Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4
Prvky elektronických obvodů Kapitola 19 Typy operačních zesilovačů II Bc. Radim Miksa
30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE ..................................................................................................................................... 1 1
TYPY OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ II ...................................................................................................... 2 1.1
SOUČTOVÝ ZESILOVAČ – SUMÁTOR .......................................................................................................... 2
1.2
ROZDÍLOVÝ (DIFERENCIÁLNÍ) ZESILOVAČ .................................................................................................... 2
1.3
KOMPARÁTOR ..................................................................................................................................... 2
1.4
OMEZOVAČ AMPLITUDY......................................................................................................................... 3
1.5
KONTROLNÍ OTÁZKY .............................................................................................................................. 3
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 4
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE......................................................................................................... 5
4
SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje typy operačních zesilovačů. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody.
1
1
Typy operačních zesilovačů II
1.1
Součtový zesilovač – Sumátor
Pokud na invertující vstup OZ přivedeme více napěťových signálu, poteče do něj proud, který se rovná součtu jednotlivých proudu. Takový zesilovač pak nazýváme sumační neboli součtový. Velikost proudu je dána Ohmovým zákonem. Uin3
R4
Uin2
R3
Uin1
R1
R2
Uout Uin1 Uin 2 Uin3 Uout
Obrázek 1 - schéma zapojení sumačního OZ a přenos obvodu
1.2
Rozdílový (diferenciální) zesilovač
Toto zapojení se nejčastěji používá pro sledování dvou napěťových signálu s velmi málo odlišnými hodnotami napětí, výstupní napětí je pak úměrné rozdílu napětí na vstupech (OZ zesiluje rozdíl obou vstupních napětí).
U2
R2 (U 1 U 1) R1
Obrázek 2 - Rozdílový (diferenciální) zesilovač
1.3
Komparátor Komparace = porovnání, srovnání. Je to obvod, který se používá k porovnání dvou
napěťových signálu. Využívá se například v obvodech číslicových voltmetru a k převedení analogové hodnoty měřeného napětí do digitální podoby. 2
U OZ není zavedena zpětná vazba omezující zesílení OZ. Stačí nepatrné vstupní napětí a výstup OZ se dostane do tzv. saturace. Saturace je ustálený stav výstupu, kdy se zesilovač otevře naplno a dále již nereaguje na napěťové změny na vstupu. Na výstupu OZ je maximální výstupní napětí USAT (tato hodnota je dána především velikostí napájecího napětí UCC). Rozhodující je, zda se otevřel do kladných či záporných hodnot.
Obrázek 3 - komparátor
1.4
Omezovač amplitudy
Jsou to obvody, které neovlivňují výstupní napětí, pokud nepřekročí požadovanou úroveň. Na překročení napětí reagují omezením napětí.
Obrázek 4 - omezovač amplitudy
1.5
Kontrolní otázky 1. Nakreslete schéma sumátoru, komparátoru a omezovače amplitudy. 2. Napište přenos sumátoru. 3. K čemu slouží komparátor? 4. Napište přenos rozdílového OZ. 5. Co je to saturace? 6. Která součástka je ve zpětné vazbě u omezovače amplitudy? 3
2
Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
4
3
Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
5
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 - SCHÉMA ZAPOJENÍ SUMAČNÍHO OZ A PŘENOS OBVODU ..................................................................................... 2 OBRÁZEK 2 - ROZDÍLOVÝ (DIFERENCIÁLNÍ) ZESILOVAČ.......................................................................................................... 2 OBRÁZEK 3 - KOMPARÁTOR............................................................................................................................................ 3 OBRÁZEK 4 - OMEZOVAČ AMPLITUDY ............................................................................................................................... 3
6
