En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning.



Relevanta dokument
6. Likströmskretsar. 6.1 Elektrisk ström, I

TENTAMENSUPPGIFTER I ELEKTROTEKNIK

4 Laboration 4. Brus och termo-emk

Op-förstärkarens grundkopplingar. Del 2, växelspänningsförstärkning.

Ö 1:1 U B U L. Ett motstånd med resistansen 6 kopplas via en strömbrytare till ett batteri som spänningskälla som figuren visar.

Lösningar elektrisk mätteknik

Begrepp :: Determinanten

Föreläsnng Sal alfa

Laboration 2 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

TENTAMENSUPPGIFTER I ELEKTROTEKNIK MED SVAR

Onsdagen den 16 mars 2005, 8:00 13:00

Växelström ~ Växelström. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets

Ekvationssystem - Övningar

Högskolan Dalarna Sida 1 av 8 Elektroteknik Per Liljas

Att välja rätt strömtång (tångamperemeter) Börja med att besvara följande frågor för att få rätt strömtång (tångamperemeter) till rätt applikation.

EMK och inre resistans - tvåpolen

Sidor i boken , , 3, 5, 7, 11,13,17 19, 23. Ett andragradspolynom Ett tiogradspolynom Ett tredjegradspolynom

LABORATIONSINSTRUKTION. Mätning på dioder och transistorer

4:8 Transistorn och transistorförstärkaren.

4:4 Mätinstrument. Inledning

Elektriska kretsar - Likström och trefas växelström

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

Mätningar på solcellspanel

40 V 10 A. 5. a/ Beräkna spänningen över klämmorna AB! µu är en beroende spänningskälla. U får inte ingå i svaret.

varandra. Vi börjar med att behandla en linjes ekvation med hjälp av figur 7 och dess bildtext.

Grundläggande ellära Induktiv och kapacitiv krets. Förberedelseuppgifter. Labuppgifter U 1 U R I 1 I 2 U C U L + + IEA Lab 1:1 - ETG 1

D/A- och A/D-omvandlarmodul MOD687-31

Elektro och Informationsteknik LTH Laboration 4 Tidsplan, frekvensplan och impedanser

4:7 Dioden och likriktning.

Lab. E3 Mätteknisk rapport

8-4 Ekvationer. Namn:..

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 5 ver 1.3. Laborationens namn Mätinstrument för elinstallationer.

NYNÄSHAMNS GYMNASIUM El-programmet

Mätningar på transistorkopplingar

TENTAMENSUPPGIFTER I ELEKTROTEKNIK MED SVAR

Mät spänning med en multimeter

DIGITALTEKNIK. Laboration D173. Grundläggande digital logik

Föreläsning 2 Mer om skyddsjord.

Abstrakt algebra för gymnasister

Lennart Carleson. KTH och Uppsala universitet

Utökning av mätområdet på ett mätinstrument med LED

8-1 Formler och uttryck. Namn:.

Introduktion. Exempel Övningar Lösningar 1 Lösningar 2 Översikt

Kvalitetsarbete. Kungshöjdens förskola. Förskolor Syd Munkedals kommun Majvor Kollin Lena Klevgård Jenny Pettersson

Korrosion på sopsugsrör skyddat av offeranoder.

Föreläsningsunderlag TSIU05 Mätteknik EL/Di

Installationsanvisning. Brandlarmscentral ALPHA. Best nr Introduktion

ARCUS i praktiken lär genom att använda ARCUS. Praktikfall: Kondensatormätningar faskompensering och likspänningsmellanled.

Steg 4. Lika arbeten. 10 Diskrimineringslagen

TSTE05 Elektronik & mätteknik Föreläsning 3 Likströmsteori: Problemlösning

Elektriska kretsar - Likström och trefas växelström

Varför är jag domare. Roller och förväntningar

Bonusmaterial till Lära och undervisa matematik från förskoleklass till åk 6. Ledning för att lösa problemen i Övningar för kapitel 5, sid

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-6)

Föreläsning 1 i Elektronik ESS010

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7 hp Kurskod: HÖ1015 Tentamenstillfälle 1

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk - ETEF15

Laboration Kombinatoriska kretsar

DE FYRA RÄKNESÄTTEN (SID. 11) MA1C: AVRUNDNING

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

Magneter. En magnet har all-d en nord- och en sydände. Magneter används -ll exempelvis kompasser, magnetlås, fästmagneter.

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4-sida med valfritt innehåll.

TATA42: Föreläsning 10 Serier ( generaliserade summor )

Problem att fundera över

2E1112 Elektrisk mätteknik

1.1 Mätning av permittiviteten i vakuum med en skivkondensator

TSTE93 Analog konstruktion

OSCILLOSKOPET. Syftet med laborationen. Mål. Utrustning. Institutionen för fysik, Umeå universitet Robert Röding

Kunna beräkna medelantal kunder för alla köer i ett könät med återkopplingar. I denna övning kallas ett kösystem som ingår i ett könät oftast nod.

Laboration i Maskinelement

Exempeluppgift i Logikstyrning. 1 Inledning. 2 Insignaler och utsignaler

Semester och arbetstidsförkortning

ANDREAS REJBRAND Matematik Numeriska serier. Andreas Rejbrand, april /29

Laboration Kombinatoriska kretsar

Elektriska och elektroniska. fordonskomponenter ET035G. Föreläsning 1

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen april 2006

Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik!

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 2. Laborationens namn Växelströmskretsar. Kommentarer. Utförd den.

MENING MED LIVET? FINNS DET NÅGON

75059 Stort sorteringsset

Tentamen den 20 oktober TEL108 Introduktion till EDI-programmet. TEL118 Inledande elektronik och mätteknik. Del 1

Att ansluta en fastighet till Karlstads Stadsnät och bygga ett fastighetsnät.

GPS- och Elmöte 27 maj 2008

Se även "Bygg en solcellsdriven bil" och Solcellspaneler för leksaksdrift

Resultatnivåns beroende av ålder och kön analys av svensk veteranfriidrott med fokus på löpgrenar

Datakommunikation med IR-ljus.

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 5 april 2013

Lik- och Växelriktning

Lektion 5: Sensorer och givare. 5MT030: Automation - Lektion 5 p. 1

Viktigt att tänka på i en intervju och de vanligaste fallgroparna. som intervjuar. Ett kostnadsfritt whitepaper utgivet av Level Recruitment

Repetitionsuppgifter i Matematik inför Basår. Matematiska institutionen Linköpings universitet 2014

DEMONSTRATIONSVÄSKA Elektriska installationer

Totalt finns det alltså 20 individer i denna population. Hälften, dvs 50%, av dem är svarta.

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

3. Skiss i skala 1:1000. Visar gång- och cykelbron från sidan. 1. Skiss i skala 1:500. Visar miljön på kajen från sidan.

Positiv Ridning Systemet Arbetar min häst korrekt? Av Henrik Johansen

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta

Transkript:

F5 LE1460 Analog elektronik 2005-11-23 kl 08.15 12.00 Alfa En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning. ( Impedans är inte samma sak som resistans. Impedans är ett större begrepp där resistans ingår ). En praktisk op-förstärkare uppfyller naturligtvis inte dessa krav, men kommer i närheten av dem. Vid op-förstärkarens ingång har vi en nod med tre anslutningar. Dessa tre anslutningar kan föra tre strömmar, och summan av dessa är noll. Potentialen i denna punkt är noll, beroede på att op-förstärkaren har oändlig inimedans. Detta ger ekvationen: Uin 0 Uut 0 + I = 0 Uut = Uin I - är den ström som går in i op-förstärkaren. Det är denna ström som vi satt till att vara noll för en ideal op-förstärkare. Vill vi ha en förstärkning på exempelvis 5 ggr, så kommer alla kombinationer av och som uppfyller kravet att vara godkända. Men.. Praktiskt så måste de strömmar som går genom och vara mycket större än I -. Det är bara då som vi kan bortse från inverkan av I -. Detta kommer att sätta en övre gräns för hur stora resistanser vi kan använda. Det går inte heller att använda för små resistanser. Det blir då strömmen genom som sätter en gräns. Denna ström kommer från utgången på op-förstärkaren. En praktisk op-förstärkare kan inte leverera hur muycket ström som helst. Det kan ju också vara så att spänningsaggregatet som förser op-förstärkaren med matningsspänningar sätter en gräns för hur mycket ström som kan levereras. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 1/11

Normalt kan man använda resistanser i området 1 1000 kohm. Op-förstärkaren måste på något sätt ha reda på jordpotentialen. För den inverterande kopplingen sker det genom att + ingången är ansluten till jord. ( Om det inte finns någon refternspunkt säger man att spänningarna flyter ). Observera att här kan förstärkningen bli både större än ett och mindre än ett. Minustecknet betyder att utsignalen har motsatt tecken mot insignalen. Kallas 180 grader fasvridning. Op-förstärkaren kommer att fungera om spänningen mellan ingångarna är noll. När återkopplingen inte längre kan se till att denna spänning är noll så upphör kopplingen att fungera. Nästa grundkoppling är icke inverterande förstärkarkoppling. Potentialskillnad mellan op-förstärkarens ingångar är noll. Vidare är och seriekopplade. De är seriekopplade p.g.a. att det går samma ström genom båda resistanderna. Det går ingen ström in i op-förstärkarens ingång. Uut/ Uin beräknas sedan genom spännigsdelning. Uin Uut = + Uut Uin = + = 1 + Här ser man att förstärkningen alltid är större än ett. Informationen om var jordpotentialen finns får op-förstärkaren genom att är ansluten till jord. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 2/11

Adderare Här använder man nodanalys. Summa strömar in i nod A är noll. Nod A har spänningen noll i förhållande till jord. U1 A U 2 A U3 A Uut A + + + = 0 3 A= 0 3 3 3 Detta ger Uut = ( U1 + U 2 + U 3) Koefficienterna 3/, osv kallas ibland vikter. Om U1 har större betydelse än de andra låter man 3/ få ett stort värde. Kopplingen fungerar så länge som spänningen mellan op-förstärkarens ingångar är noll. Kopplingen kan användas i Digital till Analog-omvandlare. Då har man vanligen 8 st spänningar som adderas. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 3/11

Differansbildare. Strömmarna in i op-förstärkaren är noll. Detta ger att potentialen i punkt B kan beräknas genom spänningsdelning. De undre resistanserna ligger i serie. B = v2 + Spänningsskillnaden mella op-förstärkarens ingångar skall vara noll. Alltså är A = B. Summa strömmar in i punkt A är noll. v1 v2 + Uut v2 + + = 0 Uttrycket förenklas sedan till Uut = ( v2 v1). Det går bra att använda olika värden på,, och. Funktionen blir densamma, men uttrycket blir lindrigt sagt rörigt. Spänningsföljare. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 4/11

Uin Uut = + Uut Uin = + = 1 + Vi ändrar lite i resistansernas värden. Om blir mycket stor, så blir kvoten / liten. Om sätts till noll så blir / lika med noll. I båda fallen så blir Uut/ Uin =1. Kopplingen får nu följande utseende. Detta kallas en spänningsföljare. Ut-spänning är alltid lika med in-spänning. Denna kan användas som en buffert mellan två delar i en koppling. Exempel: Beräkna spänningen över 25 Ω resistansen. Spänningskällan har U 0 = 12 V och inre resistans = 50 Ω. Spänningen blir 4 V. Spänningen blir inte 12 V beroende på att källan har en inre resistans på 50 Ω. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 5/11

Koppla nu en spänninngsföljare mellan källan och lasten. Nu kommer Uin att bli 12 V. Det går ingen ström genom resistansen 50Ω. Spänningsföljaren har egenskapen att Uut = Uin. Detta innebär att spänningen över 25 Ω kommer att bli 12 V. Förutsättningen är att OP-förstärkaren kan leverera tillräckligt med ström. Resten av föreläsnngen bestod i att räkna några exempel för att illustrera användningen av Op-förstärkare. Exempel 1. Beräkna spänningen över 56kΩ Eftersom ingen ström går in i opförstärkarens + ingång är potentialen lika på båda sidor om 25 kω Spänningen på op-förstärkarens + ingång är 6V. Spänningsskillnaden mellan ingångarna är noll. Spännngen på op-förstärkarens minus-ingång är då också 6 V. Ingen ström genom 27 kω. Spänningen lika på båda sidor på resistansen. Alltså utspänning 6 V. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 6/11

Exempel 2. Beräkna Uut och strömmen I0. Potentialen i B är +2 V, då kommer också potentialen i A att vara +2 V. Nodanalys. 12 A Uut A + = 0 4k 8k A = 2 Detta ger Uut = - 18V I0 = ( +2- (-18))/8k I0 = 2,5 ma Observera att R= 20kΩ inte ingår i uttrycket. Denna resistans kan dock inte få vara alltför liten. Op-förstärkaren klarar inte att ge hur mycket ström som helst. Exempel 3. Beräkna I0 och Uut. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 7/11

Op-förstärkaren fungerar om A = B. Det betyder att Kirchhoffs spänningslag kan tillämpas på maskan. Det går en ström genom resistansen 2 kω genom spänningskällan 12 V och resistansen 3 kω. Antag att strömmen går medsols. Det ger ekv. I 2 k + 12 I 3k = 0 I = 2,4 ma. Detta ger potential i punkt B som är samma som i punkt B A = -2,4 V Strömmen I är samma som I0. I0 ger ett spänningsfall över resistansen 4 kω. 4k * 2,4 m = 9,6 V Spänningen i punkt A är 2,4 V, den sjunker sedan med 9,6 V. Resultatet blir att Uut = -12V Exempel 4 Beräkna utspänningen. Beräkna strömmen genom resistansen 20 kω. Hur stor är spänningen över strömkällan? Potentialerna i A och B är lika. Detta ger att potential i nod A är +5 V. Det betyder att spänningen över strömkällan är + 5V. Teckna strömmarna in i nod A. Uut 5 0,1m + = 0 Uut = 4 10k Strömmen genom 20 kω beräknas med ohms lag. 4= 20k *I0 Op-förstärkaren ger ut 0,1 ma. Strömmarna på utgången ser ut sså här: 0,1m I0 = 0,2 ma 0,1m 0,2m 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 8/11

Exempel 5 Beräkna utspänning och strömmen som går in i op-förstärkaren. Op-förstärkarkopplingen fungerar om A och B har samma spänning. B är ansluten till jord och har noll-potential. Då har även B noll-potential. Summa strömmar in i B är noll. 12 A Uut A + 2m + = 0 4k 3k Uut = -15 V Genom resistansen 6 kω går strömmen 2,5 ma Genom resistansen 3 kω går strömmen 5 ma I0 ma 5,0 ma I0 måste vara 2,5 ma med riktning in i Op. 2,5 ma 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 9/11

Exempel 6 Beräkna U1 U2 Fortfarande gäller att potentialskillnaden mellan ingångarna på op-förstärkarna skall vara noll. Detta innebär att minusingången på OPAMP U4 är V1. På samma sätt är minusingången på OPAMP U5 V2. Detta ger också spänningsfallet över. Man kan alltså beräkna strömmen genom. I = (V1 V2)/. Denna ström kommer att gå nedåt i figuren. Strömmen måste komma från OPAMP U4 och gå till OPAMP U5. På vägen passeras resistanserna, och. Utspänningen U1 U2 blir ( V1 V 2) ( + + ) Exempel 7 Koppla nu ihop exempel 6 och Differansbildare Uut = ( v2 v1) Här motsvarar v2 och v1 beteckningarna U2 respektive U1. motsvarar 2 och motsvarar 1 2 Då får man: Uut = ( U 2 U1) 1 I exempel 6 fick vi ( V1 V 2) U1 U2 blir ( + + ) Alltså blir utspänningen i det här exemplet: 2 ( + + ) Uut = ( V 2 V1) 1 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 10/11

Denna koppling kallas instrumentförstärkare. ( Triple-op-amp instrumentation amplifier ). Fördelen är att källorna V1 och V2 inte belastas. Dessa källor är anslutna till en stor resistans, nämligen inresistansen i op-förstärkarna. 2005-11-24 H:\LE1460\F\F5.doc 11/11