Download - 2016.09.27 d operasjonsforsterker fagstoff av sven åge eriksen Operasjonsforsterker - analog elektronikk - Sven Åge Eriksen Fagskolen Telemark analog elektronikk op-amp opamp electronic

OperasjonsforsterkerOperasjonsforsterker

Sven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark, e-Sven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark, e-mail: . mail: . [email protected], , tlf: 416 99 304tlf: 416 99 304

mailto:[email protected]

OperasjonsforsterkerOperasjonsforsterker

Sven Åge Eriksen, Fagskolen TelemarkSven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark

Mål: Studentene skal kunne gjøre rede for hvordan OP-AMP fungerer og forstå og beregne ulike koblinger med denne.

OperasjonsforsterkerOperasjonsforsterkerIDEEL operasjonsforsterker IDEEL operasjonsforsterker har: har:

Uendelig Uendelig inngangsmotstandinngangsmotstand

Ingen utgangsmotstandIngen utgangsmotstandUendelig stor Uendelig stor

forsterkningforsterkningForsterker både AC og DCForsterker både AC og DCUendelig stor båndbredde Uendelig stor båndbredde

Sven Åge Eriksen, Fagskolen TelemarkSven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark

OperasjonsforsterkerOperasjonsforsterkerVirkelig operasjonsforsterker har Virkelig operasjonsforsterker har f.eks: f.eks:

Inngangsmotstand lik 10MInngangsmotstand lik 10MΩΩUtgangsmotstand lik 50Utgangsmotstand lik 50ΩΩForsterkning lik 100kForsterkning lik 100kBåndbredde 1 MHzBåndbredde 1 MHzHar en liten krypstrøm på Har en liten krypstrøm på inngangene inngangene Sven Åge Eriksen, Fagskolen TelemarkSven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark

Hva betyr egenskapene til en operasjonsforsterker i praksis ?

Uendelig inngangsmotstandIngen utgangsmotstandUendelig stor forsterkningForsterker både AC og DCUendelig stor båndbredde

Sven Åge Eriksen, Fagskolen Telemark

A=Uendelig, Rin = Uendelig Ω, Rut= 0 Ω,

En operasjonsforsterkere en en spenningskontrollert spenningskilde:


(Til info: En transistor er en strømstyrt strømkide)

En opersjonsforsterker har egen spenningsforskyning på +Vs og –Vs. Typsk verdi for spenningsforskyning er +15VDC (bein 7) og -15VDC (bein 4). Strømmen ut på lasten fra utgangen (bein 6) kommer altså fra den egne spenningsforskyningen.




Ved spenningsforskyning på +15VDC (bein 7) og -15VDC (bein 4) vil maks spenning på utgangen bli maksimum ca 14,3 V



Oppgave: Hva kan maks spenning bli på utgangen hvis Supply voltage er maksimum iht anbefalingene i databladet over ?

Eksempel på tekniske data på operasjonsforsterkere av type 741, TLC271 og LMC660:


Eksempler på forskjellige utseende på operasjonsforsterkere:



Inverterende forsterker: U ut = - U inn * RF/R1

Eksempel 1: Operasjonsforsterker brukt til spenningsregulator:


Eksempel 2: Operasjonsforsterker brukt til audiomikser:Summerende inverterende forsterker


Eksempel 3:Operasjonsforsterker brukt til DAC, Digital to Analog ConvertionSammenlikn funksjonen her med det binære tallsystemet og titallsystemet !

Eksempel 4:Operasjonsforsterker koplet som spenningsfølger som konverterer signalet fra 4-20 mA til 1-5 VDC :


Eksempel 4:Summerende forsterker:


Eksempel 5:Temperaturregulering med NTC-motstand og OP-AMP:

http://img.gfx.no/187/187015/i_187015-564x376.jpg


Eksempel 5:Temperaturregulering med NTC-motstand og OP-AMP:Denne kretsen benytter seg av NTC motstand, som ved 25 °C har en resistans på 15kΩ. Hjernen til termometeret vårt er en operasjonsforsterker, også kalt OP-Amp.



Operasjonsforsterkeren har to innganger. En ikke-inverterende (+) og en inverterende inngang (-). Når resistansen i NTC motstanden er liten, er spenningen på den ikke-inverterende inngangen lavere enn den inverterende inngangen. Spenningen på utgangen vil da være omtrent null, og transistoren vil ikke lede.


Eksempel 5:Temperaturregulering med NTC-motstand og OP-AMP:Når resistansen i NTC motstanden er stor, vil spenningen på den ikke-inverterende inngangen være større enn på den inverterende inngangen. Da blir utgangen omtrent 24 V, og transistoren leder. Når transistoren leder, vil det gå strøm igjennom releet og lysdioden. Dette fører til at kontaktene på releet legger seg inn, og lysdioden vil lyse. Ved hvilken temperatur (20-30 °C) dette skal skje, velger man med potensiometeret.

Øvingsoppgave: Hva slags operasjonsforsterkerkopling er dette ?Hvilken formel gir forsterkningen ?Hvilken funksjon har R3 ?Hvor er inngangen ?Hvor er utgangen ?Regn ut forsterkningen !


Øvingsoppgave: Forklar hvordan denne kretsen virker.Hvilken funksjon har operasjonsforsterkeren ?Hvilken funksjon har motstanden på 250 Ω ?


Øvingsoppgave løsning: Forklar hvordan denne kretsen virker: Hvilken funksjon har operasjonsforsterkeren ? Operasjonsforsterkeren fungerer som en spenningsfølger som tåler høyere last på utgangen.Hvilken funksjon har motstanden på 250 Ω ? Motstanden gjør om 4-20 mA til 1-5 V.



Hvordan er en operasjonsforsterker bygget opp med 741-type, BJT:


Hvordan er en operasjonsforsterker bygget opp med 741-type, CMOS:


Vanlige koplingstyper av operasjonsforsterkere:

1. Komparator2. Inverterende forsterker3. Ikke inverterende forsterker4. Inverterende summerende forsterker5. Ikke inverterende summerende forsterker6. Differensial forsterkerkopling7. Spenningsfølger / buffer / galvanisk skille8. Matematiske funksjoner og filter


1. Komparator

Utgang er høy eller lav, avhenging av om minusinngangen er høyere eller lavere enn plussinngangen.


2. Inverterende forsterker:


2. Inverterende forsterker, hvordan regne ut formelen for forsterkning:


2. Virtuell jord:

Virtuell jord betyr at begge inngangene har tilnærmet lik spenning:


3. Ikke inverterende forsterker:


4. Inverterende summerende forsterker:


5. Ikke inverterende summerende forsterker:


6. Differensial forsterkerkopling:


7. Spenningsfølger / buffer / galvanisk skille :


8 a. Matematiske funksjoner:


8 b. Operasjonsforsterker brukt til aktivt høypassfilter og lavpassfilter: