Prvky a obvody elektronických přístrojů II

Transkript

1 Prvky a obvody elektronických přístrojů Lubomír Slavík TECHNCKÁ NVEZTA V LBEC Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ..07/..00/07.047) eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem Č

2 Obsah přednášky Prvky a obvody elektronických přístrojů eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření základní zapojení operačních zesilovačů sčítací a rozdílové zesilovače elektrometrický zesilovač zesilovač pro měření malých napětí a proudů chyby operačních zesilovačů typy a rozdělení OZ další zapojení OZ komparátory integrační zesilovač derivační zesilovač

3 Sčítací zesilovač n o n n n o n n sčítač napětí sčítač proudu n o n n n o eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Prvky a obvody elektronických přístrojů

4 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření diferenční zesilovač ozdílový zesilovač přístrojový zesilovač nevýhoda: nutnost stejného vnitřního odporu a o A B B B B o výhoda: vysoký vstupní odpor, vysoké CM 3 4 OZ3 je diferenční zesilovač pak o

5 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření vysoký vstupní odpor Elektrometrický zesilovač zejména pro zesilování malých napětí

6 Zesilovač pro měření malých napětí 0 m i x k k m i i x m i m i k k x měření napětí 0-5 až 0-7 V eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Prvky a obvody elektronických přístrojů

7 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Zesilovač pro měření malých proudů měření proudů 0 až 0 6 A x k 0 m x k m

8 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Chyby operačních zesilovačů 0 off off b 0 b off stejnosměrné x střídavé hranice 0,0Hz stejnosměrné chyby způsobují nejistotu typu B vstupní klidové proudy b- a b+ vstupní zbytkové napětí off teplotní, časové a napájecí drifty střídavé chyby způsobují nejistotu typu A šumy

9 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření vstupní klidový proud (input bias current) střední hodnota obou vstupních proudů b b b vstupní zbytkový proud input offset current, proudová nesymetrie rozdíl vstupních klidových proudů off b b vstupní zbytkové napětí (input offset voltage) napěťová nesymetrie napětí, které je nutné přivést na vstup zesilovače, aby jeho výstup byl nulový teplotní drifty vstupního zbytkového napětí (V/K) vstupního zbytkového proudu (A/K) napájecí drift činitel potlačení změny napájecího napětí SV (změna výst. napětí / změna napájení) časové drifty změna rušivých veličin v čase (hodina, den rok) nevratný jev

10 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Kompenzace chyb operačních zesilovačů kompenzace vstupních klidových proudů přídavným odporem v druhém vstupu (na obou vstupech vznikne napětí úměrné jen offsetovému proudu off, tedy rozdílu obou zbytkových proudů kompenzace vstupního zbytkového napětí odporovým trimrem na určených vývodech

11 ozdělení operačních zesilovačů dle napájení symetrické x nesymetrické (rail to rail input/output) dle velikosti napěťového offsetu hranice mv/ 00V / 0V / pod V (nulované = chopper stabilized OZ) dle velikosti proudového offsetu klasicky jednotky na, FET OZ stovky fa dle rychlosti pomalé (přesnější s nižší spotřebou), nebo rychlé (méně přesné, vyšší zbytkové proudy i napěťové offsety, vyšší spotřeba (jednotky ma), frekvence až stovky MHz) dle odběru napájecího proudu klasicky do ma, nízkoodběrové řádově jednotky A dle dodaného výkonu výkonové OZ (stovky ma do zátěže) dle uspořádání klasické x přístrojové Prvky a obvody elektronických přístrojů eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření dle ceny, výrobce a dostupnosti firmy Analog Devices, Texas nstruments (Burr Brown), Maxim ntegrated Products (Dallas), Linear Technology, National Semiconductor, Fairchild, Microchip

12 Analogové komparátory Prvky a obvody elektronických přístrojů eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření porovnání dvou napětí nebo proudů (obvykle jeden vstup je referenční) výstup nabývá dvou hodnot (log 0/) přechod se děje skokem provedení s OZ V ref reálné provedení ref 3 log. ref 3 log.0

13 Analogové komparátory s hysterezí (Smittův klopný obvod) 0 ref A okamžik překlopení ref ref SAT ref SAT hysterézní napětí (nezávisí na ref) SAT SAT H eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Prvky a obvody elektronických přístrojů

14 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření ntegrační zesilovač pasivní integrační článek aktivní integrační článek u dq C du u( t dt 0 C ( t) ) C u i dt C du dt C du C t

15 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Použití integračního zesilovače režim paměti režim vlastní integrace režim nulování S S funkce 0 0 paměť 0 nulování 0 integrátor X

16 eflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření Derivační zesilovač C d 0 0 dt 0 du u t C dt t