Diskuzní fórum Elektro Bastlírny

Ahoj,
v rámci opakování zde vždy sepíšu své znalosti k nějaké MO, a budu rád, když mi poradíte co doplnit, a co je špatně.

Operační zesilovač

Elektronická aktivní součástka, od elektronkových verzí přes zapojení z diskrétních součástek se vyvinula až do dnešní formy IO. Původně vyvinutá pro realizaci matematických operací u analogových počítačů, prvním takovým případem byl Fairchild μA709, ale ten byl brzy vytlačen obvodem μA741, který se v mnoha úpravých vyrábí dodnes. Většina OZ je kontruovaná z bipolárních tranzistorů.

Na schématické značce můžete vidět dva vstupy, + (neinvertující) a - (invertující), dále vývody tzv "frekveční korekce (jedná se o vývody, kam se připojují bloky pasivních součástek, zejmána L a C, které umožní OZetku zesilovat takévysokofrekvenční signály), a jeden jediný výstup. Někdy se na schématu může značit i dvojice napájecích vstupů, což je ale pouze pro úplnost.

Princip invertace: zvyšování napětí na neinvertujícím "+" vstupu způsobí růst napětí na výstupu do kladných hodnot, zvyšování napětí na invertujícím "-" vstupu způsobí "růst" hodnot na výstpu do záporných hodnot.

OZ lze napájet následující dvojicí způsobů:
a) nesymetricky: z jednoho zdroje vede dvojice vodičů, kladný a záporný, představující kostru. Oba vodiče připojím na odpovídající napájecí vstupy OZ, a (nejlépe polovinu) napájecího napětí přivedu na neinvertující vstup. Výstupní napěťový signál se tak může pohybovat pouze od nuly, do hodnoty napájecího napětí (u ideálního OZ, ovšem).

b) symetricky: v tomto případě použijeme 888 třípotenciální zdroj, anebo dvoupotencionální s tzv "umělou nulou".
Kladný a záporný napěťový potenciál přivedeme na odpovídající napájecí vývody, nulový potenciál pak spojíme s neinvertujícícm vstupem.
Díky tomu není + a ani - napájení spojen s kostrou!

OZ má velký počet možných aplikací, např. poskytuje velký vstupní odpor při měření napětí, dále je naprosto základním (při spojení s kondenzátory a rezistory a také s obvodem vyhodnocující výstupní napěťový signál) prvkem u P, I a D regulátorů.
http://www.spslevice.sk/SOC/pictures/pr ... ulator.gif
http://www.spslevice.sk/SOC/pictures/in ... ulator.gif
http://www.spslevice.sk/SOC/pictures/de ... ulator.gif

P: regulátor má ve zv. zapojený rezistor, a jeho projevem je obyčejné zesílení regulované veličiny na výstupu. Je bohužel frekvenčně závislý.

I: regulátor má ve zv. zapojený kondenzátor, on, jako jediný dokáže odstranit regulační odchylku. Out charakteristika je čára, která pod úhlem 45°stoupá zdánlivě do nekonečna. Regulační odchylka se na výstupu projeví ovšem s určitým zpozděním.

D: regulátor (ve zv. rezistor, kondenzátor na vstupu) reaguje na přivedenou regulační odchylku rychým skokem na výstupu, dá se pojmenovat jako "bystrý regulátor". Reaguje na velice rychlé změny, pomalé nechá bez povšimnutí.

OZ může existovat v dalších mnoha zapojeních, mj. jako komparátor, kde na oba vstupy přivedeme nějaké dva signály, a na výstupu dojde k jejich porovnání.

Tento komparátor přidáním určitých součástek může fungovat i jako sčítačka anebo odčítačka. Když bude jejich rozdíl kladnější, sklapne hodnota k jednomu, z napájecích napětí, pokud bude zápornější, sklapne k druhému.

Upraveno: 20. duben, 9:24

no, na spoustu veci v kurzive bys mel byt schopen si odpovedet snadno sam.....

WLAB píše::upset:

Bohužel ne, tak holt musíš pomoct ty.

Koukám, žes to někde opsal a vůbec tomu nerozumíš. Ale zbyla mi půlhodinka, tak ti k tomu něco dodám (aspoň doufám, že ti to k něčemu bude, protože člověku bez špetky fantazie to stejně nic neřekne):

a) když budeš napětí na neinvertujícím (+) vstupu zvyšovat do kladných hodnot, bude do kladných hodnot stoupat i výstupní napětí. Stoupající napětí na invertujícím (-) vstupu vyvolá pokles výstupního napětí resp. jeho růst, ale do záporných hodnot.

ba) ze zdroje vedou jen dva dráty, z nichž jeden tvoří kostru: Operační zesilovač má také jen dva přívody napájení. Na jeden přivedeš plus zdroje, na druhé mínus zdroje, který je kostrou celého zapojení. V tom případě musíš OZ zapojit nesymetricky a na jeho neinvertující vstup přivést vhodnou část (nejčastěji polovinu) napájecího napětí.
Výstupní napětí OZ se může pohybovat jen od nuly do napětí napájecího.

bb) v symetrických zapojeních ale máš tři potenciály napájení: kladné napětí, záporné napětí a (obvykle) kostru, tedy nulové napětí. Zdroj má tentokrát tři vývody (většinou - někdy se vytváří střed napájení (nulový vývod) uměle).
Kladné napětí se přivede na kladný přívod napájení OZ, záporné se přivede na záporný přívod napájení OZ. Neinvertující vstup pak spojíš s nulovým potenciálem buď přímo nebo přes odpory či jiné, stejnosměrný proud vodící, součástky okolního zapojení.
Tedy v symetrickém zapojení není ani plus ani mínus zdroje spojený s kostrou!
Příklad: OZ napájený symetricky dostává ze zdroje například +15V proti kostře a -15V proti kostře. Mezi kladným a záporným vývodem napájení je tedy 30V. Výstupní napětí OZ pak může nabývat hodnot od -15V do +15V měřeno proti kostře.

cp) veličiny na vstup(y) OZ se přivádí z vhodného čidla, výstup sice sledovat můžeš na nějakém vhodném měřidle či indikátoru (a třeba i na osciloskopu), ale musel bys sedět u toho a podle naměřené veličiny nějakým potenciometrem, redukčním ventilem či klikou variátoru udržovat úroveň, tlak nebo rychlost. To je pitomost.
Když řeknu, že sleduji veličinu na výstupu, znamená to, že ji vedu do nějakého obvodu, který na základě této veličiny provede určitou akci, třeba zapne magnetickou spojku klimatizace, když OZ vyhodnotil stav čidla teploty jako informaci, že je v autě hic, a to tak, že porovnal signál s čidla na jednom vstupu se signálem z potenciometru předvolby přivedeným na vstup druhý.
Samozřejmě lze OZ použít jako měřicí zesilovač, jehož výstupní napětí či proud budeš sledovat očima nebo bude řídit výchylku pisátka třeba termografu, EKG a podobných udělátek, ať si to můžeš přečíst a sledovat později. Digitální měřidla se bez něj neobejdou, někdy i měřidla ručková.
Jak už jsem uvedl v bodech a) a b) převodní přímka se zastaví u napájecího napětí. Dál nemůže. Ona tedy většinou nemůže dosáhnout ani plného napájecího napětí, protože vlastnosti součástek v OZ tomu více či méně brání, ale zatím pokládáme OZ za ideální součástku a ta takové omezení nemá.

ci) Integrační zesilovač prostě integruje průběh napětí na vstupu, vlastně za určitou dobu (danou časovou konstantou RC obvodu) "zprůměruje" všechny změny napětí, k nimž na vstupu za tu dobu došlo. Samozřejmě, že regulační odchylka se objeví na výstupu později, než je třeba, proto se používá zejména tam, kde to zpoždění je žádoucí nebo aspoň nevadí (pomalá odezva celé regulační smyčky). Jinak může paradoxně vyvolat rozkmitání celého obvodu a přejít do režimu "zapnuto/vypnuto".

cd) Derivační zesilovač "si všímá" především toho, jestli se vstupní veličina mění, a jak rychle. Strmost změny vyvolá přímo úměrnou změnu výstupního napětí. Například rychlé zatemnění optického čidla vyvolá okamžité zapnutí světla, zatímco pomalé stmívání ponechá bez povšimnutí, dokud nebude hladina světla "nižší než něco". Možná blbý příklad, ale tak se chová.

Těmto zapojením bych neříkal "regulátor", protože jde pouze o zapojení zesilovače. Regulátor se z toho stává teprve po připojení obvodu vyhodnocujícího výstupní napětí zesilovače, tedy v okamžiku, kdy je schopný na základě signálu na výstupu OZ něco regulovat.

d) to, o čem píšeš v posledním odstavci, tomu se říká komparátor. OZ totiž vždy porovnává, čili komparuje, napětí mezi vstupy navzájem.
Na jeden vstup OZ přivedeš sledovaný signál, na druhý vstup napětí odpovídající sledované hodnotě. Když měřený signál bude proti předvolené hodnotě kladnější, výstupní napětí OZ "sklapne" k jednomu z napájecích napětí, pokud bude signál zápornější, "sklapne" výstupní napětí OZ k opačnému napájecímu napětí. Ke kterému z nich kdy, a jestli zcela, nebo bude možné vyhodnotit "o kolik" se liší sledovaná hodnota od předvolené, to záleží na tom, jak jsou zapojené součástky kolem komparátoru.
Může mít i hysterezi, kdy při překročení určité odchylky překlopí, ale pak mu nebude stačit návrat na původní hodnotu, ale až k odchylce opačné, aby sklopil zpět.

Já vím, chtělo by to obrázky, zvlášť pro ty, kdo o tom skutečně nemají žádnou představu, ale ty se i na netu dají najít v dostatečném množství a na jejich hledání či dokreslení nemám právě čas.

Já to neopsal, toto mám v hlavě, naučené. Ale moje fantazie je holt netechnickýho rázu.

Ale dík, pomohlo to.

O tom, že I a D je integrace a derivace vím, ale toto jsme v matice nikdy nebrali, tudíž vůbec netuším, co si pod tím představit. Doymslím si že integrace je vlčenení, zatímco derivace je nějaké vyjmutí, ale to je vše.

PS: tomuto ale nerozumím vůbec.

dyž měřený signál bude proti předvolené hodnotě kladnější, výstupní napětí OZ "sklapne" k jednomu z napájecích napětí, pokud bude signál zápornější, "sklapne" výstupní napětí OZ k opačnému napájecímu napětí. Ke kterému z nich kdy, a jestli zcela, nebo bude možné vyhodnotit "o kolik" se liší sledovaná hodnota od předvolené, to záleží na tom, jak jsou zapojené součástky kolem komparátoru.

Mám si to představit jako váhy? Když bude víc hmoty na pravé misce, nějaká ručka se překlopí vpravo, a opačně?

P- no sledují se třeba právě komparátorem , ten podle napěťové úrovně výstupu toho P zesilovače překlopí v tom jednom bodě (s hysterezí dvoubodě) , na který bude nastaven . Nebo můžeš výstup sledovat analogově ručkovým přístrojem - jako V,A,W,°C,S a jiné metr .

I zesilovač , no musíš nastudovat integrační-sčítací článek . Tady na tom obrázku si to představ . Je v podstatě jedno zda použiješ různě vysoké nebo různě široké pulzy , odezva na tom integračním kondíku je cca dle té sinusovky .

D-zes -tam jde o to si uvědomit , že do cesty signálu vložíš např. kondenzátor . Když přivedeš U1 tak na druhé straně kondu se objeví v podstatě to samé napětí , které se nabíjením kondu přes R na straně R zmenšuje . A po určitém času se sníží na nulu . Pak si musíš uvědomit , že to U1 tam může být setrvale , ale na výstupu článku-zesilovače se prakticky neprojeví .

Sovo, prosímtě, co že je to tam o tom kondíku? To prosím nějak rozveď.

A Hille, tomuto nerozumím:

Integrační zesilovač prostě integruje průběh napětí na vstupu, vlastně za určitou dobu (danou časovou konstantou RC obvodu) "zprůměruje" všechny změny napětí, k nimž na vstupu za tu dobu došlo. Samozřejmě, že regulační odchylka se objeví na výstupu později, než je třeba, proto se používá zejména tam, kde to zpoždění je žádoucí nebo aspoň nevadí (pomalá odezva celé regulační smyčky).

Nevím jaké máte učební osnovy, ale nebylo by rozumnější než nějaké míchání s automatizací dát radši základní zapojení s OZ (tj. inv., neinv., součtový...) ?

Automatizace je můj dalí mat. předmět.

zacinam chapat Andreu ked k nej na skolu pride takyto zazrak.

Víš, správnej učitel naučií toho, kdo má zájem, ne toho, kdo na školu už přijde s nějakým talentem, to zvládne každý blbec, učit talentovaného.

Nikdo mi nemůže upřít, že sem do tý školy poctivě chodil, a úkoly si plnil, to, že na to pár učitelů kašlalo, a nedalo nám základy, to už mi neovlivníme.

Fredy prosímtě řekni mi jakou střední studuješ.

Fredy00 píše:

WLAB píše::upset:

Bohužel ne, tak holt musíš pomoct ty.

Opravdu musí ?

Fredy00 píše:Automatizace je můj dalí mat. předmět.

Coze?! Jsem si tak nejak vzpomnel na tema regulacni smycky....

Atlan píše::lol: zacinam chapat Andreu ked k nej na skolu pride takyto zazrak.

Na CVUT nam to chodilo taky....