Lineárne úprava signálov - zosilňovače
Predmet: Prevodníky
Témy seminárnych prác
Princíp A/D a D/A prevodníkov
Realizácia A/D a D/A prevodníkov
- D/A Prevodník R^n
- D/A Prevodník R-2R
- A/D Prevodník s porovnávaním napätia
- A/D Prevodník s aproximačným registrom
- A/D Prevodník s dvojnásobnou integráciou
- A/D Prevodník typu Delta-Sigma
Obvody A/D a D/A prevodníkov
Lineárne úprava signálov
Nelineárna úprava signálov
Obsah
Operačné zosilňovače
Operačný zosilňovač (skratka OZ) je univerzálny jednosmerný zosilňovací analógový elektronický obvod, ktorý je základným prvkom analógových elektronických systémov. Operačný zosilňovač je často v praxi a pre výpočty nahradzovaný ideálnym operačným zosilňovačom. Operačné zosilňovače fungujú ako diferenciálny napäťový zosilňovač s vysokým ziskom a jednosmernou vnútornou väzbou (modulárnou stavbou) a diferenčné vstupy, invertujúci (označovaný -) a neinvertujúci (označovaný +) vstup a obvykle jednoduchý výstup. Vývody frekvenčnej korekcie sa používajú k potlačeniu kmitov operačného zosilňovača ak nie je vybavený vnútornou korekciou. Ak invertujúci vstup U- uzemnený a signál privedený na neinvertujúcí vstup, tak signál na výstupe je vo fáze so vstupným signálom. Ak je neinvertujúci vstup U+ uzemnený a signál je privedený na invertujúcí vstup, tak signál na výstupe je fázovo posunutý o 180° vzhľadom ku vstupnému signálu. Niektoré špeciálne operačné zosilňovače bývajú vybavené diferenciálnym výstupom. Vzhľadom k vysokému zisku sú obvody konštruované s operačnými zosilňovačmi väčšinou vybavenými zápornou spätnou väzbou, ktorá takmer výhradne určuje ich chovanie.
Zosilnenie rozdielového signálu Ad môže byť vyjadrené ako:
a u reálnych operačných zosilňovačov leží v intervale 80-100 dB, nazýva sa vlastným zosilnením (zosilnenie bez spätnej väzby).
Invertujúci zosilňovač
[[Súbor:OZ2.jpg|center|300px] Obr. 02. Invertujúce zapojenie OZ]
OZ vykonávajúci operáciu obrátenia fázy, Uvst má opačnú fázu než Uvýst. Vyjadruje sa to záporným znamienkom vo výraze pre výpočet Au.
Z uvedeného vzťahu vyplýva, že pri rovnosti vstupného a spätnoväzobného odporu je Uvýst rovnaké, s opačným znamienkom.
Sumačný zosilňovač - Sumátor
Operačný zosilňovač vykonáva operáciu súčtu „N“ napätí - s presným pripojením viacerých vstupných napätí na invertujúci vstup získame inverzné výstupné napätie.
Obr. 03. Zapojenie sumátora s OZ
Na sumačný uzol (uzol zdanlivej zeme) privádzame prúdy I1, I2, I3, ...In cez odpory R1, R2, R3, ... Rn . R3` - má rovnakú funkciu ako v prípade inventora – na minimalizovanie kolísania nuly a jeho hodnota je daná vzťahom pre paralelné zapojenie všetkých vstupných odporov, čiže:
Diferenčný zosilňovač
Obr. 04. Zapojenie diferenčného zosilňovača
Operačný zosilňovač, ktorého výstupné napätie je dané „rozdielom“ oboch vstupov. Tento OZ zosilňuje len rozdiely vstupných signálov – rozdielový signál.
Neinvertujúci zosilňovač
Obr. 05. Zapojenie neinvertujúceho zosilňovača
OZ vykonávajúci funkciu zosilňujúceho impedančného meniča s veľkým vstupným a malým výstupným odporom. Uvýst je vo fáze s Uvst. Pre ideálny OZ platí: Ivst ±=0 a Au = ∞ => U na invertujúcom vstupe je rovnaké ako U+ na neinvertujúcom vstupe.
Signálové napätie privádzame na neinvertujúci vstup a dostávame veľmi vysokú hodnotu vstupného odporu OZ pre stav “naprázdno“. Vstupný prúd je nulový. Pri silnej napäťovej spätnej väzbe je výstupný odpor malý, (niekoľko mΩ) . Takto sa získa zosilňujúci impedančný menič s veľkým vstupným a malým výstupným odporom.
