Zde se dozvíte mnohé nejen z elektrotechniky, ale i z dějin a současnosti letecké techniky i dějin světa, též rady a triky, jak pořídit dobré fotografie.
Pozor, vyhledávač pracuje především na soubory uložené mezi lety 2008 a 2012, nové soubory nahrané od 1.1. do 1.7. 2013 z 99,5% nesnímá!!!, novější soubory nejsou problém.

Operační zesilovač

Tento článek potřebuje doplnit či upravit bibliografii, tj. literární citace (reference). Můžete Wikipedii pomoci tím, že na konec článku přidáte (resp. upravíte) sekci „Literatura“, kde uvedete knihy, ze kterých lze o daném tématu čerpat více informací. Ideální formát údajů naleznete v článku Citace, návod pak na příslušné dokumentační stránce k šabloně užívané pro citace. Přidávejte knihy s rozmyslem – jak do kvantity (aby bibliografie nebyla nepřiměřeně dlouhá), tak do kvality (přidávejte jen knihy, které dané téma skutečně postihují).


Schematická značka OZ

Operační zesilovač (zkratka OZ) je elektronický obvod fungující jako diferenciální napěťový zesilovač s vysokým ziskem a stejnosměrnou vnitřní vazbou. Má invertující (označovaný -) a neinvertující (označovaný +) vstup a obvykle jednoduchý výstup. Některé speciální operační zesilovače ale bývají vybaveny diferenciálním výstupem.

Vzhledem k vysokému zisku jsou obvody konstruované s operačními zesilovači většinou vybavené zápornou zpětnou vazbou, která téměř výhradně určuje jejich chování. S operačním zesilovačem pak pro zjednodušení výpočtů pracujeme jako s ideálním operačním zesilovačem.

Historie

Operační zesilovače byly původně vyvinuty pro realizaci matematických operací (odtud jejich název) v éře analogových počítačů. Nicméně ukázalo se, že tyto obvody mají daleko širší uplatnění. První operační zesilovače byly konstruované z elektronek a později se přešlo na diskrétní polovodičové součástky. Dnešní operační zesilovače jsou téměř výhradně konstruované jako integrované obvody, přičemž často jeden takový obvod sdružuje několik OZ.

První integrované operační zesilovače pocházejí z konce 60. let. Vůbec první byl obvod Fairchild μA709, ale ten byl brzy vytlačen obvodem μA741, který je naprostou klasikou ve světě operačních zesilovačů a vyrábí ho mnoho firem v mnoha provedeních dodnes. Oba dva uvedené a řada dalších OZ jsou konstruovány pouze z bipolárních tranzistorů.

Teprve v 70. letech se začaly v OZ používat unipolární tranzistory FET a v 80. letech tranzistory MOSFET. Tyto součástky výrazně zlepšují parametry OZ, takže se téměř blíží ideálnímu OZ. Konstrukce mnohých OZ vybavených unipolárními tranzistory ovšem stále vychází z klasického obvodu 741, u něhož je pouze několik bipolárních tranzistorů zaměněno za unipolární.

Ideální operační zesilovač

Výstupní napětí operačního zesilovače se vypočítá jako:

kde

*       Uout je výstupní napětí

*       U+ je napětí na neinvertujícím vstupu

*       U- je napětí na invertujícím vstupu

*       A je zesílení (označované také jako zisk) operačního zesilovače v otevřené smyčce (bez zpětné vazby)

Ideální operační zesilovač má následující vlastnosti:

*       nekonečné zesílení A

*       nekonečná vstupní impedance

*       nulová výstupní impedance

*       nekonečnou šířku pásma (zesiluje od nulové do nekonečné frekvence)

*       nekonečný vstupní odpor obou vstupů

*       nulový výstupní odpor

*       nulový šum

*       nulové offsetové napětí (jsou-li napětí na vstupech shodná, je na výstupu skutečně přesně nulové napětí)

*       fázový posun vstupní ku výstupnímu je 0 nebo π

*       žádný z parametrů nezávisí na teplotě

Reálný operační zesilovač

Parametry reálných operačních zesilovačů se od ideálních rozcházejí v několika oblastech.

Stejnosměrné parametry

*       Zisk není nekonečný - projevuje se to zejména v obvodech, které mají mít zisk blížící se vnitřnímu zisku OZ.

*       Vstupní odpor není nekonečný - to omezuje maximální použitelné odpory zpětnovazebních obvodů.

*       Nenulový výstupní odpor - zpravidla nehraje roli protože dříve se projeví výkonové limity součástky

*       Nenulový vstupní proud - do vstupů teče řádově desítka nA u bipolárních a jednotky pikoampér u unipolárních OZ.

*       Nenulové offsetové napětí - při shodě napětí na vstupu není nulové napětí na výstupu. U přesných obvodů se musí offset kompenzovat vnějšími součástkami nebo má OZ speciální kompenzační vstupy.

Střídavé parametry

*       Konečná šířka pásma - vnitřní zisk OZ se snižuje se zvyšující se frekvencí, takže OZ dokáže zesilovat pouze do určité frekvence.

*       Vstupní kapacita - hraje vliv zejména u vysokofrekvenčních obvodů postavených z OZ.

Nelinearity

*       Saturace - výstupní napětí je omezené (zpravidla dosahuje hodnot blížících se napájecímu napětí)

*       Rychlost přeběhu - rychlost změny výstupního napětí není nekonečná. Zpravidla je omezena vnitřními kapacitami obvodu.

*       Nelineární přenosová funkce - výstupní napětí není přesně lineárně závislé na vstupním.

Výkonové parametry

*       Omezený výstupní výkon - běžné operační zesilovače dávají pouze velmi malý výstupní výkon. Konstruují se ovšem i speciální OZ s vyšším výkonem použitelné například jako koncové stupně menších audiozesilovačů.

*       Omezený výstupní proud - maximální výstupní proud běžných OZ dosahuje obvykle řádově hodnot kolem 20 mA.

 Vnitřní zapojení

 

 

Vnitřní zapojení klasického operačního zesilovače 741

Operační zesilovač se zpravidla skládá z následujících bloků:

*       Vstupní diferenciální zesilovač (modře orámovaná část) - zajišťuje nízkošumové předzesílení rozdílového signálu a vysoký vstupní odpor

*       Napěťový zesilovač (purpurově orámovaná část) - zajišťuje vysoký zisk OZ

*       Výstupní zesilovač (azurově orámovaná část) - zajišťuje nizký výstupní odpor a dostatečný výstupní proud

Červeně orámované části tvoří tzv. proudová zrcadla, která zlepšují parametry OZ.

Zapojení s operačním zesilovačem

Tento článek popisuje základní zapojení s operačními zesilovači, nejčastěji používají v různých elektronických obvodech.

Zde uváděné vztahy pro výpočty týkající se těchto zapojení předpokládají, že se pracuje s ideálním operačním zesilovačem. V běžných situacích to stačí, ale pokud vlastnosti zpracovávaného signálu dosahují hraničních hodnot použitého operačního zesilovače, je třeba sáhnout po složitějších vztazích platných pro reálné operační zesilovače.

V běžných obvodech se hodnoty odporu rezistorů pohybují mezi jednotkami kiloohmů až jednotkami megaohmů. Hodnoty odporů pod tímto rozsahem znamenají vyšší proudové zatížení a zbytečný ztrátový výkon. S honotami nad tímto rozsahem je zase spojen vyšší šum a náchylnost obvodů na rušení.

Obsah

*                               1 Invertující zesilovač

*                               2 Neinvertující zesilovač

*                               3 Sledovač napětí

*                               4 Komparátor

*                               5 Schmittův klopný obvod

*                               6 Integrační zesilovač

*                               7 Derivační zesilovač

*                               8 Sčítací zesilovač

*                               9 Další zapojení

Invertující zesilovač

 

Invertující zesilovač

Invertující zesilovač je jedno z nejpoužívanějších zapojení. Na výstupu se objeví vstupní napětí vynásobené zápornou konstantou (tedy zinvertované). Velikost zesílení je daná poměrem odporů R2 a R1.

(protože zesilovač se vždy snaží mezi vstupy udržet nulové napětí, tedy na vstupu je tzv. plovoucí zem)

 Neinvertující zesilovač

Neinvertující zesilovač

Neinvertující zesilovač zesiluje (násobí konstantou vždy větší než 1) vstupní napětí. Oproti Invertujícímu zesilovači, který má vstupní impedanci danou velikostí odporu R1, se u tohoto zapojení vstupní impedance blíží nekonečnu a nezávisí na hodnotách odporů R1 a R2.

(reálně odpovídá vstupní impedanci samotného operačního zesilovače, která je ovšem typicky velmi vysoká 1 MΩ až 10 TΩ)

 Sledovač napětí

 

Sledovač napětí

Sledovač napětí Impedančně přizpůsobíme velkou impedanci k malý,ma na výstupu napětí rovné vstupnímu. Vstup má ovšem, podobně jako u neinvertujícího zesilovače, impedanci blížící se nekonečnu. Výstupní impedance je daná vlastnostmi použitého operačního zesilovače a je velmi nízká.

Sledovač se používá právě pro oddělení vysokoimpedančního vstupu a nízkoimpedančního výstupu.

(reálně odpovídá vstupní impedanci samotného operačního zesilovače, která je ovšem typicky velmi vysoká 1 MΩ až 10 TΩ)

Komparátor

Komparátor

Komparátor porovnává napětí přivedená na vstupy + a -. Pokud je vyšší napětí na vstupu +, je na výstupu kladné saturační napětí operačního zesilovače, je li vyšší napětí na vstupu -, je na výstupu záporné saturační napětí operačního zesilovače. U normálních operačních zesilovačů je saturační napětí výstupu řádově o jeden nebo několik voltů nižší než napětí napájecí. Speciální tzv. rail-to-rail operační zesilovače jsou ovšem konstruovány tak, aby výstupní napětí mohlo dosahovat téměř hodnot napětí napájecího.

Schmittův klopný obvod

 

Schmittův klopný obvod

 

 

Hysterezní diagram schmittova klopného obvodu

Schmittův klopný obvod je speciální komparátor, který má hysterezi. To znamená, že jeho výstup je závislý nejen na hodnotě vstupu, ale i na jeho původním stavu.

Podobně jako obyčejný komparátor s operačním zesilovačem, i schmittův klopný obvod dosahuje na výstupu kladného nebo záporného saturačního napětí.

Pokud je na výstupu například kladné napětí, nedojde k překlopení schmittova obvodu při pouhém splnění podmínky jako u komparátoru, ale teprve až rozdíl obou napětí dosáhne prahové hodnoty .

Podobně pokud je nyní na výstupu záporné saturační napětí, může dojít ke zpětnému překlopení schmittova obvodu teprve až v momentě, kdy je o více než .

Oba tyto děje jsou znázorněny na obrázku hysterezního diagramu. Je z něj vidět, že schmittův klopný obvod se v mezích chová jako paměť minulého stavu.

Velikost hystereze se u schmittova klopného obvodu s operačním zesilovačem vypočítá podle vztahu:

 Integrační zesilovač

 

Integrační zesilovač

Integrační zesilovač provádí integraci (invertovaného) vstupního signálu podle času. Výstupní napětí se vypočítá podle vztahu:

kde je počáteční napětí, které bylo na výstupu v čase

Integrační zesilovač se mimo jiné dá použít jako filtr, konkrétně dolní propusť.

Derivační zesilovač

 

 

Derivační zesilovač

Derivační zesilovač provádí derivaci (invertovaného) vstupního signálu podle času. Výstupní napětí se vypočítá podle vztahu:

kde a jsou funkcemi času.

Derivační zesilovač se mimo jiné dá použít jako filtr, konkrétně horní propusť.

Sčítací zesilovač

 

 

Sčítací zesilovač

Sčítací zesilovač sčítá napětí na jednotlivých vstupech, přičemž výsledek je invertovaný. V obecném případě platí pro výstupní napětí vztah:

Pokud jsou hodnoty odporů shodné, ale odpor je nezávislý, pak platí:

Jsou-li všechny odpory shodé, pak:

*        

22.07.2008 17:03:35
jan.kostra
Adobe reader 9.4 porteble.jpg
Převod skenů do editovatelného textu.pdf  208.3kB
Sken, tištěnou předlohu či vyfotografovaný text převedu do formátů doc, docx, rtf, html, či txt. Text dokážu převést i ze zabezpečených souborů pdf. bližší info na kontaktech v inzerátu.

Líbí se vám tyto stránky?

Ano (3592 | 24%)
Ne (3837 | 26%)
líbí se mi obsah (1927 | 13%)
líbí se mi grafika (1967 | 13%)

Našli jste zde co jste hledali??

Ano, vše (1679 | 20%)
Ano, z větší části (1691 | 20%)
Ano, z měnší části (1706 | 20%)
Ne, to co jsem hledal(a) (1693 | 20%)

Která rubrika se Vám líbila nejvíce?

Dějepis (2910 | 6%)
Letecká technika (2862 | 6%)
logitronik (2835 | 6%)
Ledkovky (2866 | 6%)
Anna Franková (2808 | 5%)
schematické značky (2865 | 6%)
číselné systémy (2817 | 5%)
jednotky soustavy SI (2898 | 6%)
vývoj počítačů (2746 | 5%)
integrované obvody (2832 | 5%)
schemata (2914 | 6%)
Psychologie (1614 | 3%)
Pedagogika ( | 0%)
Knihovnička ( | 0%)
PC Software ( | 0%)

Jaký typ fotoaparátu preferujety

Digitální zrcadlovku (1695 | 20%)
Digitální Ultrazoom (1663 | 20%)
Digitální kompakt (1676 | 20%)

Jaký webový prohlížeč užíváte??

Internet Explorer 9 (1708 | 13%)
Internet Explorer 8 (1723 | 13%)
Internet Explorer 7 (1679 | 12%)
Google Chrom (1720 | 13%)
Mozila Firefox (1710 | 13%)
Opera (1698 | 12%)
Jiný (1701 | 12%)
Internet Expolrer 10 (1592 | 12%)

Jaký je Váš oblíbený Cad sofrware??

Eagle (1704 | 10%)
MultiSIM (1684 | 10%)
Google skatch (1709 | 10%)
jiný (1693 | 10%)
Děkuji za návštěvu a doufám, že nalezené informace byli dostatečné Váší potřebě.
V případě potíží mě kontaktujte na e-mail: petrasek.jan@windowslive.com .
administrátor Petrásek Jan
přístup: http://www.webgarden.cz/index.php?action=logoutuser
Name
Email
Comment
Or visit this link or this one