curs 6 comparatoare cu ao cu reacȚie - bel.utcluj.ro · amplificatoare electronice diport: se...

Curs 6COMPARATOARE CU AO CU REACȚIE

POZITIVĂ

AMPLIFICATOARE ELECTRONICE

DE C6

2

CUPRINS

Comparatoare de tensiune cu reacție pozitivă cu AO

Diferența dintre comparatoarele simple și cele cu RP

Comparator inversor cu RP

cu praguri simetrice

cu praguri nesimetrice

Comparator neinversor cu RP

Aplicații

Amplificatoare electronice

Tipuri de alimentări

Tipuri de amplificatoare

CSTV

Modelarea amplificatorului în tensiune

Determinarea parametrilor amplificatoarelor

DE C6

3

Comparatoare de tensiune cu RP cu AO

Histerezis = fenomen potrivit căruia valoarea actuală a unei mărimi (material) depinde și de

valorile anterioare ale mărimilor care o determină.

= succesiunea stărilor unei mărimi determinate de variația unui parametru diferă de

succesiunea stărilor determinate de variația în sens contrar a aceluiași parametru.

comparator cu RP cu AO = comparator cu histerezis

Reacție pozitivă (RP) a AO = o cale prin care o parte din semnalul de la ieșirea AO este dus

la intrarea neinversoare a AO.

= semnalul de ieșire întărește efectul semnalului de intrare.

DE C6

4


Dezavantaje comparatoarele simple:

pentru un semnal de intrare cu variaţie

lentă comutarea ieşirii dintr-o valoare în

alta poate fi lentă

pentru semnal de intrare cu zgomot la

ieşire circuitul are comutări multiple

nedorite (parazite) când semnalul de

intrare trece prin valoarea de prag

Nu mai sunt comutări nedorite ale vO

Circuit cu AO?

DE C6

5



• Două valori distincte ale vO: VOH și VOL

• Comutarea are loc la VPH numai dacă vO=VOH

• Comutarea are loc la VPL numai dacă vO=VOL

Soluția: două praguri de comparare VPH și VPL

o Valorile tensiunilor de prag să depindă de valoarea tensiunii de ieșire

aducerea unei fracţiuni din tensiunea de ieşire la intrarea neinversoare a

AO prin intermediul unui divizor rezistiv – reacție pozitivă

DE C6

6




CSTV ?

Iv

OvI

O

vv

vRR

Rv

_

21

1

IOD vvRR

Rv

21

1

OHPH VRR

RV

21

1

OLPL VRR

RV

21

1

POD VvRR

Rv

21

1;0

PID Vvv ,0Când

OLOHPLPHP VVRR

RVVV

21

1

DE C6

7


sensul de parcurgere al histerezisului diferă în funcție de sensul vI (crescător, descrescător)

la un anumit moment este „activ” doar un singur prag (VPL, VPH)

tensiunea de prag este valoarea tensiunii de intrare la momentul vD=0

comparatoarele cu histerezis sunt circuite bistabile (circuit cu două stări stabile)

semnalul de intrare declanşează acţiunea de comutare a ieşirii, procesul de comutare fiind

continuat de reacţia pozitivă:

considerăm vO=VOL , vI>VPL vI ↓; când vI trece prin VPL:

vI ↓, vD ↑, vO ↑, v+↑, vD↑, vO ↑ RP

procesul va continua de la sine datorită RP până când ieşirea ajunge în cealalta stare, VOH

comutare rapidă

circuite basculante bistabile (CBB) sau trigger Schmitt



DE C6

8




Exemplu

CSTV?

Cronograme?

PID Vvv ,0 Pentru

DE C6

9




REFO VRR

Rv

RR

Rv

21

2

21

1

IREFOD vVRR

Rv

RR

Rvvv

21

2

21

1

REFOHPH VRR

RV

RR

RV

21

2

21

1

REFOLPL VRR

RV

RR

RV

21

2

21

1

Tensiunea de ieșire pentru tensiune de intrare

triunghiulară cu amplitudine de 10V?

Dar pentru amplitudine de 5V?

CSTV

PID Vvv ,0 Pentru

DE C6

10



021

2

21

1

IOD vRR

Rv

RR

Rvvv

021

2

21

1

PO VRR

Rv

RR

R

OP vR

RV

2

1

OHPL VR

RV

2

1 OLPH VR

RV

2

1

CSTV

PID Vvv ,0 Pentru

REFIOD VvRR

Rv

RR

Rvvv

21

2

21

1

DE C6

11



Exemplu

)(43

3AlREF V

RR

RVv

DE C6

12



a) Desenaţi calitativ CSTV vO(vI). Ce aplicaţie realizează circuitul?

b) Care sunt expresiile şi valorile următorilor parametrii: VOH, VOL, VPH, VPL. Redesenaţi CSTV

conform valorilor numerice obţinute.

c) Dacă vI(t) este un semnal triunghiular cu amplitudinea de 11V şi fără componentă continuă

desenaţi cronogramele vI(t) şi vO(t).

d) Modificaţi circuitul astfel încât pentru aceleaşi tensiuni de alimentare să obţineţi VPH=5V, VPL=-5V.

DE C6

13


Aplicații

Soluție pentru comparatoare cu un singur prag utilizate în mediu cu zgomot

(lățimea histerezis-ului să fie mai mare decât amplitudinea zgomotului)

În sisteme de control: închis-deschis

Circuit bistabil (circuit logic)

...

DE C6

14


Amplificatorul electronic: triport activ ce furnizează la ieşire un semnal xo(t) (tensiune sau

curent) cu aceeaşi formă de variaţie în timp ca a semnalului de intrare xi(t) şi care este capabil

să furnizeze o putere mai mare dacă lucrează pe o sarcină adecvată..

)t(xA)t(x io

Circuit liniar

x0 proporțional cu xi

A<0 amplificator inversor

A>0 amplificator neinversor

A - amplificare

DE C6

15


cu surse de tensiune continuă şi/sau surse de curent continuu.

mai frecvent cu surse de tensiune

Alimentare unipolară

+Val și masă

-Val și masă

Alimentare bipolară (diferențial simetrică = diferențială)

+Val și -Val în același timp


DE C6

16

Bilanțul puterilor

puterea medie a semnalului de ieşire Pout este mai mare decât puterea medie a

semnalului de intrare Pin

surplusul de putere la ieşire este preluat din sursele de alimentare

Palim+Pin=Pout+Pdisipată

Palim Pout+Pdisipată

η=Pout/Palim

Un transformator ridicător de tensiune nu este amplificator


ATENȚIE

DE C6

17



V)2...V1;V2...V1( AlAlO VVv

DE C6

18

CSTV


OHOLO

v

OH

v

OLI

V;Vv

;A

V;

A

Vv

regiunea activă (de amplificare)

VOL=-VAl VOH=+VAl

AlAlO VVv ;

Tipuri de AO:

uzuale

linie-la-linie (rail-to-rail)

Amplificator ideal

regiunea pasivă (de saturație)

};{ OHOLO VVv

DE C6

19

CSTV


Transferul semnalului de amplificat

Observaţie: Semnalul de intrare suficient

de mic pentru ca amplificatorul să lucreze

în regiunea liniară din jurul PSF:

aproximare de semnal mic

DE C6

20



diport: se referă explicit doar la comportarea la porţile de intrare şi ieşire și la transferul semnalului

modele valabile indiferent de complexitatea internă a amplificatoarelor pe care le modelează

modele valabile în domeniul frecvenţelor din banda de trecere

Surse comandate liniare (SCL)

diporţi activi - un singur parametru finit şi nenul: transferul direct

semnalul de ieșire este comandat de semnalul de intrare

pseodosurse

Exemplu: STCT

vO = av vi

DE C6

21



Ri - va absorbi curent de la sursa de semnal

Ro - diminuarea tensiunii de ieșire la lucrul în sarcină

i

ov

v

va

s

ov

v

vA

v

oL

L

is

iv a

RR

R

RR

RA

Conectarea amplificatorului cu o sursă reală de semnal și cu sarcina

Amplificator ideal ?

DE C6

22



Av este cu atât mai apropiată de amplificarea la mers în gol av cu cât se reduc pierderile de

tensiune la intrare (pe Rs) şi la ieşire (pe Ro)

Ri>>Rs - tensiunea sursei sa ajungă la intrarea amplificatorului

amplificator în tensiune ideal

Ri = ∞; Ro = 0

Ro<<RL - tensiunea SCL să ajungă la ieșire

si vv

ivo vav

DE C6

23



Amplificarea (factorul de transfer direct)

Rezistența de intrare

Rezistența de ieșire

Amplificarea

analiza circuitului folosind teoreme şi relaţii de circuite electrice (Kirchhoff, Ohm, etc.) şi ecuaţii ce

descriu funcţionarea dispozitivelor active.

se determină mărimea de ieşire în funcţie de cea de intrare şi prin raportul lor

se deduce amplificarea

Rezistența de intrare

s

ox

x

xA

i

ii

i

vR

DE C6

24



Rezistenţa de ieşire

Pasul 1

Se pasivizează sursa de semnal de intrare

Se aplică la ieșire o sursă de test

gol scurtcircuit

test

testo

i

vR

Pasul 2

Se determină RO

sco

golo

oi

vR

,

,

DE C6

25



se analizează modelul complet al amplificatorului incluzând și elementele capacitive prin impedanța

lor complexă 1/jωC

funcție de transfer complexă pentru amplificare:

impedanțele de intrare și de ieșire se definesc în domeniul complex

)(

)()(

jv

jvjA

i

o

)( jZ i jZo

Amplificator trece bandă

Frecvența

DE C6

26



scăderea amplificării la frecvențe înalte

datorită capacităților interne (parazite) ale

dispozitivelor active (tranzistoare)

scăderea amplificării la frecvențe joase

datorită capacitățile de cuplare/decuplare

cuplare directă, cuplare în cc

(fără condensator de cuplare - FTJ)

Cuplare capacitivă la intrare Cuplare capacitivă a două

etaje de intrare

Frecvența

DE C6

27

Activitate curs - P5

Pentru circuitul din figură R1=5k, R2=5k și Val= 15 V.

a) Determinați CSTV vO(vI). Ce aplicație realizează circuitul?

b) Care este lățimea histerezis-ului ?

c) Desenați cronograma vO(t) pentru vI(t)=10sin1000t [V] și pentru vI(t)=5sin1000t [V].

d) Modificați circuitul astfel încât lățimea histerezis-ului să fie jumătate din valoarea de la

punctul b).

PV

DE C6

28

Ce am învățat azi despre comparatoarele cu RP cu AO și amplificatoare?

Comparatoare de tensiune cu reacție pozitivă cu AO






Aplicații




CSTV



curs 6 comparatoare cu ao cu reacȚie - bel.utcluj.ro · amplificatoare electronice diport: se...

Documents