Rakendus elektroonika(1)spikk (0)

Operatsioon võimendid: Operatsioon võimendid on integraalselt teostatud universaalsed võimenduselemendid, mida võib kasutada väga mitmeti, sõltuvalt lisatud elementidest. Operatsioon võimendil on kaks sisendit ,üksväljund ja teda toidetakse kahe polaarse sümeetrilise pingega (+,-maa suhtes).Plussiga tähistatud sisendit loetakse mitte inventeerivaks sisendiks ja sinna antav signaal tekkitab väljundis samafaasilise signaali. – tähistatud sisendit loetakse inventeerivaks sisendiks ja sinna antud signaal tekitab väljundis vastasfaasilise signaali. Op võimendi on alalispinge võimendi, seetähendab tema võimendus sageduse alumine piir on 0. see omadus tingib omakorda võimendi sees otsese sidestuse kasutamise ja vajaduse sümeetrilise toitepinge järele. Op võimendi võimendus tegur on väga suur vähemalt 20 000- 1 000 000 korda. Ja seetõttu kasutatakse tema kasutamisel negatiivset tagasisidet, mis võimaldab kujundada täpsemalt võimendi omadusi. Kui anda mitte inventeerivasse sisendisse üsnagi väike sisend pinge (näiteks 10mV), siis läheb väljund positiivsesse küllastusse, kus väljund pinge on ligilähedane positiivse toitepingega, kui aga anda sama pinge inveneerivasse sisendisse, siis tekkib väljundis negatiivne küllastus, kus väljundpinge on ligilähedane negatiivse toitepingega. Kasutatava toitepinge väärtus määrab ühtlasi maksimaalse väljund pinge amplituudi. Sageli vaadeltakse Op võimendit ideaalse võimendus elemendina, mille sisend takistus on lõppmata suur Diferentsiaal lülitus on lülitus, mis võimaldab eri sisendite erinevat toimet, seetähendab, on võimalik mitte inventeeriv sisend ja inventeeriv sisend. Vahevõimendi on see element, mis tagab Op võimendile suure võimendus teguri. Lõppvõimendi tagab Op võimendile väikese väljund takistuse ja nõutava väljund voolu väärtuse. Reeglina sisaldab lõpp võimendi ka kaitselülitust, mis väldib võimendi riknemist väljundi lühise korral. Selleks et Op võimendi sisendtakistus oleks võimalikult suur kasutatakse sisend astmetes kas välja transistore, või emitteri järgureid Triivi-all mõistetakse väljundsignaali muutust,mille põhjuseks ei ole mitte sisend sign muutus vaid mingi muu põhjus.Op võimendeid iseloomustatakse terve rea parameetritega: Toitepinge- See on kahepolaarne toitepinge, mille korral on tagatud tehnilistes andmetes antud parameetrid . Eri tüüpi Op võimenditel on toitepinge vahemikus 3-200V. Reeglina töötavad Op võimendid ka madalama pingega aga see toob kaasa parameetrite muutusi. Tarbitav vool- See on tarbijate tarbitav vool normaal töö reziimis. Tarbitava voolu väärtus sõltuv koormus takitstusest ja väljund voolust . Suurim lubatav sisendpinge - Võidakse anda kas ühe sisendi suhtes või sisendite vahelise pingena, enamasti on tema väärtus võrdne toitepingega. Nihke pinge- Nihke pinge all mõistetakse väljund pinge erinevust 0st kui sisend pinged on nullid . Parameetrina antakse nihkepinge sisendi suhtes ja ta on kujuteldav sisend pinge, mille toimel väljund pinge nihe muutub nulliks. Nihke pinge väärtus sõltub Op võimendi tüübist ja on vahemikus 0,01-6mV. Mõnedel Op võimenditel onette nähtud võimalus reguleerida nihke pinget nulliks väljast poolt lisatava potensiomeetriga. Sisend takistus- Kasutatakse kahesugust sisend takistuse mõistet: Sisend takistus erinevus signaalile: see on siis kui signaal antakse sisendite vahele. Sisend takistus ühissignaalile: See on olukorras kus mõlemasse sisendisse antakse samasugune signaal maa suhtes. Pinge võimendus tegur- See on väljund ja sisendpinge suhe, mida tagab antud Op võimendi. Mõnikord antakse pinge võimendus ühikutes V/mV kohta (vastavalt väljund/sisendpingele). Väljund pinge suurim amplituud - See on suurim väljund pinge amplituud, mida antud võimendilt on võimalik saada, ta on toitepingest mõnevõrra väiksem Ühissignaali summutus tegur- See on op võimendi võimendus teguri ja ühispinge võimendus teguri suhe. Kui mõlemasse sisendisse anda samaaegselt ühesugune signaal ja kui op võimendi oleks mõlema sisendi suhtes ideaalselt samasugune, siis peaks see summutus tegur olema lõpmatta suur. See tähendab et väljund pinge peaks olema 0. Praktiliselt on aga op võimendid erinevatele sisenditele mõnevõrra erinevate omadustega ja seetõttu on see tegur 60-120Db. Toitepinge muutuse summutus tegur- See on tegur mis näitab kui võrd kajastub väljund signaalis toitepinge muutus. Ideaalis on see 0. Väljund vool- See on suurim väljund voolu väärtus, mille juures on op võimendi parameetrid tagatud. See parameeter iseloomustab op võimendi koormatavust. Väljund pinge kasvu kiirus- Väljund pinge muutumise kiirus sisend pinge hüppelise muutuse korral Transiit sagedus- Tähis fT See on sagedus mille juures op võimendi võimendus tegur on langenud 1ni. Op võimendi põhilülitused. Op võimendi kasutamine põhineb kahel põhiskeemil mitte inventeeriv ja inventeeriv. Op võimendit, kui elementi, käsitletakse nende lülituste korral ideaalsetena, sest ka reaalselt on op võimendid mitmete parameetrite osas ideaalsele lähedased. Mitte inventeerival võimendil antakse sisend pinge mitte inventeerivasse sisendisse, inventeerivasse sisendisse antakse aga väljundist läbi tagasiside ahela tagasiside pinge. Kuna op võimendite sisend pinge toime on vastas faasiline, siis on tekkiv tagasiside negatiivne tagasiside. Sest kui sisend pinge püüab väljund pinget suurendada, siis inventeerivasse sisendisse toimiv pinge püüab hoopiski väljund pinget vähendada.( Seejuures püüab tagasiside pinge vähendada väljund pinget seni kuni sisendite vaheline pinge muutub nulliks,) see on sisendite pinged muutuvad võrdseks ja taolisel juhul tekib lülituses tasakaalu olukord. Toodust selgub , et op võimendiga võimendi võimendus tegur ei sõltu üldse op võimendi kui elemendi võimendus tegurist, vaid ainult tagasiside elementidest. Toodud lülituse sisendtakistus on märksa suurem kui op võimendi sisendtakistus, see on seletatav tagasiside toimega Inventeerivvõimendi:- Inventeerivalvõimendil antakse sisend signaal läbi takistuse R1 inventeerivasse sisendisse ja sellesse samasse sisendisse tuuakse väljundist takistusega R2 tagasiside pinge. See tagsiside on negatiivne, sest ta toimib inventeerivas sisendis . Kuna Op võimendi püüab alati omandada olekut, kus sisendite vaheline pinge on 0 ja kuna inventeerival võimendil on mitteinventeeriv sisend maandatud, siis tekkib inventeerivas sisendis virtuaalne maa, see tähendab selle sisendi pinge maa suhtes on peaaegu 0. inventeeriva võimendi sisend takistus on määratud takistuse R1 valikuga, sest kuna inventeriva sisendi potensiaal on võrdne maaga, siis määrab sisend voolu ja seetõttu ka sisendtakisutse just sisendi ja inventeeriva klemmi vaheline takistus, see on R1. Inventeeriva võimendi väljund takistus on suurem, kui Op võimendil. Sest kui me koormame taolise võimendi väljundit, siis toob see kaasa väljund pinge vähenemise, väheneb ka sisendpinge, väljund pinge ei suurene, sest miski teda ei kompenseeri ja seega ongi väljund takistus Op võimendi takistusest suurem. Op võimendi sagedus karakteristika:- Op võimendi sagedus karakteristikast sõltuvad tema baasil koostatud võimendite sagedus omadused. Seejuures ilma tagsisideta Op võimendi on väga suure võimendus teguriga ja ta võib väga kergesti minna genereerima . Automaatreguleerimis süsteemides kaob selliseljuhul süsteemi stabiilsus ja ta lakkab töötamast. Seega on korigeerimatta Op võimendi mitte stabiilne. Stabiilsuse saavutamiseks lisatakse Op võimendile väljast poolt kas mõned kondensaatorid või Rc ahel. Nende korrigeerimis elementide vajadus ja väärtused antakse Op võimendite kataloogis ehk juhendis. Uuematel Op võimenditel (osad) vajadus väliskorigeerimis elementide järgi puudub, sest nad on neile sisse ehitatud. Nende toimel muutub sagedus karakteristika kuju, täpsemalt tema kalde nurk tema kaldenurk 0 joonega . Seejuures selle karakteristika paiknemine teljestikus sõltub Op võimendi kui elemendi transiit sagedusest ja võimendu tegurist. Kui me kasutame mingit Op võimendit, siis me lisame talle tagasiside ahela, millega määratakse võimendus tegur. Sellega on määratud võimendi reaalne ülemine sageduspiir, mille puhul tekkib võimenduse langus –3 Db. Kui me suurendame tgasiside ahela muutmisega võimendus tegurit, siis nihkub võimendi ülemine sagedus piir madalamatele sagedustele. Juhul kui saadud ülemisest sagedus piirist ei piisa tuleb võtta kasutusele suurema transiitsagedusega Op võimendi. Op võimendite rakendusi: Oma nimetuse on Op võimendi saanud esmasest kasutus valdkonnast. Sest tema abil on võimalik teostada elektriliselt matemaatilisi operatsioone, see tähendab liitmist, lahutamist, difenseerimist, integreerimist. Sumeeriva lülituse baas lülituseks on inventeeriv lüliti. Automaatikas on vaja aga sageli liita erineva tähtsusega signaale. Taolist erinevate tegurite toime liitmist erinevas mastaabis saab teha kui valida sisendite takistused vastavas suhtes. Nii et õhukulumeetri signaal mõjutab väljundit kõige enam ja õhu temperatuuri andur kõige vähem. Op võimendi baasil on võimalik luua mitme erineva otstarbega võimendeid, kui tagasiside ahelaga kujundada nõutav sagedus karakterisitka kuju: Nii näiteks on helisagedus võimendi vajaliks sagedus karakteristika Op võimendi sageduskarakteristikast väiksema võimendusega ja kitsama sagedus ribaga, kusjuures sagedusriba laius on piiratud nii alt kui ülevalt. Alumine sagedus piir määratakse sisendisse ühendatud RC-ahelaga R1, C1, mis ei lase läbi alalispinge signaali, ning alumise sagedus piiri määrab kondensaatori mahtuvustakistuse ja takisti R1 suhe. . Taolisi lülitusi nimetatakse aktiivfiltriteks, sest nad sisaldavad ka võimendit. Komparaator : Komparaatoriks nimetatakse lülitust mis teostab pingete võrdlemist, seega on komparaatoril alati kaks sisendit. Üks on niinimetatud tugipinge sisend, kuhu antakse see pinge mille suhtes sisend pinget võrreldakse ja teine võrdluspinge sisend, kuhu antakse see muutuv pinge mida me soovime etteantud tugipingega võrrelda. Pingete võrdsuse saavutamisel tekkib väljund signaalis hüppe või formeeritakse väljund impulss . Kuna Op võimendil on kaks vastand toimega sisendit, siis saab teda väga lihtsalt panna toimima komparaatorina. Kui tugi pinge on sisend pingest suurem ja ta on ühendatud mitte inventeerivasse sisendisse, siis pääseb maksvusele mitte inventeeriva sisendi toime ja väljund pinge läheb positiivsesse küllastusse, kus väljund signaal on praktiliselt võrdne positiivse toite pingega. Op võimendite liigid: Tingituna sellest et Op võimendeid kasutatakse küllaltki erinevates valdkondades esitatakse nende parameetritele erinevaid nõudeid. Sellest tulenevalt on kujunenud erinevad Op võimendite liigid: 1)Üld otstarbelised – ettenähtud kasutamiseks valdkondades kus ei esitleta rangeid nõudeid ühelegi parameetrile. Nad on odavad ja neid valmistatakse reegline 2 või 4 võimendit ühises korpuses. Tüüpilised parameetrid on: a)Transiit sagedus- kuni 3 MHz b) Nihkepinge-kuni 10mmV c)Toitepinge- kuni 20V. 1)Täppis Op võimendid- leiavad kasutamist mõõte võimendites, eriti alalispingete võimendamisel. Neil on suur võimendus tegur kuni 30*106 ja väike nihke pinge 10-100mikroV. 2)Lairibalised Op võimendid- Neile on omane suur väljund pinge kasvu kiirus. Mis ulatub kuni 6000V mikrosekundi kohta. Kasutatakse kiirete komparaatoritena. 3)Väikese voolu tarbe ja madala toite pingega Op võimendid- On kavandatud kasutamiseks patarei toitega seadmetes. Toitepinge ei ületa kolme volti, tarbitav vool väiksem kui 1mmA. 4)Suureväljund pingega Op võimendid- On kavandatud valdkondadele kus väljund pinge võib ulatuda 500V-ni (totitepinge +/-250V). 5)Suure väljund vooluga Op võimendid- Kasutatakse valdkondades, kus väljund vool võib ulatuda kuni 30 A. Kasutatakse koos radiaatoritega Generaator --Generaatoriks nimetatakse lülitusi mis tekitavad meile soovitava sagedusega elektrilisi võnkumisi. Jagunevad: a)sinuspinge generaatoriteks b)mitte sinuspinge generaatoriteks Sinuspinge generaatoreid on kolme liiki 1)Rc generaatorid . 2)Lc generaatorid. 3)Kvartsgeneraatorid. Kõik generaatorid on positiivse tagasisidega lülitused kusjuures sinusgeneraatoritel nimetatud vajalik ülekriitiline tagasiside tekitatakse ainult ühele sagedusele, mis on generaatori töö sageduseks Rc- generaatori tagastakse genereerimiseks nõutav positiivne tagasiside takistustest ja kondensaatoritest koostatud filtri abil. Lc- generaatoris tagatakse see võnke ringi kasutamisega, mille resonants sagedus määrab generaatori võnke sageduse. Kvarts generaatoris määratakse võnke sagedus sobiva kvarts resonaatori kasutamisega, mis toimib kõrge kvaliteedilise võnkeringina Rc generaatorit kasutatakse madalatel sagedustel – 100KHz. Lc generaatoreid kõrgematel sagedustel üle 100KHz kvartsgeneraatoreid kõikidel sagedustel, juhul kui on olulise tähtsusega genereeritava sageduse stabiilsus. RC generaatorid: Kõige lihtsam on koostada rc generaatorit Op võimendi baasil. võimendist generaatori saamiseks on vaja niinimetatud tagasiside, mis toimib vaid ühel sagedusel, ning sellel sagedusel tekkivadgi võnkumised. Kondest ja takistusest koosnev RC-lüli pöörab signaali faasi, sõltuvalt signaali sagedusest 0-90 kraadi. Kolm lüli 0-270 kraadi. Järelikult leidub mingi sagedus millele kolm RC-lüli tekkitavad faasi nihke 180 kraadi ja kui tagasiside ahelas 180 kraadi võrra nihutatud signaal anda inventeerivasse sisendisse, siis tekkib sellel sagedusel positiivne tagasiside ja lülitus läheb genereerima. Pingestades loodud lülituse tekkib Op võimendis vool ja väljundisse tekkib müra signaal, mis kujutab endast korrapäratuid pinge kõikumisi. Taolise korrapäratud signaali spekter sisaldab kõik võimalikke harmoonilisi, see tähendab erineva sagedusega komponente ning nende hulgas on ka see sagedus millele on tekkitatud positiivne tagasiside. Tänu positiivsele tagasisidele võimendatakse seda sagedust enam ning tulemusena tekkibgi väljundis selle sagedusega signaal. Võnke signaal sõltub RC-ahela väärtusest: On ka teine RC-generaatori lülitus, mida nimetatakse Viini silliaga lülituseks. Selektiivne tagasiside tekitatakse siin ahelaga R1-C1, R2-C2. Taolisele lülitusele on iseloomulik et teatud sagedusel on selle ahela faasi nihe null ja kui anda see signaal mitte inventeerivale sisendile, siis tekkib positiivne tagasiside. Lülituses on ka teine tagasiside ahel, mis on negatiivne tagasiside ja mis on mittelineaarne LC-generaatorid: LC-generaator kujutab endast võimendus astet, mille koormuseks kollektor ahelas on võnkering. Lisaks sellele on selles võimendus astmes tekkitatud positiivne tagasiside. Tagasiside võib olla tekitatud erinevalt ja sõltuvalt tagasiside teostamise viisist on mitmeid LC-genraatori lülitusi. Vaadeldavas lülituses on tagasiside teostatud transformatoorselt nii, et võnkeringi induktiivsuse südamikule on keritud ka sidestusmähis Ls. kuna võimendus aste pöörab signaali faasi 180 kraadi, siis positiivse tagasiside saamiseks peab olema tagasiside pinge väljundpingega vastas faasis Seetähendab tagasiside mähiseotsad peavad olema õigesti valitud. Tuleb kasutada ka sidestuskondensaatorit, sest muidu lühistuks baas sidestusmähise kaudu ja rikneks astme tööpunkti fikseerimine.. Kvartsgeneraatorid: Kvartsgeneraatorites kasutatakse kvartsresonaatoreid, mis on üks pieso efektiga kristallide liike. Pieso efekt on teatud liiki kristallide omadus, mis seisneb selles, et kui kristallile teatud sihis avaldada mehaanilist survet , nii et see tekktiab müningast deformatsiooni, siis kristalli tahkude vahel tekkib elektromotoorjõud, mis on võrdeline toimiva rõhuga. Esineb ka pöördefekt, see tähendab kui rakendada pieso kristallile pinge, siis kaasneb tema mõõtmete muutmine. Ja kui rakendada vahelduv pinge siis tekkib kristalli võnkumine. Seejuures esinevad ka resonantsi nähtused, mille sagedus sõltub kvartskristalli mõõtmetest. Kvartskristallile on iseloomulik see, et resonants sagedus on temperatuurist praktiliselt sõltumatu. Ja seda omadust kasutataksegi siis kui on vaja generaatoritel väga täpseid ja stabiilseid sagedusi. Valmistatakse väga suures standariseeritud sagedustega valikus kvartsresonaatoreid. Elektrilises mõttes on kvarstkristall vaadeldav võnkeringina, täpsemalt järjestik võnkeringina. Kuid sellel lisandub veel kristalli elektroodide mahtuvus .