09 circuite de amplificare cu ao final

8/13/2019 09 Circuite de Amplificare Cu AO Final

1/9

Circuite de amplificare cu AO

Scopul lucrrii: determinarea prin msurtori a principalilor parametri ai unui circuit de

amplificare: factor de amplificare n tensiune, defazaj, band de frecven (frecvena

superioar).

Cuprins

I. Noiuni introductive

II. Analiza circuitului de amplificare inversor

III. Analiza circuitului de amplificare neinversor

I. Noiuni introductive

n amplificator operaional are o amplificare n tensiune foarte mare, de ordinul sutelor

de mii, numit !i amplificare n bucl desc"is, notatAV_AO. Amplificarea n bucl desc"is se

menine la aceast valoare numai dac frecvena tensiunii de intrare vIDeste foarte mic.

#entru valori mari ale acestei frecvene, se constat c valoarea amplificrii n tensiuneAV_AO

se reduce$ la cre!terea frecvenei lui vIDde %& ori se observ o reducere a amplificrii n

tensiuneAV_AOde %& ori (sau cu '& decibeli). ependena parametruluiAV_AOde frecvena lui

vIDse nume!te caracteristica de frecven!ieste prezentat n i*ura %. #e aceast fi*ur sunt

evideniai ' parametri importani ai amplificatorului operaional:

frecvena superioar fsOL, care este frecvena tensiunii vID la care amplificarea n

tensiune n bucl desc"is se reduce de &.+&+ ori (cu decibeli) fa de valoarea

ma-im a amplificrii n tensiuneAV_AO.

frecvena unitate fB, care este frecvena tensiunii vIDla care amplificarea n tensiune n

bucl desc"isAV_AOdevine e*al cu unitatea.eoarece amplificarea n tensiune a amplificatorului operaional este foarte mare, de

ndat ce tensiunile aplicate pe cele ' intrri difer doar cu civa [mV], tensiunea de la

ie!irea acestuia se va stabili, n funcie de semnul tensiunii de intrare vID, la o valoare

constant, numit tensiune de saturaie pozitivVSAT+, respectiv tensiune de saturaie ne*ativ

VSAT-, a!a cum este su*erat !i n i*ura ', care reprezint caracteristica de transfer (sau

caracteristica de funcionare) a amplificatorului operaional. /n circuitele de amplificare, un

element de circuit care se comport ca un amplificator operaional nu este util, deoarece

%


2/9

distorsioneaz puternic forma de und a semnalului aplicat la intrare, prin intrarea n saturaie

a amplificatorului operaional.

i*ura %. 0ariaia amplificrii in tensiune cu frecvena tensiunii de intrare vIDn cazurile:

a. n bucl desc"is (fr reacie): amplificare mare, band de frecven mic

b. n bucl nc"is (cu reacie ne*ativ): amplificare redus, band de frecven mare

e e-emplu, pentru un circuit cu un amplificator operaional, dac tensiunea de intrare

vIDeste sinusoidal !i componenta medie e*al cu 0[V], atunci, conform caracteristicii de

transfer a amplificatorului operaional, dac vID> 012 v0=VSAT+

, iar dac vID< 012 v0=VSAT-, deci ie!irea basculeaz ntre ' valori discrete !i n consecin forma de und a acestui

semnal este dreptun*"iular.

i*ura '. 3aracteristica de transfer (de funcionare) a A45ului.

6emnalul de la ie!irea amplificatorului operaional va rezulta nedistorsionat numai dactensiunea de intrare diferenial va fi suficient de mic, astfel nct funcionarea

'


3/9

amplificatorului operaional s fie plasat n a!a numita re*iunea de funcionare liniar (vezi

i*ura ' pentru identificarea acestei re*iuni: este re*iunea n care caracteristica de transfer se

afl ntre cele dou tensiuni de saturaie). Numai n re*iunea liniar de funcionare a A45ului,

tensiunea de la ie!irea sa este direct proporional cu tensiunea de intrare diferenial:

IDO vtgv =

in caracteristica de transfer a A45ului, se remarc faptul c, pentru ca un A4 s

lucreze n re*iunea liniar, valoarea tensiunii vIDtrebuie s fie e-trem de mic, de ordinul

[mV]. /n aplicaiile practice, este e-trem de dificil ca informaia util s fie reprezentat prin

intermediul unei tensiuni de variaie att de redus !i n consecin, utilizarea unui A4 n

bucl desc"is pentru amplificarea semnalelor nu este recomandat, ntruct distorsioneaz

informaia prelucrat. in acest motiv, este necesar e-tinderea domeniului de valori a

tensiunii de intrare difereniale vIDn care A45ul s funcioneze liniar.

6oluia pentru problema de mai sus const n introducerea A45ului ntr5o bucl de

reacie ne*ativ. #rin acest procedeu, amplificarea A45ului cu reacie ne*ativ se reduce la

valoarea notatAV(vezi i*ura , n care amplificarea este e*al cu tg), iar domeniul devalori ale tensiunii vIDn care A45ul funcioneaz liniar (nu intr n re*iunile de saturaie) se

e-tinde, ceea ce ofer posibilitatea ca, n cazul n care valoarea ma-im a tensiunii vID nu

dep!e!te un anumit pra*, semnalele din circuit s nu se distorsioneze prin intrarea n saturaiea A45ului.

i*ura . 3aracteristica de transfer a A45ului care funcioneaz ntr5o bucl cu reacie

ne*ativ: e-tinderea domeniului lui vIDn care A45ul funcioneaz liniar.

7educerea amplificrii n tensiune a circuitului este nsoit de cre!terea semnificativ abenzii de frecven a amplificatorului, parametru notat B. 8anda de frecven a unui


4/9

amplificator se define!te ca diferena dintre frecvena superioar !i cea inferioar, unde

frecvena inferioar are aceea!i definiie ca frecvena superioar, dar este considerat pentru

valori mici ale frecvenei (cnd aceasta tinde la 0[Hz]). 6e poate demonstra c la un

amplificator (a!a cum se observ !i din i*ura %), produsul amplificare5band este constant,

altfel spus: la un amplificator, cre!terea amplificrii duce la mic!orarea benzii de frecven !i

reciproc.

9oate rezultatele obinute n cadrul msurtorilor care urmeaz a fi efectuate se vor trece

n 9abelul %.

II. Analiza circuitului de amplificare inversor CI!C"I#"$ %!AC#IC

&. 6e verific dac sursa de alimentare ; modul de alimentare diferenial, necesar

alimentrii corecte a A45ului L"#$(sunt utilizate dou surse de alimentare conectate n

serie).

i*ura =. 3ircuit de amplificare inversor cu A4.

=


5/9

i*ura >. Alimentarea diferenial a A45ului.

). 6e cupleaz sursa de alimentare ;


6/9


7/9

III. Analiza circuitului de amplificare neinversor CI!C"I#"$ %!AC#IC

&. 6e re*leaz de la *eneratorul de semnal frecvena tensiunii sinusoidale vI la valoarea

f=[!Hz]$ amplitudineaVirmne nesc"imbat.

'.6e realizeaz circuitul din i*ura B, care reprezint un circuit de amplificare neinversor

realizat cu A4$

(. 6e cupleaz sursa de alimentare ;


8/9

amplificatorul neinversor, amplificarea n tensiune ideal (teoretic) se determin cu relaia de

calcul:

R

RA

FteoreticV +=%A

I1. Analiza circuitului de amplificare inversor SI2"$A!3 O!CA4

&. 6e va edita circuitul din i*ura +, n care se consider pentru amplificatorul operaional

modelul uA+=%, din librria 4pamp, sursele de alimentare 033 !i 0DD sunt de tipul 03,

iar sursa de tensiune de intrare este de tipul 06IN, cu amplitudine 0 i1%0, valoare medie &0 !i

frecven %Ez. #entru 7 se va considera prima valoare 7%.

'.6e vor vizualiza n aceea!i fereastr > perioade ale formelor de und pentru tensiunile v I,

respectiv v4 !i se va determina defazajul dintre cele ' semnale F rezultatul se va trece n

9abelul %. /n acest scop se va realiza analiza 9ime omain, numrul de puncte de simulare

fiind %&&.

(. 3u ajutorul cursorului se va determina valoarea amplitudinii 0o, apoi se va calcula valoarea

amplificrii n tensiune a circuitului, care se va trece n 9abelul %.

). 6e va relua punctul pentru cazul n care 717'.

1. Analiza circuitului de amplificare neinversor SI2"$A!3 O!CA4

&. 6e va edita circuitul din i*ura < !i se vor efectua punctele '5 din seciunea I0.

i*ura + i*ura

09 circuite de amplificare cu ao final

Documents