Definition: Faktor potiskivanja srednje vrednosti signala predstaljva odnos diferencijalnog pojačanja i pojačanja srednje vrednosti signala

Definition: Faktor potiskivanja srednje vrednosti signala predstaljva odnos diferencijalnog pojačanja i pojačanja srednje vrednosti signala

Faktor potiskivanja srednje vrednosti signala Definicija: Faktor potiskivanja predstavlja odnos diferencijalnog pojačanja i pojačanja srednje vrednosti Ad CM Ac Značenje: CM predstavlja odnos promene srednje vrednosti signala na ulazu V icm i varijacija naponskog ofseta koja ona prouzrokuje. CM V V icm io Uzrok: Usled promene srednje vrednosti signala na ulazu menjaju se radne tačke ulaznog diferencijalnog para. Ova promena radnih tačaka odražava se na promenu naponskog ofseta. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 2

Potiskivanje promene napona napajanja (Power Supply ejection atio PS) Definicija: Faktor potiskivanja predstavlja odnos diferencijalnog pojačanja i naizmeničnog pojačanja u odnosu na izvor napajanja Ap Ad PS Ap Značenje: PS pretstavlja odnos priraštaja napona i priraštaja ofseta napona koji je njime prouzrokovan. PS ( V CC V V io EE ) Uzrok: Usled promene napona napajanja menjaju se radne tačke ulaznog diferencijalnog para. Ova promena radnih tačaka odražava se na promenu naponskog ofseta. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 3

Power Supply ejection atio PS Signal čija je amplituda 10mVi frekivencija100khz pridodat je naponu napajanja (Vs 15V ±10mV). Šum napona napajanja potisnut je sa 45dB PS na frekvenciji 100kHz ali se i pored toga pojavljuje na izlazu. V G CL V out out V 2 1 os G V CL os Vs PS Vs 10mV PS 178 2 1 5,6mV 56µ V Input offset voltage caused by power supply nose, Vos power supply nose, Vs ANALOG ELECTONIC CICUITS

Ulazna impedansa Diferencijalna ulazna impedansa, id, se meri kao odnos napona i struje naizmeničnog naponskog generatora priključenog između ulaza operacionog pojačavača. Ulazna impedansa za srednju vrednost signala, ic, se meri u kolu u kome se spoje ulazi operacionog pojačavača i između čvora spoja i referentnog čvora veže naizmenični naponski generator. Ulazna impedansa predstavlja odnos napona i struje na naponskom generatoru. v id i in d v ic i in CM ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 5

Ulazna impedansa Parazitne impedanse na oba ulaza se modeliraju sa po tri otpornosti i kapacitivnosti. Ulazna impedansa ima uticaj na kolo jedino kada je velika unutrašnja impedansa pobudnog generatora. Ulazna kapacitivnost je read pikofarada. Može da prouzrokuje umanjenje margine faze kada su otpornosti u povratnoj sprezi velike. Ulazna diferencijalna otpornost je reda 10 7 do 10 12 oma. Uobičajeno je da se u katalozima navodi otpornost koja se vidi na jednom od priključaka kada je drugi kratkospojen. Ova otpornost je praktično jednaka diferencijalnoj otpornosti. id d ( ) + ic n n p p ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 6

Ulazna otpornost Pod dejstvom negativne povratne sprege ulazna otpornost se povećava. Za kolo neinvertujućeg pojačavača izlazna otpornost se može približno odrediti kao proizvod ulazne diferencijalne otpornosti O.P. i funkcije reakcije. i v i x vx v1 id 1 v0 v0 A β + β ( v ) 1 x v1 1 2 x v x id A β v 1+ A β id in + ( 1 Aβ) x ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 7

Izlazna otpornost Tipična vrednost izlazne otpornosti O.P. je između 10Ω i 100Ω. Ukoliko je opterećenje kapacitivno javiće se dodatni fazni pomeraj koji deluje tako da smanjuje marginu faze. V 0 AV in L L + 0 V 0 AV in ω 1+ j ω 0 ω 0 1 0 C L ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 8

Izlazna otpornost Pod dejstvom negativne povratne sprege izlazna otpornost se smanjuje. Za kolo invertujućeg ili neinvertujućeg pojačavača izlazna otpornost se može približno odrediti kao količnik izlazne otpornost O.P. i funkcije reakcije. 2 1 0 v Av v i x ID x x + + ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 9 v x v x v + β 2 1 1 1 0 2 1 0 1 1 1 1 A A v i x x out β β + + + +

Definicija: Maksimalna moguća brzina promene izlaznog napona operacionog pojačavača u vremenu. dv S o dt Maksimalna brzina odziva (Slew rate) [ V/µs] Uzrok: Nastaje usled ograničenih mogućnosti pojačavača da napuni ili isprazni internu kapacitivnost. Ova kapacitivnost se koristi za za podešavanje frekvencijskog odziva operacionog pojačavača. Posledica: Ukoliko je u bilo kom trenutku brzina promene signala veća od S javiće se nelinearna Izobličenja. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 10

Maksimalna brzina odziva (Slew rate) Odziv operacionog pojačavača na jedinični impuls. Ukoliko je amplituda ulaznog signala dovoljno mala vremenska zavisnost izlaznog napona je: t V ( ) τ OUT t VP 1 e Maksimalna brzina odziva za datu vrednost V P iznosi: dv OUT dt dv max dt OUT VP t 0 τ U praksi maksimalna brzina odziva ne može da predje odredjenu granicu koja se naziva slew rate. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 14.10.2016 Analogna elektronska kola 11

Slew rate Prilikom analize Slew-ate na ulazu se dovodi veliki signal da bi se pratile velike promene izlaznog signala. U tom slučaju jedan od dva tranzistora u diferencijalnom paru će u jednom trenutku preći iz aktivnog režima u zakočenje dok će kroz drugi (levi tranzistor proticati sva struja strujnog izvora I T ). Kapacitivnost CC se tada puni maksinalnom brzinom koja iznosi: dv1 S max dt I C T c ANALOG ELECTONIC CICUITS

Maksimalna brzina odziva (Slew rate) Kada je ulazni signal sinusoidalnog talasnog oblika doći će do izobličenja ukoliko u bilo kom trenutku vremena brzina izlaznog signala premaši S. Brzina odziva zavisi od frekvencije i od amplitude sinusoidalnog signala dv dt out v dv in dt ( t) V sin( ωt) ω 1 + f out p max inm 2 Vinmcos( ωt) ω Voutmcos( ωt) 1 V ω< S outm outm S Propusni opseg za punu snagu 2πV ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 13

2.2. Zadatak Isprojektovati integrator čija frekvencija jediničnog pojačanja iznosi 10 MHz i ulazna impedansa 20 kω. Operacioni pojačavač ima slew-rate od 0,1 V/ns. Kolo se pobuđuje sinusoidalnim signalom frekvencije 1 MHz. Koliki je najveći opseg promene (peak-to-peak) sinusoidalnog signala na ulazu koji ne prouzrokuje nelinearna izobličenja. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 14

Maksimalni napon na izlazu (ated output voltage) Izlazni signal uvek ima manju vrednost od pozitivnog ili negativnog napajanja Ukoliko je V CC +/-15V Maksimalni napon na izlazu je +/-13V ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 14.10.2016 Analogna elektronska kola 15

Maksimalni napon na izlazu (ated output voltage) Pojačavač u klasi A ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 16

Maksimalni napon na izlazu (ated output voltage) Pojačavač u klasi B ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 17

Maksimalni napon na izlazu (ated output voltage) Odsecanje izlaznog talasnog oblika usled prevelike amplitude ulaznog napona ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 18

Maksimalna izlazna struja ZavremenegativnepoluperiodeI OUT <0. Tranzistor će se preći u zakočenje kada je I OUT I Q Pričemuje:I Q strujaizvorakonstantnestruje; I OUT struja tranzistora u izlaznom pojačavačkom stepenu. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 19

OPEACIONI POJAČAVAČ 2.3. Zadatak Za kolo neinvertujućeg pojačavača sa slike poznato je: v(t)v in sinωt; V in 5V; 1 1 kω; 2 3 kω. Maksimalna izlazna struja operacionog pojačavača je I Omax +-25 ma; napon napajanja iznosi V CC 12 V. Odrediti vremensku zavisnost napona na izlazu ukoliko je: a) L 10 kω; b) L 100Ω; ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 20

OPEACIONI POJAČAVAČ 2.4. Zadatak Isprojektovati invertujući pojačavač sa ulaznom otpornošću od 100 Ω i pojačanjem A n -5. Imamo na raspolaganju operacioni pojačavač sa jednosmernim pojačanjem A 0 10 4, maksimalnom izlaznom strujom I Omax ±15mA,naponomnapajanja12V.Kolikajemaksimalna amplituda ulaznog signala koji se može pojačati bez izobličenja? ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 21

Karakteristike realnog operacionog pojačavača: Konačno pojačanje u otvorenoj petlji Konačna ulazna otpornost Konačna izlazna otpornost Pojačanje srednje vrednosti signala Konačan propusni opseg V i 0; V + V - I i 0; V i f( s ) V o f( L ) A cm 0 real f karakteiristika. ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 22

TIPIČNE VEDNOSTI PAAMETAA OPEACIONG POJAČAVAČA 1. Pojačanje u otvorenoj petlji 10 5 2. Naponski ofset 1 mv<v OS <5 mv 3. Ulazne struje polarzacije I I B B + I 2 1 B2 100nA 4. Strujni ofset I OS IB1 IB2 10nA 5. Potiskivanje promene napona napajanja dv 6. Brzina odziva (Slew rate) S i <1 V/ µ s dt 7. Maksimalni napon na izlazu ± V CC -2V PS V 20log Vd SS 90 db 8. Maksimalna izlazna struja(strujno zasićenje) ~ x10ma ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 23

Operational Amplifiers Kataloški podaci za 741 ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 24

Kataloški podaci za operacioni pojačavač 741 ANALOGNA INTEGISANA KOLA 25

Korisni linkovi http://www.analog.com/ http://www.national.com/ds/lm/lm741.pdf http://www.linear.com/ http://www.physics.unlv.edu/~bill/phys483/op_amp_datasheet.pdf ANALOGNA ELEKTONSKA KOLA 26