View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
� Definition: Faktor potiskivanja srednjevrednosti signala predstaljva odnosdiferencijalnog pojačanja i pojačanja srednjevrednosti signala
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Faktor potiskivanja srednje vrednosti signala
� Definicija: Faktor potiskivanja predstavlja odnos diferencijalnog pojačanja ipojačanja srednje vrednosti
� Značenje: CMRR predstavlja odnospromene srednje vrednosti signala na ulazu∆Vicm i varijacija naponskog ofseta koja onaprouzrokuje.
Ac
ACMRR d=
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA2
io
iCM
V
VCMRR
∆
∆=
prouzrokuje.
� Uzrok: Usled promene srednje vrednostisignala na ulazu menjaju se radne tačkeulaznog diferencijalnog para. Ova promenaradnih tačaka odražava se na promenunaponskog ofseta.
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČAPotiskivanje promene napona napajanja
(Power Supply Rejection Ratio – PSRR)
� Definicija: Faktor potiskivanja predstavlja odnos diferencijalnog pojačanja inaizmeničnog pojačanja u odnosu na izvor napajanja Ap
� Značenje: PSRR pretstavljaodnos priraštaja napona ipriraštaja ofseta napona koji jenjime prouzrokovan.
Ap
APSRR d=
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA3
io
EECC
V
VVPSRR
∆
−∆=
)(
njime prouzrokovan.
� Uzrok: Usled promene napona napajanja menjajuse radne tačke ulaznog diferencijalnog para. Ovapromena radnih tačaka odražava se na promenunaponskog ofseta.
Power Supply Rejection Ratio – PSRR
Signal čija je amplituda 10mV i
frekivencija 100kHz pridodat je naponu
napajanja (Vs = 15V ± 10mV). Šum
napona napajanja potisnut je sa 45dB
PSRR na frekvenciji 100kHz ali se i pored
toga pojavljuje na izlazu.
ANALOG ELECTRONIC CIRCUITS
Input offset voltage caused by power supply nose, Vos
power supply nose, Vs
mVR
R
PSRR
VV
VmV
PSRR
VV
R
RG
GVV
sout
sosCL
CLosout
6,5
56178
10
1
2
1
2
=⋅=∆
====
⋅=∆
µ
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Ulazna impedansa
� Diferencijalna ulazna impedansa, Rid,se meri kao odnos napona i strujenaizmeničnog naponskog generatorapriključenog između ulaza operacionogpojačavača.
� Ulazna impedansa za srednjud
inid
i
vR =
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA5
� Ulazna impedansa za srednjuvrednost signala, RiC, se meri u kolu ukome se spoje ulazi operacionogpojačavača i između čvora spoja ireferentnog čvora veže naizmeničninaponski generator. Ulazna impedansapredstavlja odnos napona i struje nanaponskom generatoru.
CM
inici
vR =
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Ulazna impedansa
� Parazitne impedanse na oba ulazase modeliraju sa po tri otpornosti ikapacitivnosti. Ulazna impedansa imauticaj na kolo jedino kada je velikaunutrašnja impedansa pobudnoggeneratora.� Ulazna kapacitivnost je readpikofarada. Može da prouzrokuje
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA6
pikofarada. Može da prouzrokujeumanjenje margine faze kada suotpornosti u povratnoj sprezi velike.� Ulazna diferencijalna otpornost jereda 107 do 1012 oma. Uobičajeno jeda se u katalozima navodi otpornostkoja se vidi na jednom od priključakakada je drugi kratkospojen. Ovaotpornost je praktično jednakadiferencijalnoj otpornosti.
( )pndid RRRR += ||
pnic RRR ||=
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Ulazna otpornost
� Pod dejstvom negativne povratne sprege ulazna otpornost se povećava.Za kolo neinvertujućeg pojačavača izlazna otpornost se može približnoodrediti kao proizvod ulazne diferencijalne otpornosti O.P. i funkcije reakcije.
id
xx
R
vvi 1
−=
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA7
idR
( )10021
11 vvAvv
RR
Rv x −⋅⋅=⋅=⋅+= ββ
id
xx
xR
vA
Av
iββ⋅+⋅
−=
1
)1( βARR idin +=
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Izlazna otpornost
� Tipična vrednost izlazne otpornosti O.P. je između 10Ω i 100Ω.� Ukoliko je opterećenje kapacitivno javiće se dodatni fazni pomeraj kojideluje tako da smanjuje marginu faze.
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA8
0
0
1ωωj
VAV in
+
⋅=
00
RR
RVAV
L
Lin +
⋅=LCR0
01
=ω
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Izlazna otpornost
� Pod dejstvom negativne povratne sprege izlazna otpornost se smanjuje.Za kolo invertujućeg ili neinvertujućeg pojačavača izlazna otpornost semože približno odrediti kao količnik izlazne otpornost O.P. i funkcije reakcije.
210 RR
v
R
vAvi xIDxx +
+⋅−
=
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA9
xx vvRR
Rv ⋅=⋅
+= β
21
11
0210
1111
R
A
RRR
A
v
i
R x
x
out
ββ +≈
++
+==
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
[ ]sV/ µµµµdt
dvSR o=
Definicija: Maksimalna moguća brzinapromene izlaznog napona operacionogpojačavača u vremenu.
Maksimalna brzina odziva (Slew rate)
Uzrok: Nastaje usled ograničenih mogućnostipojačavača da napuni ili isprazni internu
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA
Posledica: Ukoliko je u bilo kom trenutkubrzina promene signala veća od SR javiće senelinearna Izobličenja.
10
pojačavača da napuni ili isprazni internukapacitivnost. Ova kapacitivnost se koristi za zapodešavanje frekvencijskog odziva operacionogpojačavača.
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalna brzina odziva (Slew rate)
Odziv operacionog pojačavača na jedinični impuls.
Ukoliko je amplituda ulaznog signaladovoljno mala vremenska zavisnostizlaznog napona je:
( )
−=
−τt
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA14.10.2016 Analogna elektronska kola 11
( )
−=
−τ
POUT eVtV 1
τPOUTOUT V
tdt
dV
dt
dV=
==
0max
Maksimalna brzina odziva za datu vrednost VP iznosi:
U praksi maksimalna brzina odziva ne može da predje odredjenu granicu koja se naziva slew rate.
Slew rate
� Prilikom analize Slew-Rate na ulazuse dovodi veliki signal da bi se pratilevelike promene izlaznog signala. Utom slučaju jedan od dva tranzistora udiferencijalnom paru će u jednomtrenutku preći iz aktivnog režima uzakočenje dok će kroz drugi (levitranzistor proticati sva struja strujnog
ANALOG ELECTRONIC CIRCUITS
tranzistor proticati sva struja strujnogizvora IT). Kapacitivnost CC se tadapuni maksinalnom brzinom koja iznosi:
c
T
C
I
dt
dvSR =
= 1max
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalna brzina odziva (Slew rate)
� Kada je ulazni signal sinusoidalnog talasnog oblika doći će do izobličenja ukoliko u bilo kom trenutku vremena brzina izlaznog signala premaši SR.
� Brzina odziva zavisi od frekvencije i od amplitudesinusoidalnog signala
( ) ( )tVtv ωsin⋅=
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA13
( ) ( )tVtv inmin ωsin⋅=
SRVdt
dVoutm
out
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Isprojektovati integrator čija frekvencija jediničnog pojačanja iznosi 10 MHz iulazna impedansa 20 kΩ. Operacioni pojačavač ima slew-rate od 0,1 V/ns. Kolose pobuđuje sinusoidalnim signalom frekvencije 1 MHz. Koliki je najveći opsegpromene (peak-to-peak) sinusoidalnog signala na ulazu koji ne prouzrokujenelinearna izobličenja.
2.2. Zadatak
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA14
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Izlazni signal uvek ima manju vrednost od pozitivnog ili negativnog napajanja
Maksimalni napon na izlazu (Rated output voltage)
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA
Ukoliko je VCC=+/-15V
Maksimalni napon na izlazu
je =+/-13V
14.10.2016 Analogna elektronska kola 15
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalni napon na izlazu (Rated output voltage)
Pojačavač u klasi A
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA16
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalni napon na izlazu (Rated output voltage)
Pojačavač u klasi B
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA17
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalni napon na izlazu (Rated output voltage)
�Odsecanje izlaznog talasnog oblika usled prevelike amplitude ulaznog napona
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA18
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Maksimalna izlazna struja
Za vreme negativne poluperiode IOUT
OPERACIONI POJAČAVAČ
Za kolo neinvertujućeg pojačavača sa slike poznato je: v(t)=Vin sinωt; Vin=5V;R1=1 kΩ; R2=3 kΩ. Maksimalna izlazna struja operacionog pojačavača jeIOmax=+-25 mA; napon napajanja iznosi VCC=12 V. Odrediti vremenskuzavisnost napona na izlazu ukoliko je:a) RL=10 kΩ;b) RL=100 Ω;
2.3. Zadatak
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA20
OPERACIONI POJAČAVAČ
Isprojektovati invertujući pojačavač sa ulaznom otpornošću od 100 Ω ipojačanjem An=-5. Imamo na raspolaganju operacioni pojačavač sajednosmernim pojačanjem A0=104, maksimalnom izlaznom strujomIOmax=±15 mA , naponom napajanja 12 V. Kolika je maksimalna amplitudaulaznog signala koji se može pojačati bez izobličenja ?
2.4. Zadatak
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA21
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Karakteristike realnog operacionog pojačavača:
Konačna izlazna otpornost
Konačno pojačanje u otvorenoj petlji
Konačna ulazna otpornost
Vo= f(RL)
Vi=0; V+=V-
Ii=0; Vi≠ f(Rs)
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA
Pojačanje srednje vrednosti signala Acm≠0
Konačan propusni opsegreal f
karakteiristika.
22
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
TIPIČNE VREDNOSTI PARAMETARA OPERACIONG POJAČAVAČA
1. Pojačanje u otvorenoj petlji 105
2. Naponski ofset 1 mV
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Operational Amplifiers
Kataloški podaci za 741
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA24
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Kataloški podaci za operacioni pojačavač 741
ANALOGNA INTEGRISANA KOLA25
OGRANIČENJA OPERACIONIH POJAČAVAČA
Korisni linkovi
http://www.linear.com/
http://www.analog.com/
http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf
ANALOGNA ELEKTRONSKA KOLA
http://www.linear.com/
http://www.physics.unlv.edu/~bill/PHYS483/op_amp_datasheet.pdf
26
Recommended