Operatsioonivõimendeid kasutatakse signaaligeneraatorite, pinge- ja voolustabilisaatorite, aktiivfiltrite jm elektroonikaaparatuuri valmistamisel. Algselt kasutati operatsioonivõimendeid matemaatiliste operatsioonide sooritamiseks (siit ka nimetus). Operatsioonivõimendid valmistatakse diferentssisendiga ja kahepoolse toitega alalisvooluvõimenditena. Sisendsignaal rakendatakse transistorite baasidele. Väljundsignaal Uv on samas faasis sisendpingega Us1 ja vastasfaasis sisendpingega Us2. Sisendpingete vahet Usd = Us1 - Us2 nimetatakse diferentspingeks, aritmeetilist keskmist aga ühispingeks. Väljundsignaal Uv = Ku Usd + Kü Usü Oluline on, et Ku oleks suur ja Kü oleks väike. Põhilised tunnussuurused Võimendustegur ehk diferentssignaali võimendus Ku on väljundpinge ja selle esile kutsunud diferentspinge suhe. Diferentssignaali võimendus Ku vastab võimendusele ilma tagasisideta. Ku = (10 ... 3000) 103 Väljundpinge on praktiliselt kogu alas (UVmin..
Kui tüüritava alaldi türistoride viivitus avanemisel on suur ja väljundpinge on madalam koormuse pingest siis tagastub koormusesse salvestunud energia vahelduvvooluvõrku. Seda olukorda nimetatakse vahelditalitluseks ja seadet, mis on projekteeritud niimoodi töötama võrguga sünkroniseeritud vaheldiks (inverteriks). Võrguga sünkroniseeritud alaldid ja vaheldid vajavad töötamiseks võrgupinge olemasolu. Voolu kulg ühest muunduri harust teise ja ventiilide sulgumine toimub sisendpingete mõjul s.t. tegemist on loomuliku kommutatsiooniga. Tüüritavad alaldid ja võrguga sünkroniseeritud vaheldid moodustavad pööratava süsteemi s.t. ühed ja samad tüüritavad muundurid võivad üldjuhul töötada nii alaldina kui vaheldina. Enamkasutatavad muundurite lülitused on standardiseeritud. Muundurite (alaldite ja vaheldite) põhilülitused ja saksa standardi (DIN) kohased tähised on järgmised: ù ühefaasiline
tegelikult 2 V). 10. Mitteinverteeriva sisendiga võimendi (sama, mis eelmine). Skitseerida väljundpinge, kui toitepinge on 10 V ja siinuselist signaali amplituudiga 10 mV võimendatakse 1000 korda. (väljundpinge on 1000 korda suurem ja seega kuni 10 V ning ei ole moonutatud). 11. Summaator (jälle sama, mis eelmised). Kui nelja sisendiga summaatori sisendtakistused on 22 kΩ, milline peaks siis olema tagasiside ahela takistus, et summaatori väljundpinge oleks sisendpingete summa (keskmine)? Milline peab neil juhtudel olema mitteinverteeriva sisendi takisti sisendvoolude tasakaalustamiseks? (Summa korral peab tagasiseda ahela takistus olema 22 kΩ, keskmise korral 5,5 kΩ. Mitteinverteeriva sisendi takisti peab olema esimesel juhul 5 rööbiti ühendatud 22 kΩ takisti väärtus e. 4,4 kΩ ning teisel juhul 4 rööbiti ühendatud 22 kΩ takisti väärtus ühendatuna veelkord rööbiti 5,5 kΩ takistusega ehk 2,75 kΩ.) 12. Integraator (ikka sama)
suutvad toiteallikad või seadmed. Vaheldite skeemid ei erine põhimõtteliselt tüüritavate alaldite skeemidest, kuid kõik tüüritavad alaldiskeemid, nt. osaliselt tüüritavad ja vastudioodiga skeemid, ei saa töötada vaheldina.Võrguga sünkroniseeritud alaldid ja vaheldid vajavad töötamiseks vahelduvpinge olemasolu. Voolu üleminek ühest muunduri (s. t. alaldi või vaheldi) harust teise ja ventiilide sulgumine toimub sisendpingete mõjul ehk tegemist on loomuliku kommutatsiooniga. Tüüritavad alaldid ja võrguga sünkroniseeritud vaheldid moodustavad duaalse süsteemi, s. t. ühed ja samad tüüritavad muundurilülitused võivad reeglina töötada nii alaldi kui vaheldina. Seetõttu on raamatu mahu huvides otstarbekas vaadelda kõiki võrguga sünkroniseeritud muundureid üheskoos. Käsitletakse ainult tüüritavaid muundureid, kuna mittetüüritavad ja osaliselt tüüritavad
Sisenditest üks on inverteeriv ja teine mitteinverteeriv. Reaalne operatsioonivõimendi 1) Võimendustegur 105– 1010 ; 2) Sisendtakistus on megaoomidest kuni 100 teraoomini ja väljundtakistus 0,1 oomist kuni 100 oomini; 3) Sagedusvahemik 1Hz…10MHz 4) Võimendus sõltub sagedusest; 55. Operatsioonivõimendite kasutamine. Inverteeriv võimendi Mitteinverteeriv võimendi Pingejärgur. Väike sisendvool, suur väljundvool. Kasutatakse puhvrina. Diferentsvõimendi. Võimendab sisendpingete vahet. Võimendustegur Integreeriv võimendi Diferentseeriv võimendi 56. Võimendite klassid. Võimsusvõimendid saab jagada 2 suurde kategooriasse: lineaarsed, ehk sellised, mis püüavad säilitada signaalimähisjoont, ning mittelineaarsed, mis ei püüa seda teha. Lineaarne ja mittelineaarne tuleneb nende võimendite ülekandekarakteristiku kujust. Toodud kategooriad jagatakse omakorda klassideks: lineaarsed võimendid: A,AB,B, mittelineaarsed C,D,E,F,G,H,S. 57
vahelduvvooluajami jõuahel Vahetu maatriksmuunduriga elektriajam Maatriksmuundurid ehk sundkommutatsiooniga tsüklokonverterid on vahetud sagedusmuundurid, kus alalisvoolu vahelüli puudub. Maatriksmuunduri iseloomulikuks omaduseks on see, et väljundpinge moodustatakse vahetult kolmefaasilisest sisendpingest, lülitades selleks sobival ajahetkel kordamööda väljundisse sisendpingete lainekatkeid. Väljundpinge amplituudi ja sageduse sujuvaks reguleerimiseks laias diapasoonis tuleb kasutada keerukaid ventiilide kommuteerimise seaduspärasusi. 139 3~U1 f1 3~U1 f1 3~
i1 + i2 = i3 + i_ i_ on võimendi sisendtakistuse tõttu tühine, seega i1 + i2 = i3 Väljundpinge vv on vastasfaasis pingega takistil R3: R3 R3 vv = -i3 * R3 = -(i1 + i2) * R3 = -( s1 + R2 vs2) v = -(K1 * vs1 + K2 * vs2) R1 Takistite võrdsuse korral on väljundpinge, nii imelik kui see ka pole, sisendpingete vahetu summa. Liitmine toimub suure täpsusega vaid siis, kui vv v_ = K0 [vaata | 19. Integraator. muuda] Lülituse skeem. Kondeka laadimisvool ja laengu sõltuvus ajast. Kondeka pinge ja integraatori väljundpinge lõplik ajavahemiku korral. Integreerimiskonstant. Integraatori sagedustunnusjoon. <
Sisendtakistuse reaalseks väärtuseks väikesevõimsuselistel transistoridel realiseeritud emitterjärgija puhul on kuni 100 kW ja väljundtakistuseks 30...100 W sõltuvalt lülituselementide parameetritest. Emitterjärgija tööpunkti fikseerimiseks on lihtsaim ja ka sobivaim kasutada baasi pinge fikseerimise lülitust. Enamasti valitakse takistused R1 = R2 nii, et lähtetööpunktis on emittertakistusel pingeks umbes ½ E, millega saame suurima võimaliku tüürimisulatuse, Väiksemate sisendpingete korral võib lähtetööpunkti valida ka allapoole. Takistused R1 ja R2 võivad selles lülituses olla küllaltki suured (kuni 100 kW), mistõttu ei ole karta astme sisendtakistuse olulist vähenemist nende toimel. 6.5.4 Parasiitne tagasiside Parasiittagasisides e. soovimatu tagasiside liikidest on üks olulisemaid sedalaadi tagasiside, milline tekib siis, kui ühisest toiteallikast toidetakse mitut võimendusastet (joon.6.21). Joonis 6.21
Kui palju näitab magnet- elektrilise osutsakaalga mõõduriist pinget? 2. Koostada järjestik pingejagur 3 erineva jagamisteguriga, väljund pingete saamiseks valida sisendpinge, arvutadatakistite suurused ja võimsus, näidatasuurused skeemil. 3. dB võimendi sisendvõimsus on 10 mW, võimendi tegur on 40 dB. Leida väljundvõimsus. 4. Koostada diferentseeriva lüli 2 elektrilist skeemi, anda kummagi kohta ajakonstandi ja diferentseerimistingimuste valemid. Valida sisendpingete ristkülikulisel kujul ja anda väljundpingete 5 erinevat kuju /ti suurused ja kujud. Parasiitmahtuvuse mõju väljundis ja alumise astme sisetakistuse mõju diferentseerivale lülile. 5. Integreeriva lüli 2 skeemi nende kummagi ajakonstant ja tingimused, millal on integreeriv? Sisse ristkülikuline ja anda nende väljund pingete kujud 4 erineval graafikul /ti. Integreeriva lüli kasutamine, näited. 14
sest, toitepingest, temperatuurist. Antakse nullsagedusel ja nimitingimustel. KUd = 500-500000. Ühissignaali nõrgendustegur (ÜSNT) üldjuhul on väljundpinge ja selle esile kutsunud ühispinge suhe. ÜSNT = 20lgKUd/KUsf [dB] ; (-70 100dB). Nihkepinge (nullnihkepinge) UN, U0 diferentspinge, mis tuleb rakendada operatsioonvõimendi sisendite vahele, sel- leks, et Uvälj oleks null. U0 = 3-30mV. Sisendvooluks Isis nimetakse sisendite voolude aritmeetilist keskmist sisendpingete puudumisel. Sisendtakistus diferentssignaalile Rd sis on ekvivalentne ta- kistus sisendite ja nullklemmi vahel. 98 * Nihkepinge triivid: 1) Soojuslik triiv: U0/ 3 10µV/0K; 2) Ajaline triiv: U0/t 2 10µV/kuus; 3) Toitepingest sõltuv triiv: U0/Ut 10 100µV/V (!) + - * Suurimad väljundpinged U välj max ; U välj max ; (nominaal koormustakistuse ja toitepinge korral).
sisendis on virtuaalne maa ja sisendpinge poolt tekitatud vool on määratud selle takistusega. Võimenduse valemis olev miinus märk osutab signaali vastasfaasilusele. Lülituse väljundtakistus on suur, sest sisendpinge ja tagasiside toimed on nüüd vastupidised. Kui koormusvool suureneb ja väheneb väljundpinge, siis muutub inverteeriva sisendpinge positiivsemaks ja võimendi vähendab väljundvoolu et viia sisendpingete erinevus nulliks. Väljundvoolu vähendamine on aga samaväärne suurele väljundtakistusele. 1.9. OP-võimendi rakendusi 1.9.1. Summeeriv võimendi U1 U U I1 = I 2 = 2 I3 = 3 R1 R2 R3 -U välj
Opvõimendite kasutamine põhineb kahel skeemil mitteinventeerival ja inventeerival lülitusel. Opvõimendit kui elementi käsitlatakse nende lülituste korral ideaalsetena sest ka reaalselt on opvõimendid mitmete parameetrite osas ideaalsele lähedased Joonis 2.9.1 Mitteinventeerival võimendil antakse sisendpinge mitteinventeerivasse sisendisse. Inventeerivasse sisendisse antakse aga väljundist läbi tagasiside ahela tagasiside pinge. Kuna opvõimendi sisendpingete toime on vastasfaasiline siis on tekiv tagasiside negatiivne tagasiside. Sest kui sisendpinge püüab väljundpinget suurendada siis inventeerivasse sisendisse toimiv pinge püüab hoopiski väljundpinget vähendada. See juures püüab tagasiside pinge vähendada väljundpinget seni kuni sisendite vaheline pinge muutub nulliks. See sisendite pinged muutuvad võrdseks ja taolisel juhul tekib lülituses tasakaalu olukord. Usis(+)=Usis(-) UR1=IR1=Usis Uvälj=UR1+UR2
Sisendtakistuse reaalseks väärtuseks väikesevõimsuslistel transistoridel on kuni 100 k ja väljundtakistuseks 30...100 sõltuvalt lülituselementide parameetritest. Tööpunkti fikseerimiseks on lihtsaim ja sobivaim kasutada baasi pinge fikseerimise lülitust. Enamasti valitakse takistused R = R nii, et lähtetööpunktis on emittertakistusel 1 2 pingeks umbes ½ E ja saame suurima võimaliku tüürimisulatuse, Väiksemate sisendpingete korral võib valida lähtetööpunkti ka allapoole. Kuna transistori sisendtakistus vaadeldavas lülituses on kõrge, võivad takistused R - R olla küllaltki 1 2 suured (kuni 100 k ) ilma ,et oleks karta astme sisendtakistuse olulist vähenemist nende toime tulemusel. 7.5.4. Parasiitne tagasiside Parasiittagasisidest on kõige olulisem tagasiside milline tekib siis kui ühisest toiteallikast
Sisendtakistuse reaalseks väärtuseks väikesevõimsuslistel transistoridel on kuni 100 k ja väljundtakistuseks 30...100 sõltuvalt lülituselementide parameetritest. Tööpunkti fikseerimiseks on lihtsaim ja sobivaim kasutada baasi pinge fikseerimise lülitust. Enamasti valitakse takistused R1 = R2 nii, et lähtetööpunktis on emittertakistusel pingeks umbes ½ E ja saame suurima võimaliku tüürimisulatuse, Väiksemate sisendpingete korral võib valida lähtetööpunkti ka allapoole. Kuna transistori sisendtakistus vaadeldavas lülituses on kõrge, võivad takistused R 1- R2 olla küllaltki suured (kuni 100 k ) ilma ,et oleks karta astme sisendtakistuse olulist vähenemist nende toime tulemusel. 7.5.4. Parasiitne tagasiside Parasiittagasisidest on kõige olulisem tagasiside milline tekib siis kui ühisest toiteallikast toidetakse mitut võimendusastet (joon.7.27).
T T U out [k ] = 1 - 0 U out [k - 1] + k f 0 U in [k - 1] . Tf Tf Summaator ja lahutaja. Joonisel 4.4 on toodud lihtsad operatsiooniplokid. Joonisel 4.4 on operatsioonivõimendiga summeeriv võimendi, mida sageli nimetatakse summaatoriks. Selle lülituse väljundpinge on võrdne sisendpingete summaga R R Uout = - U1 + U2 . R1 R 2 146 R R1 R U1 R1
annaabi.ee 
