ELECTRONICĂ II

Notiţe de cursCursul nr. 2

Conf. Dr. Ing. Gheorghe PANĂpana@vega.unitbv.ro

ELECTRONICĂ ANALOGICĂ

1. Introducere în amplificatorul operaţional (AO)2. Analiza AO ideal3. Analiza AO real4. Circuite liniare5. Circuite neliniare

04/22/23 Cursul nr. 2 2

BIBLIOGRAFIE

1. Pană, Gh. – Electronică analogică implementată cu AO, Editura Universitatii Transilvania, Brasov, 2005 http://vega.unitbv.ro/~pana/ea.c/

2. Pană, Gh. – Circuite integrate analogice, Universitatea Transilvania, Braşov, 1997 http://vega.unitbv.ro/~pana/cia.c/

3. Gray, P. şi Meyer, R. - Circuite integrate analogice. Analiză şi proiectare (traducere dupa editi a III-a, M. Bodea), Editura Tehnică, Bucureşti, 1997

4. Franco, Sergio - Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, Second edition McGraw-Hill, New York, 1997

5. Manolescu, A. - Circuite integrate liniare, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983

04/22/23 Cursul nr. 2 3

Introducere în AO

Tipuri de AO:

VFA = Voltage Feedback Amplifier, adică amplificator cu reacţie în tensiune

CFA = Current Feedback Amplifier, adică amplificator cu reacţie în curent

04/22/23 Cursul nr. 2 4

VFA vs. CFA

04/22/23 Cursul nr. 2 5

VFA CFAVFA CFA

0

o

do

d

zzuau

zuuu

0 0

o

do

d

zzizu

ziii

Semnificaţia notaţiilor• + intrare NEINVERSOARE, - intrare INVERSOARE• u+, u- - tensiuni individuale de la intrările AO (între fiecare intrare şi

masă)• i+, i- - curenţi individuali de semnal prin intrările AO• ud – tensiune diferenţială de intrare (ud=u+-u-)

• id – curent diferenţial de intrare (id=i+-i-)• z+, z- - impedanţe între fiecare intrare a AO şi masă• zo – impedanţa de ieşire a AO• a – amplificarea de tensiune în buclă deschisă (AO – VFA)• z – amplificarea transimpedanţă în buclă deschisă (AO – CFA)

04/22/23 Cursul nr. 2 6

Alimentarea AO1. Alimentare cu tensiune dublă

Obs. Masa montajului este stabilită de punctul de înseriere a celor două surse de alimentare

04/22/23 Cursul nr. 2 7

0u +

u -

V +

1 5 V d c

u o

U 1 AL M 3 2 4

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V- V -

1 5 V d c

V 1

1 5 V d c

U 1 AL M 3 2 4

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V-u +

u ou -

0

Alimentarea AO2. Alimentare cu tensiune simplă sau cu o singură tensiune

Obs. Se impun măsuri speciale în polarizarea intrărilor AO în funcţie de aplicaţie: domeniul audio sau condiţionarea de semnal

04/22/23 Cursul nr. 2 8

Tensiunile de saturaţie

• Reprezintă valorile maxime, pozitive sau negative ale tensiunii de ieşire.

• Clasificare a AO după valoarea Usat:• AO la care Usat este depărtat cu aprox. 2V2V de

tensiunile de alimentare(+Usat ≈ Vpoz-2V, -Usat ≈ Vneg+2V);

• AO de tipul Rail-to-Rail la care Usat este depărtat cu aprox. 100mV100mV de tensiunile de alimentare.

04/22/23 Cursul nr. 2 9

Configuraţii de bază

• Configuraţia INVERSOARE

04/22/23 Cursul nr. 2 10

0

R 1

0

U o

U in

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V-

R 2

1

2

RR

UUA

in

oid

Time

0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0msV(Vin:+) V(Vo)

-12V

-8V

-4V

0V

4V

8V

12V

Configuraţii de bază

• Configuraţia NEINVERSOARE

04/22/23 Cursul nr. 2 11

U in

U o

R 2

0

0

R 1

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V-

1

21RR

UUA

in

oid

Time

0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0msV(Vo) V(Vin:+)

-10V

-5V

0V

5V

10V

Caz particular

REPETORUL (neinversor)Dacă R1 şi/sau R2=0 rezultă circuitul

sau

04/22/23 Cursul nr. 2 12

0

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V-

U o

U in

R 2

1

3

2

411

O U T

+

-

V+

V-

U o

0

U in

inoin

o UUUUA 1

AO de tipul VFA

Definiţie: AO (VFA) este un amplificator de c.c., realizat de

obicei sub formă de circuit integrat (CI) şi cu amplificare foarte mare. În circuite cu reacţie negativă, poate realiza diferite operaţii (sumare, scădere, integrare, diferenţiere ş.a.). De aici provine atributul de operaoperaţionalţional.

04/22/23 Cursul nr. 2 13

Conceptul de AO ideal şi consecinţe

Modelul simplificat al AO (VFA)

04/22/23 Cursul nr. 2 14

ConsecinţeAO idealdr 0ii

0ro do uau

a )0u(uu d

Analiza configuraţiei INVERSOARErealizată cu AO ideal

1

2

22

11

210

RR

uu A

Ru;i

Rui

i i ii

in

oidoin

04/22/23 Cursul nr. 2 15

Analiza configuraţiei NEINVERSOARErealizată cu AO ideal

1

2

in

oid

2

ino2

1

in1

21

RR1

uuA

Ruui;

Rui

ii 0ii

04/22/23 Cursul nr. 2 16

1

2

1

2121

1121

1

;

RR

uuAu

RRRiRRu

RuiuiRuiii

in

oidino

inin

Circulaţia curenţilor

04/22/23 Cursul nr. 2 17

La circuitul INVERSOR

Pentru Vin > 0 Pentru Vin < 0

Io = curentul de funcţionare în gol a AO (curentul de polarizare a tranzistoarelor componente ale AO)

iAO = curentul total de la ieşirea AO

iL = curentul de sarcină

iR = curentul prin reţeaua rezistivă de reacţie

Circulaţia curenţilor

04/22/23 Cursul nr. 2 18

La circuitul NEINVERSOR

Pentru Vin > 0 Pentru Vin < 0

IMPORTANT pentru ambele configuraţii de bază:

iAO=iL+iR