Forelesning nr.5 INF 1410

Like dokumenter
Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer

Forelesning nr.6 INF Operasjonsforsterker Fysiske karakteristikker og praktiske anvendelser

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer

Forelesning nr.12 INF 1411 Elektroniske systemer. Opamp-kretser Oscillatorer og aktive filtre

Forelesning nr.12 INF 1411 Elektroniske systemer

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO.

Fasit til Eksamen FY-IN 204 våren (avholdt høsten) 1998.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag eksamen inf 1410 våren 2009

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Forelesning nr.12 INF 1411 Elektroniske systemer. Opamp-kretser Oscillatorer og aktive filtre

LF - anbefalte oppgaver fra kapittel 2

Forelesning nr.8 INF 1410

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 2. 1 Strøm- og spenningsdeling. (5 poeng)

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Eksamen i Elektronikk 24. Mai Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Ny/Utsatt eksamen i Elektronikk 2. August Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

Forelesning nr.10 INF 1411 Elektroniske systemer. Felteffekt-transistorer

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

LAB 7: Operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Figur 1 viser et nettverk med et batteri på 18 volt, 2 silisiumdioder og 4 motstander.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Lab 6 Klokkegenerator, tellerkretser og digital-analog omformer

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Løsningsforslag Elektronikk 1 (LO342E) høst 2006 eksamen 1. desember, 3timer

RAPPORT. Elektrolaboratoriet. Oppgave nr.: 5. Tittel: Komparator Skrevet av: Espen Severinsen. Klasse: 14HBIELEB Øvrige deltakere: Vegard Bakken.

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars Løsningsforslag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Forelesning nr.5 IN 1080 Mekatronikk. RC-kretser

g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 3k3 )

Løsningsforslag for obligatorisk øving 1

g m = I C / V T = 60 ms r π = β / g m = 3k3

Forelesning nr.10 INF 1411 Elektroniske systemer

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Eksamensoppgave i TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO.

Forelesning nr.7 INF Kondensatorer og spoler

UNIVERSITETET I OSLO

Ny og utsatt eksamen i Elektronikk 28. Juli Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

Elektrolaboratoriet RAPPORT. Oppgave nr. 1. Spenningsdeling og strømdeling. Skrevet av xxxxxxxx. Klasse: 09HBINEA. Faglærer: Tor Arne Folkestad

Lab 7 Operasjonsforsterkere

Forelesning nr.3 INF 1410

Eivind, ED0 Ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder Individuell fremføring

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren Oppgave 1

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

UNIVERSITETET I OSLO

Oppsummering. BJT - forsterkere og operasjonsforsterkere

g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 2k5 )

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Forelesning nr.9 INF 1411 Elektroniske systemer

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Elektrolaboratoriet. Spenningsdeling og strømdeling

WORKSHOP BRUK AV SENSORTEKNOLOGI

UNIVERSITETET I OSLO.

Forelesning nr.4 IN 1080 Mekatronikk. Vekselstrøm Kondensatorer

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2008

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Théveninmotstanden finnes ved å måle kortslutningsstrømmen (se figuren under).

EKSAMEN Løsningsforslag Emne: Fysikk og datateknikk

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

Forelesning nr.8 INF 1411 Elektroniske systemer. Dioder Praktiske anvendelser

Forelesning nr.9 INF 1411 Elektroniske systemer. Transistorer MOSFET Strømforsyning

UNIVERSITETET I OSLO.

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 3

«OPERASJONSFORSTERKERE»

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2018

Forslag til løsning på eksamen i FYS1210 våren 2005 side 1. Fig.1 viser et nettverk med to 9 volt batterier og 4 motstander, - alle på 1kΩ.

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2004

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Figur 1. 1e) Uten tilkopling på inngangene A og B - Hva er spenningen på katoden til dioden D1? 1,4 volt

Transistorkretser Laboratorieeksperimenter realfagseminar Sjøkrigsskolen 15. November 2010

UNIVERSITETET I OSLO.

Forelesning nr.14 INF 1410

LF til KRETSDELEN AV Eksamen i TFE4101 Kretsteknikk og digitalteknikk

LABORATORIERAPPORT. Halvlederdioden AC-beregninger. Christian Egebakken

Forslag til løsning på eksame n FY-IN 204 våren 2002

Forelesning nr.9 INF 1411 Elektroniske systemer. Transistorer

Forelesning nr.8 INF 1411 Elektroniske systemer. Dioder

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Transkript:

Forelesning nr.5 INF 40 Operasjonsforsterker

Oersikt dagens temaer Kort historikk til operasjonsforsterkeren (OpAmp) Enkel Karakteristikker modell for OpAmp til ideell OpAmp Konfigurasjoner Mer med OpAmp detaljert modell 2

Historikk Operasjonsforsterkeren Funksjonell ble oppfunnet på 940-tallet og ar da implementert med akuumrør (radiorør) irekmåte til dagens opamp er stort sett uendret, men de fysiske karakteristikkene har endret seg Som for ørig for elektronikk har Mens Fysisk størrelse blitt mindre Effektforbruket mindre Prisen laere Påliteligheten høyere fortidens opam er ar diskrete komponenter er dagens ofte integrert med annen elektronikk 3

Enkel opamp-modell Skjematisk Siden tegnes en opamp slik ist i figur b) til høyre en opamp er en akti enhet, trengs ekstern strømforsyning, og kalibreringssignaler (figur a)) En Opamp kan ses på som en enkel forsterker og har følgende sammenheng mellom input og put (A er forsterkningen): A( ) 4

Karakteristikker til en ideel opamp En ideell operasjonsforsterker har følgende egenskaper: Input-motstanden i = Output-motstanden o =0 Spenningsforsterkningen A =- Båndbredden= Skal V 0 =0 når V =V 2, uahengig a størrelsesordenen til V Karakteristikkene er temperaturuhengige senere se hordan en irkelig opamp aiker fra den idelle 5

Enkel opamp-modell (forts) Begynner først å se på modellen med utgangspunkt i to a egenskapene til den ideelle opamp en: Ingen strøm flyter inn i input-terminalene Det er ingen spenningsforskjell mellom input-terminalene I irkeligheten går det en liten strøm (~fa), og er også en liten spenningsforskjell (mv); disse kan det som regel ses bort fra 6

Inerterende forsterker Tar igangspunkt i følgende krets for nærmere analyse: Denne konfigurasjonen kalles en inerterende forsterker 7

Inerterende forsterker (forts.) Ønsker Setter å finne utgangssignalet som funksjon a in opp KVL for kretsen: in i in i ( f f )i 0 8

Inerterende forsterker (forts.) Ved Har å bruke regelen om at begge terminalene har samme spenning får i at in i 0 nå to ligninger med to ukjente og dette gir: i in f in 9

Inerterende forsterker (forts.) Forsterkningen Ser A er gitt a forholdet mellom f og : A f på oppførselen med in =5sin(3t)mV, =4.7kΩ, f =47k Ω Dette gir =-50sin(3t)mV 0

Ikke-inerterende forsterker His Bruker inertert put er uønsket, kan man benytte en ikke-inerterende forsterker nodeanalyse for å finne som funksjon a in : a a a in f 0 ( b f ) in in

Ikke-inerterende forsterker (forts) Ser på oppførselen med in =5sin(3t)mV, =4.7kΩ, Dette f =47k Ω gir =-55sin(3t)mV Legg merke til forskjellen i forsterkning mellom inerterende og ikke-inerterende. En inerterende forsterker har A>0, mens en ikkeinerterende har A 2

Spenningsfølger En annen mye brukt konfigurasjon er spenningsfølgeren (buffer) in in 0 in Spenningsfølgeren brukes blant annet for å elektrisk isolere input fra put-signalet 3

Addisjonsforsterker Før den digitale datamaskinens tid ble operasjonsforsterkere bla. brukt til aritmetiske beregninger, dera nanet En Bruker addisjonsforsterker summerer input-spenninger KCL på node a: i i i 2 i3 Setter så opp nodespenningene a a a 2 a 3 f 0 ( 2 3 ) f 4

Subtraksjonsforsterker Som nanet tilsier, il denne kretsen subtrahere et (spennings)signal fra et annet a a b b 2 a 2 2 0 2 5

Kaskadekoblede opamp-kretser Sel F.eks Dette om opamp en er fleksibel, trengs som regel flere koblet sammen for å løse en bestemt oppgae kan man kree at put fra summasjonsforsterkeren skal ære ikke-inertert kan løses ed å kaskadekoble (ds etter herandre) en summasjonsforsterker og en inerterende forsterker 6

Kaskadekoblede opamp-kretser (forts.) Denne kan enten analyseres som to enkelt-kretser, eentuelt som en sammensatt krets Som enkelt-krets: Først adderes signalene og 2 : Deretter inerteres x : f x ( 2 ) 2 Ved å kombinere disse to får i x 2 f ( 2 ) 7

Kaskadekoblede opamp-kretser (forts.) Som sammensatt krets: Obsererer først at sammen strøm gåt gjennom og 2. Setter så opp nodeligning for c : Siden +-inngangen er koblet til jord på opamp en til høyre, er c =0 Dette gir da at 0 c 0 x x c 2 2 8

Kaskadekoblede opamp-kretser (forts.) Ønsker å finne som funksjon a og 2. Siden strøm ikke flyter inn i input-terminalene, får i at Siden a = b, gir dette at a =0 og dermed blir Ved å bruke formelen for x fra forrige side: gir dette totalt a x a a 2 0 f x 0 2 f 0 2 f ( 2 ) x 2 9

Dioder En diode er et ikke-lineært element som benyttes i mange elektroniske kretser Katode Anode Dioder benyttes blant annet i likeretter-kretser, ds kretser som gjør om en ekselstrøm til likestrøm, spenningsregulering etc En diode leder strøm i den ene retningen (anode positi i forhold til katode), og sperrer i motsatt retning (katode positi i forhold til anode). Denne egenskapen gir opphaet til nanet halleder Når dioden leder strøm, er heller ikke strøm-spenning karaktersitikken lineær, men kan for små I-V allikeel tenkes på som lineær 20

Dioder (forts) Karakteristikk for en generell diode er ist i grafen til høyre I foroer-retningen krees en spenningsforskjell før dioden begynner å lede strøm En anlig diode il ødelegges his den utsettes for en reersspenning mer negati enn breakdownspenningen; En Zener diode il ikke ødelegges om den utsettes for en reersspenning som er mer negati enn breakdown-spenningen 2

Kretser for stabile strøm og spenningskilder En a utfordringene med å lage strøm- og spenningskilder, er å sørge for at de er mest mulig ideelle eller stabile De praktiske kildene leerer en strøm eller spenning som er ahengig a spenningen oer eller strømmen gjennom dem Batterier og akkumulatorer il gradis miste enen til å leere strøm og spenning etterhert som de blir utladet Opampen kan brukes til å lage strøm- og spenningsforsyninger som kan kompensere for (ds leere mest mulig konstant strøm/spenning under følgende betingelser) Strøm/spenningskilder som lades ut Ulike laststrømmer og spenninger I andre tilfeller ønsker man å lage kretser som leerer en bestemt referansestrøm- eller spenning 22

Stabil spenningskilde Kan benytte en Zener-diode i breakdown-området som referansekilde for å leere en konstant spenning 23

Stabil spenningskilde Bruker en Zener-diode som kan laste maksimalt 75mA, og med en breakdown-spenning på 4.7V. Skal leere en utspenning på 6V, mens batteriet har en spenning på 9V Velger først ref =5 Ω slik at det ikke går for mye strøm gjennom Zener-dioden. Spenningen på +-inngangen blir da 4.3V Må deretter elge f og slik at utspenningen blir så nær 6 olt som mulig. =kω og f =276,6Ω gir =6 Siden dioden ikke er lineær, bør spenningstapet simuleres. Dette il gi en mer eksakt spenning på +-inngangen, og motstandene må justeres tilsarende 24

Stabil strømkilde En stabil strømkilde kan også designes ha den stabile spenningskilden Ved å benytte seg a regel om at det ikke flyter strøm inn i inputterminalene, il kretsen til høyre leere strøm gjennom lastmotsanden uhengig a erdien a L Strømmen gjennom L il derimot ære bestemt a spenningsfallet oer motstanden på 4.9kΩ 25