EL_w06: Wzmacniacze operacyjne – zastosowania (1)

EL_w06: Wzmacniacze operacyjne – zastosowania (1)
• Przypomnienie układów podstawowych
• Najprostsze filtry dolnoprzepustowe
• Sumator
• Wzmacniacze: różnicowy, pomiarowy, izolacyjny
• Przetworniki I->U, U->I (źródła prądowe)
• Prostownik idealny
• Detektor szczytu, układ próbkująco-pamiętający
• Generatory sygnałów
• ( Regulatory PI, PD )
EL - w06
1
EL - w06
2
EL - w06
3
Sumator
Rs
Rs
Rs
U wy = − ⋅U 1  ⋅U 2  ⋅U 3  ...
R1
R2
R3
EL - w06
4
Wzmacniacz różnicowy
R2
U wy = U 2−U 1 ⋅
R1
EL - w06
5
Wzmacniacz różnicowy (..\w06\roznicowy.asc)
EL - w06
6
Wzmacniacz z różnicowym wejściem i wyjściem
(..\SwCADIII\examples\jigs\1992.asc, ..\w06\roznicowy_we_wy.asc)
EL - w06
7
Wzmacniacz pomiarowy
G=
R1
+1
RS
R 2 = R3 = R 4 = R5
EL - w06
8
Wzmacniacz pomiarowy (..\swcad\examples\jigs\1127.asc)
EL - w06
9
Scalony wzmacniacz pomiarowy
(..\SwCADIII\examples\jigs\1167.asc, ..\w06\pomiarowy_scalony_R.asc)
EL - w06
10
Wzmacniacz pomiarowy 2 (Uwspólne > Uzas)
EL - w06
11
Wzm. pomiarowy 2Wop (..\SwCADIII\examples\jigs\1024.asc)
EL - w06
12
Konwerter natężenie prądu - napięcie
EL - w06
13
Źródła prądowe
EL - w06
14
Źródła prądowe (2)
EL - w06
15
Źródła prądowe (układ Howlanda)
EL - w06
16
Źródła prądowe (układ Howlanda) ..\w06\Howland.asc
EL - w06
17
Wzmacniacze o nastawianym wzmocnieniu
EL - w06
18
Prostownik „idealny”
EL - w06
19
Prostownik „idealny” (2)
EL - w06
20
Prostownik idealny (3)
EL - w06
21
Prostownik pełnookresowy (1):
EL - w06
V(c)=abs(V(a))*R6/R3
22
Prostownik idealny pełnookresowy (2) : V(out) = abs(V(in))
EL - w06
23
Prostownik idealny pełnookresowy (3) : V(out) = abs(V(in))
EL - w06
24
Prostownik pełnookresowy (4): I(M)= abs(V(in))/Ra
in
M
EL - w06
25
Detektor wartości szczytowej
EL - w06
26
Detektor wartości szczytowej
EL - w06
27
Układ próbkująco-pamiętający (Sample&Hold)
EL - w06
28
EL - w06
29
Komparator, przerzutnik Schmitta
odwrotnie!
EL - w06
30
EL - w06
31
Komparator, przerzutnik Schmitta (2)
EL - w06
32
Komparator, przerzutnik Schmitta (3)
EL - w06
33
EL - w06
34
EL - w06
35
Generator przebiegów prostokątnych
EL - w06
36
Generator przebiegów prostokątnych
EL - w06
37
Generatory przebiegów trójkątnych
EL - w06
38
Generatory przebiegów trójkątnych (2)
EL - w06
39
Generatory przebiegów sinusoidalnych
(mostek Wiena)
EL - w06
40
Generatory przebiegów sinusoidalnych
(stabilizacja amplitudy)
EL - w06
41
EL - w06
42
Generator przebiegów sinusoidalnych (kwadraturowy)
EL - w06
43
Przerzutnik bistabilny
EL - w06
44
Przerzutnik monostabilny (uniwibrator)
EL - w06
45
Wzmacniacze operacyjne zastosowania_(2)
• Regulatory PI
• Powtórka, zadania (cz.1)
EL - w06
46
Zadanie 6
+V
B1
U1
wy1
+V
w2
-V
V=V(we) LAPLACE -2/(1+0.01*s)
we
B2
we
U2
wy2
Vwe
PULSE(0 1 10ms 10ns 10ns)
AC 1
V=V(we) LAPLACE 2/(1+0.01*s)
we
U3
V1
-V
+V
+V
B3
V2
wy3
-V
w3
-V
V=V(we) LAPLACE -2/(1+0.01*s)^2
.tran 0 100ms 0 10us
we
w1
Zaprojektuj układy o poniższych transmitancjach V(wy)/V(we). Narysuj
odpowiedzi skokowe i charakterystyki częstotliwościowe
EL - w06
5V
-5V
47
Regulator PI
EL - w06
48
Regulator PI
EL - w06
49
Układ regulacji prądu w obwodzie indukcyjnym
EL - w06
50
Regulacja prądu I(Lo) (Ti=10ms, Ksi=0.7,0.8,0.9,1) : odpowiedzi na skok
prądu zadanego (10 ms, 1A) i skok napięcia zakłócającego Ea (100ms,20V)
EL - w06
51
Regulacja prądu I(Lo) (Ti=10ms, Ksi=0.7,0.8,0.9,1) :
charakterystyki częstotliwościowe
EL - w06
52
Regulacja prądu I(Lo) (Ksi=0.8, Ti=5,10,15ms) : odpowiedzi na skok prądu
zadanego (10 ms, 1A) i skok napięcia zakłócającego Ea (100ms,20V)
EL - w06
53
Regulacja prądu I(Lo) (Ksi=0.8, Ti=5,10,15ms) :
charakterystyki częstotliwościowe
EL - w06
54
Zadanie 1
Wzmacniacz operacyjny typu rail-to-rail, zasilany napięciem +/-5V
pracuje w układzie wtórnika napięciowego. Napięcie wejściowe
jest zerowe. Jakie napięcie zmierzymy na wyjściu, gdy nastąpi
przerwanie połączenia:
a) wejścia b) sprzężenia zwrotnego, c) zasilania +5V,
d) zasilania -5V ?
5V
V1
0V we
Vwe
-5V
c
b
a
d
U1
wy
LT1368
V2
EL - w06
55
Zadanie 2
Wzmacniacz operacyjny typu rail-to-rail, zasilany napięciem +/-5V
pracuje w układzie inwertera. Napięcie wejściowe jest zerowe.
Jakie napięcie zmierzymy na wyjściu, gdy nastąpi przerwanie
połączenia:
a) wejścia, b) sprzężenia zwrotnego, c) zasilania +5V,
d) zasilania -5V, e) połączenia końcówki + z masą ?
.op
5V
V1
a
R2 1k
R1 1k
U1
+
-5V
V2
d
b
wy
LT1368
e
0V
Vwe
+V
c
-V
EL - w06
Ro
1k
56
Zadanie 3
Oblicz napięcia na wyjściach wy1 .. wy4 wzmacniaczy
10k
R1
10k
10k
1V
R9
R8
V2
R11
10k
10k
R18
wy2
10k
1V
R7
10k
R19
10k
10k
R20
V4
U3
R16
10k
U2
R10
R12
.lib opamp.sub
.op
10k
10k
wy3
10k
wy1
R2
10k
R15
V3
U1
10k
1V
10k
10k
R5
V1
R14
R13
R4
R3
U4
wy4
10k
R6
1V
10k
EL - w06
R17
10k
57
Zadanie 4
R11 10k
wy4
0V
we
R13 10k
R14
U4
10k
we
R1610k
R1810k
R1510k
+V
-V
+V
R6 10k
wy2
U2
we
+V
U5
wy5
R17 10k
-V
+V
we
R12 10k
-V
Vwe
-5V
R3 10k
+V
we
5V
we
+V
wy1
EL - w06
we
R1010k
R7 10k
U3
wy3
R9 10k
R2010k
R1910k
-V
R4 10k
U1
R8 10k
R2210k
+V
+V
U6
wy6
R21 10k
-V
R1 10k
V2
R5 10k
+V
-V
R2 10k
+V
+V
V1
-V
+V
.dc Vwe -5 5 1m
+V
Narysuj charakterystyki statyczne V(wy)=f(V(we)) w zakresie zmian V(we)
od -V do +V
58
Zadanie 5
Narysuj charakterystyki statyczne V(wy)=f(V(we)) w zakresie zmian V(we)
od -V do +V
+V
+V
U1
wy1
R3 10k
R1 10k
Vwe
R4 90k
we
R11 10k
R9 10k
+V
we
R5 10k
U3
wy3
-V
PWL(0 -5 10ms 6 20ms -5)
wy2
R7 10k
R8 90k
+V
-5V
+V
we
5V
U2
-V
we
R6 90k
+V
R12 90k
R10 90k
wy4
R15 10k
R13 10k
we
+V
EL - w06
U4
-V
V2
R2 90k
+V
-V
V1
-V
+V
.tran 0 20ms 0 10us
R16 90k
R14 90k
59