in t ) t -V m ( ) in - Vm

Transkript

1 1 Föreläsning 17/11 Hambley asni Komparaorn ej i Hambley) En komparaor anänds för a agöra eckne på den differeniella insignalen. Komparaorn besår a en operaionsförsärkare som aningen saknar åerkoppling eller är posii åerkopplad. En operaionsförsärkares usignal är begränsad a dess maningsspänningar V CC och V EE. De gör a max och minärde ±V m ) för usignalen är a sorleksordningen ±10 V. I figurerna 13 finns re olika komparaorkopplingar. I figur 1 isas en komparaorkoppling med nollniådeekering. De beyder a när den differeniella insignalen id = in är posii är usignalen V m och när insignalen är negai är usignalen V m. I figur 2 har man genom spänningsdelning en referenspoenial n = = V 0 Om insignalen är sörre än är usignalen V m annars är usignalen V m. in ) u in ) u Vm V m Figur 1: Komparaor med referens 0 V. I figur 3 isas en Schmirigger kallas också komparaor med hyseres). Den är lämplig a anända när insignalen har brus. Insignalen kopplas här ill den inererande ingången. Under iden 0 < < A är insignalen posii och därmed är usignalen u = V m. Åerkopplingen gör a poenialen p på den ickeinererande ingången är p = V m. Så länge insignalen är sörre än dea ärde slår ine komparaorn om. Vid idpunken A går insignalen under p och komparaorn slår om. Därmed blir usignalen V m och p = V m. Usignalen sannar i dea läge ills insignalen öersiger p. Dea sker id idpunken B. Åerigen blir usignalen

2 2 in ) V 0 2 u in ) u V m V m Figur 2: Komparaor med referenspoenial. in ) in 2 1 p u V m p u Vm Figur 3: Schmirigger. A B C D

3 3 u = V m och p = V m. Komparaorn sannar i dea läge fram ill iden C då in blir mindre än p. Begränsningar för erkliga OP Vi har hiills analysera ideala operaionsförsärkare. För dessa gäller oändlig sor inresisans oändlig sor råförsärkning A OL noll uresisans oändlig sor bandbredd För en åerkopplad ideal OP gäller p = n i p = 0, i n = 0 En erklig OP är ine lika bra som en ideal OP. De gäller a inresisansen är sor men ändlig 1 MΩ ill MΩ) råförsärkning är sor men ändlig > 50000) uresisansen är lien men ine noll 1100 Ω) bandbredden är ine speciell sor för en ickeåerkopplad försärkare en åerkopplad försärkare har sörre bandbredd än en ickeåerkopplad usignalens ampliud är begränsad sigiden för usignalen kan ine bli mindre än e iss ärde s äen om p = n kan försärkaren ge en usignal common mode signal) i p och i n är ine rikig noll I många illämpningar behöer man a häsyn ill begränsningarna. Vale a operaionsförsärkare kan ara ikig efersom begränsningarna skiljer sig mellan olika operaionsförsärkare.

4 4 Bandbredd I erkliga OP begränsas bandbredden med e lågpassfiler. Anledningen är a man ill undika insabilieer såsom oscillaioner id högre frekenser. Om i räknar med idsharmoniska signaler beyder dea a råförsärkningen mellan in och usignal för den icke åerkopplade försärkaren ges a OBS! komplexa spänningar) A OL f) = V u V in = A OL0) 1 jf/f BOL A OL 0) =råförsärkning id liksröm frekens noll) A OL f) =råförsärkning id frekensen f f BOL =bryfrekensen för råförsärkningen f=frekensen OL sår för open loop, ds ingen åerkoppling Man kan isa a för en åerkopplad försärkare se asni 14.5 i Hambley) ökas bandbredden ill f BCL = f BOL 1 βa OL 0)) Här är β = 1/A CLideal ds e genom försärkningen för den ideala åerkopplade försärkaren. För en ickeinererande försärkare är exempelis β = Den åerkopplade försärkaren har försärkningen A CL f) = A CL0) 1 jf/f BCL där A CL 0) är den åerkopplade försärkarens försärkning id frekensen noll A CL 0) = A OL 0) 1 βa OL 0) Efersom A OL 0) är mycke sor blir bandbredden för den åerkopplade försärkaren beydlig sörre än för den ickeåerkopplade. Dessuom gäller a så länge i anänder frekenser under bryfrekensen f BCL är åra formler för åerkopplade ideala OP i sor se giliga. Exempel Ickeinererande försärkare med A OL 0) = 10 5, f BOL = 40 Hz och 1 β = 1 ) = 10=försärkningen för den ideala ickeinererande försärkaren. Vi får då

5 5 f BCL = f BOL 1 βa OL 0)) = ) 400 khz. A CL 0) = A OL 0) 1 βa OL 0) = Vi har allså få en försärkning som är i sor se lika bra som den ideala OP:n för frekenser näsan upp ill 400 khz ros a bandbredden för råförsärkningen endas är 40 Hz!