Amplificatoare operaționale

Amplificatoarele operationale sunt amplificatoare de curent continuu cu reactie negativa interioara si prevazute cu o bucla de reactie negativa externa, care initial puteau exercita o diferite operatii, ca adunarea, scaderea, inmultirea si impartirea cu o constanta(in curent continuu) si cu extindere (in curent alternativ) precum si operatii mai complexe: derivare, integrare, obtinere de functii logaritmice. In prezent domeniul lor de utilizare este mult mai extins. Prevazute in bucla de reactie cu retele mai complexe, amplificatoarele operationale actuale pot realiza cele mai diverse functii cu performante ridicate si perfect controlabile. Amplificatoarele operationale pot prezenta, in general, doua intrari si doua iesiri putand lucra astfel:

- o intrare si o iesire

- doua intrari si doua iesiri

- doua intrari si o iesire

Figura I.1 Schema amplificator operational elementar

b)

a)

Amplificatoarele operationale au un punct de masa(nul) fasa de care se stabilesc atat tensiunea de alimentare( ) cat si tensiunile de intrare( ) si de iesire( ).

Tensiunea de iesire a unui amplificator operational este data sub forma cea mai generala astfel:

- este amplificarea diferentiala in bucla deschisa;

- amplificarea pe mod comun in bucla deschisa;

- tensiunea de decalaj(care apare la iesire cand intrarile sunt nule);

- tensiunea diferentiala de intrare

- media aritmetica a tensiunilor de intrare

Parametri

1.Factorul de amplificare(castigul) diferential in bucla deschisa

reprezinta raportul dintre variatia tensiunii de iesire( ) si tensiunea diferentiala de intrare(figura 1.b)

2.Factorul de amplificare pe mod comun in bucla deschisa

reprezinta raportul intre variatia tensiunii de iesire si media aritmetica a tensiunilor de intrare

Acest parametru rezulta din faptul ca, chiar in cazul in care cele doua tensiuni de intrare, ,sunt egale insa diferite de zero se produce tensiunea la iesirea amplificatorului operational. In cazul ideal, al amplificatorului operational perfect

3.Tensiunea de decalaj(offset) de la intrare

este valoarea tensiunii continue aplicata la una din intrarile circuitului pentru care iesirea este nula,

4.Curentul de polarizare de intrare -

este valoarea medie a curentilor de intrare

5.Factorul de rejectie pe mod comun - CMR

Este raportul dintre factorul de amplificare diferential si factorul de amplificare pe mod comun .

Conform celor aratate mai sus, intrucat la un amplificator perfect , rezulta in acest caz

6.Banda de trecere in bucla deschisa

Este domeniul (gama) de frecvente in care amplificarea scade la valoarea de fata de valoarea maxima:

Capitolul II

Amplificator operational proportional

II.1.Amplificator proportional inversor

Schema de principiu (de curent alternativ) este reprezentata in figura II.1.Semnalul se aplica pe borna notata (-) iar borna notata (+) este legata la masa.

Aplicand teorema I a lui Kirchhoff in jurul nodului de intrare se obtine relatia:

unde este curentul dat de tensiunea aplicata la intrarea (-)

curentul de reactie, ce apare prin bucla deschisa formata de rezistenta

Figura II.1.Amplificator proportional inversor

este curentul prin intrarea amplificatorului operational.

Deoarece deci dar

deoarece

.Se obtine astfel

si deci

Se observa ca semnul (-) indicand ca tensiunea de iesire este in opozitie de faza cu cea de intrare.

Unele proprietati ale amplificatoarelor operationale se pot deduce din aceasta relatie. Astfel

- Inmultirea cu o constanta. Punand conditia

, k>1 se obtine

- Impartirea cu o constanta. Daca

, k>1 atunci

deci tensiunea de iesire este o fractiune a tensiunilor de intrare.

- Circuit repetor. Pentru

avem

Se observa ca prin montarea in cascada a unui numar de amplificatoare operationale, se pot obtine tensiuni in faza ce cea de intrare.

- Circuit sumator. In cazul cand la intrarea inversoare se aplica mai multe tensiuni, prin intermediul unor rezistente, la iesire se obtine un semnal in antifaza, proportional cu suma lor. In schema din figura II.2 se pot scrie relatiile urmatoare aplicand prima teorema a lui Kirchhoff