EL_w05: Wzmacniacze operacyjne rzeczywiste

EL_w05: Wzmacniacze operacyjne rzeczywiste
• Budowa zewnętrzna i wewnętrzna wzmacniacza
• Zasilanie wzmacniaczy
• Zakresy napięć wejściowych i wyjściowych
• Parametry statyczne wzmacniaczy operacyjnych
• Parametry dynamiczne wzmacniaczy operacyjnych
• Parametry szumowe
• Czy i jak uwzględniać parametry w obliczeniach ?
• Rodzaje wzmacniaczy – krótki przewodnik
Czołowe firmy: Analog Devices, Linear Technology,
Burr-Brown
EL - w05
1
Wygląd obudów układów scalonych
-
EL - w05
wzmacniaczy operacyjnych
2
Wygląd obudów wzmacniaczy operacyjnych
EL - w05
3
Wyprowadzenia końcówek wzmacniaczy operacyjnych
EL - w05
4
Zasilanie wzmacniaczy operacyjnych (symetryczne)
EL - w05
5
Zasilanie wzmacniaczy napięciem pojedynczym
EL - w05
6
Aktywna „sztuczna masa”
EL - w05
7
Sztuczna masa – błędne włączenie kondensatorów
EL - w05
8
Parametry wzmacniacza silnie związane z zasilaniem
• Zakres dopuszczalnych napięć zasilania
• Dopuszczalne napięcia wejściowe: wspólne, różnicowe
• Pobór prądu ze źródła zasilania
• Maksymalny prąd obciążenia
• Poziomy nasycenia napięć wyjściowych (zakres napięć wyjściowych)
• (Rezystancja wyjściowa)
• Typy wzmacniaczy wyróżniane ze względu na zasilanie:
• Wzmacniacze do zasilania pojedynczym, niskim napięciem
• Wzmacniacze o małym poborze mocy; programowalne
• Wzmacniacze rail-to-rail (na wejściu , na wyjściu)
• Wzmacniacze mocy (duży prąd wyjściowy, duże zakresy napięć)
EL - w05
9
Zakres napięć wejściowych
EL - w05
10
Parametry związane z zasilaniem – ćwiczenie 1
+ - odwrotnie!
EL - w05
11
Parametry związane z zasilaniem – ćw. symulacyjne (a=0.5)
EL - w05
12
Parametry związane z zasilaniem – ćw. symulacyjne (a=0.8)
EL - w05
13
Parametry związane z zasilaniem – ćw. symulacyjne (a=0.1)
EL - w05
14
Parametry...ćw.1 (a=0.1, wzmacniacz single supply)
EL - w05
15
Parametry... (a=0.9, wzmacniacz rail-to-rail)
EL - w05
16
Wpływ obciążenia na napięcie wyjściowe cw2
EL - w05
17
Wpływ obciążenia na napięcie wyjściowe cw3
EL - w05
18
Rezystancja wyjściowa
EL - w05
19
Rezystancja wyjściowa (A=10 dla składowej AC)
EL - w05
20
Parametry statyczne „dokładnościowe” wzmacniaczy operacyjnych
• Wzmocnienie napięciowe (bez sprzężeń zwrotnych)
• Wejściowe napięcie niezrównoważenia (input offset voltage)
• Prądy polaryzacji wejść (input bias currents)
• Wejściowy prąd niezrównoważenia (input offset current)
• Współczynniki zmian termicznych w/w parametrów
• Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego CMMR (common mode
rejection ratio)
• Współczynnik tłumienia zmian napięcia zasilania SVRR (supply
voltage rejection ratio)
EL - w05
21
Wejściowy prąd polaryzujący (obwody wejściowe)
EL - w05
22
Wejściowy prąd polaryzujący (skutki)
EL - w05
23
Wejściowy prąd polaryzujący (dobór R )
EL - w05
24
Napięcie niezrównoważenia
EL - w05
25
Napięcie niezrównoważenia (skutki)
EL - w05
26
Napięcie niezrównoważenia (skutki c.d.)
EL - w05
27
CMRR - współczynnik tłumienia napięcia wspólnego
EL - w05
28
Parametry „szybkościowe” wzmacniaczy operacyjnych
• Iloczyn szerokości pasma przenoszenia przez wzmocnienie
(Gain BandWidth Product: GBW, GBP)
• Maksymalna szybkość zmian sygnału wyjściowego
(Slew rate)
Typy wzmacniaczy:
• Szybkie, super szybkie (fast, ultrafast)
• Wzmacniacze o sprzężeniu prądowym (!)
EL - w05
29
Pasmo przenoszenia i częstotliwość graniczna
EL - w05
30
Szybkość zmian napięcia wyjściowego
EL - w05
31
Charakterystyki częstotliwościowe ćw. 4
EL - w05
32
Szybkość zmian napięcia wyjściowego ćw. 5
EL - w05
33
Parametry wzmaczniaczy operacyjnych (1)
EL - w05
34
Parametry wzmacniaczy operacyjnych (2)
EL - w05
35
Parametry wzmacniaczy operacyjnych (3)
EL - w05
36
Parametry wzmacniaczy operacyjnych (4)
EL - w05
37
Parametry wzmaczniaczy operacyjnych (5)
EL - w05
38
Parametry modelu UniversalOpamp (SwCADIII)
Avol = 1Meg : wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego, dla f = 0Hz
GBW = 10Meg : iloczyn wzmocnienia przez szerokość pasma częstotliwości (Hz)
Slew = 10Meg : maksymalna szybkość zmian napięcia wyjściowego (V/s)
ilimit = 25m
: ograniczenie prądu wyjściowego (A)
rail
: różnica między napięciem zasilania a wyjściowym napieciem nasycenia
=
0
Vos = 0
: wejściowe napięcie niezrównoważenia (V)
Rin = 500Meg : rezystancja wejściowa
phimargin = 45 : fazowy margines stabiolności (deg)
en, enk, in, ink : parametry szumowe
SpiceModel = level1, level2,
level3
EL - w05
39