Upload
lamnguyet
View
282
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
DE C9
2
CUPRINS
Convertoare de domeniu de tensiune
Circuitele de integrare şi diferenţiere – filtre active
Redresoare de precizie monoalternanţă şi dublă alternanţă
Detector de vârf de precizie
Amplificatoare cu cuplaj capacitiv
Amplificatoare alimentate unipolar
Amplificatoare logaritmice şi exponenţiale
Circuite de înmulţire şi împărţire
Surse de curent
DE C9
3
Aplicații cu AO
Aplicaţii fundamentale ale AO cu reacţie negativă: amplificatoare inversoare, neinversoare
şi diferenţiale, sumatoare inversoare şi neinversoare, etc.
Alte aplicaţii, liniare și neliniare:
Convertoare de domeniu de tensiune
Circuitele de integrare şi diferenţiere – filtre active
Redresoare de precizie monoalternanţă şi dublă alternanţă
Detector de vârf de precizie
Amplificatoare cu cuplaj capacitiv
Amplificatoare alimentate unipolar
Amplificatoare logaritmice şi exponenţiale
Circuite de înmulţire şi împărţire
Surse de curent
DE C9
4
Convertoare de domeniu de tensiune
min max;cd cd cdv v v
min max;O O Ov v v
Soluții posibile
• Amplificator cu AO in configuraţia inversoare
mincdvmaxOv
maxcdvminOv
• Amplificator cu AO in configuraţia neinversoare
mincdvminOv
maxcdvmaxOv
Conversia domeniului de tensiune
DE C9
5
Convertoare de domeniu de tensiune
Exemplu(2;7)Vcdv ( 1;6)VOv
Circuit inversor Circuit neinversor
+_
'
1R
1Rcdv
REFV
2R
Ov+_
'
1R
1R
cdv
REFV
2R
Ov
DE C9
6
Convertoare de domeniu de tensiune
Exemplu
• valori rezistențe
• tensiune de referință
REFcdO VR
Rv
R
Rv
1
2
1
2 1
REFcdO VR
Rv
R
Rv
1
2max
1
2min 1
REFcdO VR
Rv
R
Rv
1
2min
1
2max 1
minmax
minmax
1
2
cdcd
OO
vv
vv
R
R
1
2
max
1
2min
1R
R
vR
Rv
V
cdO
REF
21
'
1 || RRR
CSTV
+_
'
1R
1Rcdv
REFV
2R
OvCircuit inversor
DE C9
7
Convertoare de domeniu de tensiune
(2;7)Vcdv ( 1;6)VOv
Proiectați circuitul inversor de conversie a domeniului de tensiune
Exemplu numeric
DE C9
8
Convertoare de domeniu de tensiune
Circuit neinversor+_
'
1R
1R
cdv
REFV
2R
Ov
• valori rezistențe
• tensiune de referință
cdREFO vR
RV
R
Rv
1
2
1
2 1
max
1
2
1
2max 1 cdREFO v
R
RV
R
Rv
min
1
2
1
2min 1 cdREFO v
R
RV
R
Rv
?1
2 R
R
?REFV
21
'
1 || RRR
CSTV ?
DE C9
9
Circuite de integrare și diferențiere – filtre active
Integrator
Analiza în domeniul timp
R
tvti I
(0)1
(0)1
0
0
C
t
IO
C
t
CO
vdtR
tv
Ctv
vdttiC
tvtv
)0()(1
0
C
t
IO vdttvRC
tv
RC – constanta de integrare
Problema: în cc AO se poate satura datorită tensiunii de dezechilibru şi / sau curentului de
polarizare, deoarece în cc impedanţa condensatorului este infinit şi AO nu mai are reacţie negativă.
idtCdvc
Solutie: Introducerea unei căi de RN in cc
DE C9
10
Circuite de integrare și diferențiere – filtre active
Integrator cu RN în cc
La frecvențe mici (cc), C este întrerupere amplificator inversor
La frecvențe mari, C este scurtcircuit, RN totală, vd=0, v-=0, vo=0 FTJ
R1 suficient de mare, să poată fi neglijat faţă de impedanţa echivalentă a condensatorului
la frecvenţa de lucru
Acesta este circuitul recomandat pentru uitilizarea în practica cu rol de integrator (cu pierderi)
DE C9
11
Circuite de integrare și diferențiere – filtre active
Analiza în domeniul frecvență
Integrator cu RN în cc
R
Z
jv
jvjA ech
I
Ov
CRj
R
CjRZ ech
1
11
1
1||
Filtru activ trece josR=1KΩ
R1=100KΩ
C=100pF
Exemplu:
CRjR
RjAv
1
1
1
1
Amplificarea în banda (inclusiv în cc)
DE C9
12
Circuite de integrare și diferențiere – filtre active
Derivator
dt
tdvCti I
td
tdvRCRitv I
O
RCjZ
R
jv
jvjA
CI
Ov
RCjAv Filtru activ trece sus f0=∞
Circuitul se poate comporta ca un “amplificator de zgomot” datorită derivarii semnalului de intrare.
La utilizarea practică a derivatorului este necesară conectarea unei rezistenţe de valoare scăzută, în
serie cu condensatorul.
CRf
1
02
1
iD
DE C9
13
Redresoare de precizie – monoalternanță și dublă alternanță
Redresor monoalternanță
Redresor de precizie:
Pentru alternanța redresată vO = vI
Superdioda – cădere de tensiune (aproape) zero în conducție
AO cu RN + D
Nu poate redresa semnale mici
Se pierde căderea de tensiune pe dioda în conducție
iD
DE C9
14
Redresoare de precizie – monoalternanță și dublă alternanță
Redresor monoalternanță
redresare monoalternanţă pentru
alternanţa pozitivă
redresarea alternanţei negative?
vO - nu poate deveni negativă
0Di
,6.0, Vv AOO ,6.0, Vv AOO
DE C9
15
Redresoare de precizie – monoalternanță și dublă alternanță
Dezavantaj:
Soluție: evitarea intrării în saturație ???
• vI <0, D – (b), nu exista RN, AO comparator simplu,
vO,AO=VOL AO – saturație
Reduce viteza de funcţionare a circuitului
(limitează frecvenţa de lucru)
OPȚIONALRedresor monoalternanță
DE C9
16
Redresor inversor cu evitarea saturației
Redresoare de precizie – monoalternanță și dublă alternanță
CSTV
IOI vvRDbDcDv ; si prin RNavem)();(;0 2 212
0;prin RNavem
)();(;0
1
12
O
I
vD
cDbDv
activă regiunea - V7.0, AOv AOO
activă regiunea - V7.0, AOvv OAOO
OPȚIONAL
DE C9
17
Redresoare de precizie – monoalternanță și dublă alternanță
Redresor bialternanță
• Redresor de precizie
vI >0, D1-(c), D2–(b), vO= vI
vI <0, D1-(b), D2–(c), vO= -vI
• Principiul
Cum arată circuitul?
superdiodă
vI > 0, D1-(c), D2–(b), exista RN doar pentru AO1,
vO = vI
vI < 0, D1-(b), D2–(c), exista RN doar pentru AO2,
vO = -(R/R)∙vI vO = - vI
DE C9
18
Detector de vârf pozitiv de precizie cu menținerea tensiunii
Detector de vârf de precizie
Rolul D2 ?
Rolul R ?
AO2 este un repetor de tensiune.
D1 este dioda responsabilă cu redresarea alternantei pozitive.
D2 previne saturația negativă pentru AO1. AO1 are RN locală prin D2 în conductie, astfel ieșirea
AO1 este limitată la (vI – 0.7)V.
R este necesară pentru a asigura un curent mic prin D2.
Dacă este necesară menținerea tensiunii pe condensator pentru mai mult timp,
condensatorul trebuie “buffer-at”.
OPȚIONAL
DE C9
19
Amplificatoare cu cuplaj capacitiv
Dorim sa amplificăm doar semnalul variabil vi(t); vI(t) =VI+vi(t)
Amplificator diferențial
Amplificator cu cuplaj capacitiv
De ce este necesar R3?
1
21R
Rtvtv io
DE C9
20
Amplificator neinversor
Amplificatoare alimentate unipolar
Al
Al
5.1K
51K
Cum amplificăm întreg vi(t) dacă AO este alimentat unipolar?
CSTV
DE C9
21
Amplificatoare alimentate unipolar
• obținerea tensiunii de polarizareVAl • echivalența în regim permanent
VPOL
POLiI Vvv Amplificator neinversor
Soluție:
translatarea CSTV
DE C9
22
Amplificatoare alimentate unipolar
Amplificator neinversor
Soluție: translatarea CSTV
amplificare prea mare în cc
cum se poate face unitară ?
1
2
1
2
1
2 11R
RV
R
RV
R
Rvv POLPOLiO
AlPOL VRR
RV
34
4
Să implementăm relația:
1
2
1
2
1
2 111R
RV
R
Rv
R
RVvv POLiPOLiO
POLi Vv
vi
5.1K 51K
10K
10K
VAlDE C9
23
Amplificatoare alimentate unipolar
Amplificator neinversor
Circuit complet
POLiO
POLPOLiO
VR
Rvv
R
RV
R
RVvv
11
1
1
2
1
2
1
2
Circuitul echivalent în regim permanent
Care este circuitul final (complet) în cazul unui
amplificator inversor alimentat unipolar ?
circuit echivalent în cc?
circuit echivalent în ca?Avca
Avcc
DE C9
24
Amplificator logaritmic
Amplificatoare logaritmice și exponențiale
BEO vv T
BE
V
v
SC eIi
S
CTBE
I
iVv ln
1R
vi IC
S
ITO
IR
vVv
1
ln
Pentru vI <0 - tranzistor pnp
Limitări ale circuitului:
- domeniul de variaţie redus al tensiunii de ieşire, de câteva zeci de mV (vO este tensiune bază-emitor);
- dependenţa de temperatură a tensiunii de ieşire prin VT şi IS.
Pentru vI >0 - tranzistor npn
DE C9
25
Amplificator exponențial
Amplificatoare logaritmice și exponențiale
CO iRv 1
IBE vv
T
I
T
BE
V
v
SV
v
SC eIeIi
T
I
V
v
SO eIRv
1
DE C9
26
Circuit de înmulțire
Circuite de înmulțire și împărțire
2121 lnlnln21
IIII vvvvII eevv
214 += BEBEBE vvv
S
ITBE
S
ITBE
IR
vVv
IR
vVv
12
22
11
11 lnln
T
BE
V
v
SO eIRv
4
1421
1211
14II
S
O vvIRR
Rv
DE C9
27
Circuit de înmulțire și împărțire
Circuite de înmulțire și împărțire
Tensiunea nu depinde
de temperatură
3214 BEBEBEBE vvvv
S
ITBE
IR
vVv
13
33 ln
S
ITBE
S
ITBE
IR
vVv
IR
vVv
12
22
11
11
ln
ln
T
BE
V
v
SO eIRv
4
14
Rezistențe egale
3
21
1211
1314
I
IIO
v
vv
RR
RRv
3
21=
I
II
O v
vvv
DE C9
28
Surse de curent cu AO
R
vi IO
• curentul este independent de valoarea RL
• curent reglabil dacă R se înlocuieşte cu o rezistenţă fixă în serie cu un potenţiometru
• curentul sursei poate fi modificat prin modificarea vI - sursă de curent controlată prin tensiune
• nici unul din terminalele RL nu poate fi conectat la masă, aşadar avem o sarcină flotantă
? Dacă se impune legarea la masă a sarcinii ?
DE C9
29
Surse de curent cu AO
RN și RP
RN - dominantă
RR
R
RR
RK
43
3
RRR
RR
RRR
RRK
L
L
L
L
||
||
||
||
1
1
2
,
1
21R
vv
R
vviii
AOoIO
AOovRR
Rvv ,
43
3
R
vi I0Deoarece R||RL < R, > K+,
rezultă RN,
K vv
Sursă Howland
LOAOo Riv 2,
Sursă de curent cu sarcină legată la masă
DE C9
30
Surse de curent cu AO
4
3
2
1
R
R
R
R
1R
vi IO
Dacă:
rezistoarele - foarte bine împerecheate pentru a avea o sursă de curent perfectă
(rezistenţa de ieşire sa tindă la infinit)
Soluție practică: Sursa de curent realizată cu AO și tranzistor
DE C9
31
Surse de curent cu AO
Sursa de curent nu generează putere.
Puterea în sarcina RL provine din sursele de alimentare ale AO
Repetor de curent cu AO
DE C9
32
Activitate curs - P8
Proiectați un amplificator inversor alimentat unipolar cu următoarele caracteristici:
Pentru circuitul proiectat,
a) Care este expresia vO(vI)?
b) Desenați CSTV a circuitului.
c) Desenați vO(t) dacă vI(t)= 0.2sint [V].
VAl=12V, Avcc=1 și Avca= 10
DE C9
33
Ce am învățat azi despre aplicațiile AO?
Convertoare de domeniu de tensiune
Circuitele de integrare şi diferenţiere – filtre active
Redresoare de precizie monoalternanţă şi dublă alternanţă
Detector de vârf de precizie
Amplificatoare cu cuplaj capacitiv
Amplificatoare alimentate unipolar
Amplificatoare logaritmice şi exponenţiale
Circuite de înmulţire şi împărţire
Surse de curent