8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
1/24
CAPITOLUL I.
NOTIUNI GENERALE
Clasificarea amplificatoarelor
Un amplificator consta in unul sau mai multe etaje de amplificare. Ele se pot clasifica dupa
urmatoarele criterii.
Dupa natura semnalului amplificat
o amplificatoare de tensiune;o amplificatoare de curent;o amplificatoare de putere.
Primele doua categorii au la intrare semnale electrice de amplitudini relativ mici, fiind denumiteamplificatoare de semnal mic. Cea de a treia categorie de amplificatoare trebuie sa furnizeze la iesireputeri mari (cel putin de ordinul atilor! cu un randament acceptabil; ele lucreaza aproape de posibilitatile
lor ma"ime in ceea ce priveste puterea disipata si de aceea se numesc amplifacatoare desemnal mare.
Dupa tipul elementelor active folosite
o amplificatoare cu tuburi electronice;o amplificatoare cu semiconductoare;o amplificatoare cu circuite integrate (operationale!;o amplificatoare magnetice.
Dupa valoarea benzii de frecveta a semnalelor amplificate
o amplificatoare de curent continuu # amplifica semnale incepand cu frecvente f $ % (curentcontinuu!;
o amplificatoare de audiofrecventa (joasa frecventa! # amplifica semnale in banda audibila,intre &% 'z si &% )z;
o amplificatoare de radiofrecventa (inalta frecventa! # pentru semnale cuprinse intre &% )zsi *% +)z;
o amplificatoare de foarte inalta frecventa # pentru frecvente cuprinse intre *% si *%% +)z.
anda amplificatoare este cel putin egala cu cea a semnalelor redate.
Dupa latimea benzii de frecventa amplificata
o amplificatoare de banda ingusta (-*% )z!;o amplificatoare de banda larga (de videofrecventa! ,avand o gama de frecvente amplificate
cuprinse intre cativa )erti (teoretic %'z! si /+)z (teoretic 0+)z!.
Dupa tipul cuplajului folosit intre etaje
o amplificatoare cu cuplaj 1C;o amplificatoare cu circuite racordate;
2
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
2/24
o amplificatoare cu cuplaj prin transformator;o amplificatoare cu cuplaj rezistiv (cu cuplaj galvanic curent continuu!.
3e obicei un amplificator apartine simultan mai multor categorii de clasificare. 3e e"emplu unamplificator de tensiune dintr4un receptor radio poate fi un amplificator de tranzistoare, de audiofrecventa,de semnal mic, de banda ingusta, cu cuplaj 15.
Parametrii amplificatoarelor
Performantele amplificatoarelor se e"prima prin anumite caracteristici sau parametri. +arimilefundamentale caracteristice pentru functionarea unui amplificator sunt 6
o coeficientul de amplificare (amplificarea propriu4zisa!;o caracteristicile amplitudine 4 frecventa si faza 4 frecventa;o distorsiunile;o raportul semnal zgomot;o gama dinamica;o sensibilitatea.
Coeficientul de amplificare (amplificarea propriu-zisa)
7mplificarea este cea mai importanta marime caracteristica a unui amplificator. Ea reprezinta raportuldintre o marime electrica de la iesirea amplifacatorului si marimea corespnzatoare de la intrare. 8n functiede natura acestei marimi electrice se pot defini6
o amplificarea in tensiune6
7U $ies
in
U
U (2.2!
o amplificarea in curent6 78 $
ies
in
I
I (2.&!
o amplifacarea in putere6
7P$ies
in
P
P (2.*!
3eoarece semnalul de iesire poate fi defazat fata de cel de intrare, inseamna ca amplificarea intensiune si cea in curent sunt numere comple"e, avand un modul l7l si o faza ; amplificarea in putereeste in numar real deoarece puterea este o marime scalara.
5a un amplificator cu mai multe etaje, amplificarea totala este egala cu produsul amplificarilorfiecaruietaj. 8ntr4adevar se observa ca, de e"emplu la amplificatoarele cu * etaje 6
7U $ies
in
U
U $
&
in
U
U9
*
&
U
U9
*
iesU
U$ 2uA 9 &uA 9 *uA . (2.:!
&
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
3/24
Uintr U& U* Uies
1s (ig. 2.2!
d? $ &% logies
in
U
U ; uA >=p? $ ln
ies
in
U
U (2./!
o iA >d? $ &% logies
in
I
I ; iA >=p? $ ln
ies
in
I
I (2.0!
o pA >d? $ 2% logies
in
P
P ; pA >=p? $ ln
ies
in
P
P (2.@!
unde6 2=p $ A.0A0 d
Caracteristica amplitudine - frecventa
8n cazul unui amplificator ideal, un semnal de amplitudine constanta si de diferite fercvente, aplicatla intrare este redat la iesire tot cu amplitudine constanta (marita ca valoare! aceeasi pentru toatefrecventele. 8n cazul ampificatoarelor reale, amplitudinea semnalelor de diferite frecvente de la iesire nu
mai este constanta, fiind mai mica spre capetele benzii (la frecventele inferioare si la cele superioare!datorita urmatoarelor cauze6o elementele reactive din circuit (condensatoare, bobine!, care prezinta reactante ce variaza
in functie de frecventao factorii de amplificare (B, ! ai tranzistoarelor depind de frecventa (peste o anumita valoare
a frecventei!3ependenta amplificarii de frecventa este caracterizata prin curbele de variatie cu frecventa
modulului si, respectiv a fazei amplificarii, deoarece amplificarea este un numar comple".
Curba ( !A A f= se numeste caracteristica amplitudine frecventa. > >~
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
4/24
%
log A
A
%d 2 (4*d! %.@%@
%
if sf f3ependenta de frecventa a amplificarii (caracteristica amplitudine4frecventa! (ig. 2.&!
Distorsiunile
1eproducerea ine"acta a semnalului de iesire fata de cel de intrare, fie datorita variatiei cu frecventafie a unor frecvente noi introduse, poarta numele de distorsiuni. 3upa tipul lor distorsinumile sunt6
o distorsiuni ale amplitudinii in functie de frecventa;o distorsiuni ale fazei in functie de frecventa;o distorsiuni armonice;o distorsiuni de intremodulatie.
Primele doua categorii se numesc distorsiuni de frecventa sau liniare, iar ultimele doua categorii se
numesc distorsiuni neliniare. 3istorsiunile de frecventa sunt foarte importante in etajele de semnal mic.
3istorsiunile amplitudunii in functie de frecventa # redau abaterile caracteristicii reale de la
caracteristica ideala si se evalueaza cantitativ prin relatia6%
( !A fM
A= (2.A!
Unde 6 + # factorul de distorsiuni de amplitudine;
%A 4 amplificarea la frecvente medii;
( !A f 4 amplificarea la o anumita frecventa Df D.
anda de frecventa a unui amplificator este domeniul de frecvente cuprinse intre o frecventa limita
supperioara sf si o frecuenta limita inferioara if , a caror amplitudine reprezinta2
%,@%@&
= din
amplitudinea frecventelor medii. 5a aceste frecvente amplificarea scade cu * d fata de %A (amplitudineafrecventelor medii!.
:
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
5/24
3istorsiunile de faza 4 reprezinta abaterile faza 4 frecventa fata de caracteristica unui
amplificator ideal (o dreapta de ecuatie kf = !. 3atorit neliniaritatii caracteristicii de perceptie auditivaumana, ele sunt mai putin importante in audio frecventa, dar sunt foarte importante in amlificatoarele devideofrecventa.
% f
3ependenta de frecventa a amplificarii (caracteristica faza4fracventa! (ig. 2.*!
3istorsiunile neliniare armonice # constau in acele deformari ale semnalului de la iesireaunui amplificator, care sunt produse de caracteristicile elementelor neliniare6 tuburi electronice,tranzistoare, miezuri magnetice.
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
6/24
3istorsiunile nelinire sunt foarte importante in amplificatoarele de putere(de semnal mare!.
cI cI
BEU % f
t
7paritia distorsiunilor neliniare intr4un etaj amplificator cu tranzistor . (ig. 2.:!
Raportul semnal/zgomot
1eprezinta raportul intre tensiunea de iesire produsa de semnalul amplificat si tensiunea dezgomot propriu. ensiunea de zgomot a unui amplificator este semnalul aleator (cu variatia )aotica intimp! produs de elementele componente ale amplificatorului, rezistoare, tranzistoare, datorita structuriidiscontinue a curentului electric. Ea se masoara la iesirea amplificatorului, scurtcircuitand bornele sale deintrare si poate fi redata si prin tensiunea ec)ivalenta de zgomot de la intrarea amplificatorului. 7ceastareprezinta valoarea tensiunii de intrare care ar crea la iesire tensiunea proprie de zgomot. Pentru casemnalul de intrare sa nu fie perturbat in mod suparator de zgomot este necesar ca el sa depaseasca de un
numar de ori nivelul zgomotului, deci sa se realizeze un anumit raport semnalzgomot. 5a un amplificator cu mai multe etaje zgomotul provine, mai ales, din circuitul de intrare si dinprimul etaj. Ggomotele provin din rezistoare, din elemente active si se pot datora si unor cauzeconstructive6 filtrarea insufucienta a tensiunii de alimentare, creanare necorespunzatoare a circuitelor etc. Haloarea raportului semnalzgomot se reda sub forma 6
raportul semnalzgomot $&%log sies
zin
U
U . (2.22!
0
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
7/24
ama dinamica
1eprezinta raportul intre semnalele de prutere ma"ima si cel de putere minima pe care le poatereda amplificatorul. =ivelul semnalului amplificat este limitat superior de catre etajul final si inferior deraportul semnalzgomotal amplificatorului. 3e retinut ca amplificatoarele la care nu se iau precautiispeciale pot reduce gama dinamica a unui program.
!ensibilitatea
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
8/24
o au o impedanta la intrare teoretic infinita, practic foarte mare; in consecintacurentul de intrare in 7K este teoretic %, practic foarte mic;
o au o deriva a tensiunii nula (un apare semnal la iesire in absenta semnalelor deintrare!;consecinta este ca tensiunea de decalaj de intrare (care ar trebui aplicatapentru a anula deriva! este nula;
o au impedanta de iesire teoretic egala cu %, practic foarte mica; in consecintavaloarea tensiunii de iesire nu depinde de rezistenta de sarcina;
o amplificarea in bucla desc)isa este teoretic infinita, practic e"trem de mare, ceeace ducce la consecinta ca diferenta de tensiune intre cele doua intrari sa fie nula.
"mplificatorul operational inversor
1&
8r82 12
8iI
7
H2 J
H%
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
9/24
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
10/24
H& I
Hn H%
7mplificator operational inversor sumator (fig.2.@!
8n cazul in care la intrarea inversoare se alpica mai multe tensiuni, prin intermediul unorrezistente, la iesire se obtine un semnal in antifaza, proportional in modul cu suma lor. 7plicandprima teorema a lui irc))off in jurul nodului 7 (fig. 2.0! se obtin relatiile urmatoare6
irn IIIII =++++ !...( &2 (2.&/!
%=iI ;R
VIr
%= ;k
k
kR
VI =
(2.&0!
R
V
R
Vn
k k
k %
2==
(2.&@! Presupunand, pentru amplificare, RRRR n ==== ...&2 rezulta6
=
=n
k
kVV
2
%
(2.&A!
"mplificatorul operational neinversor
1&
7 J
8iI
H2 12 H%
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
11/24
2&2
% 9RRR
VV
A +=
(2.&-! 3ar, deoarece 7$ , atunci %% ==VVA , deci 2VVV BA == ( 2V reprezinta tensiunea
de intrare!. 8n acest caz6&2
%2
RR
VV
+= .
(2.*%! =otand 6
2
&
2
&2
2
%2
R
R
R
RR
V
VA +=
+==
+ (2.*2!
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
12/24
DDDD
%R
RR
VVA
+
= (2.*:!
8n jurul nodului 2B aplicand prima teorema a lui irc))off, obtinem6
%...*&2 ==++++ in IIIII (2.*/!
in care62
22
R
VVI
B
=
. .
n
Bn
n
R
VVI
=
8nlocuind obtinem62
2
R
VV B IFIn
Bn
R
VV $ %. (2.*0!
Presupunand pentru simplificare6 RRR n=== ...2 , obtinem6
B
n
k
k nVV =
=2 (2.*@!
dar6 DDDD
%R
RR
VVVAB +
== (2.*A!
deci6 DDDD
H %n
2L
L RRR
Vn
+=
= (2.*-!
daca6 1DI1DD$n1D
=
=n
2L
L% HV (2.:%!
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
13/24
: J
2*
& I
/
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
14/24
%2>u (2.:&!3eci rezulta si 6 %2 >iu (2.:*!
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
15/24
7stfel curentul 2I are e"presia6
2
222
R
uuI
i
=
(2./&!Curentul &I are e"presia6
&
*2&
R
uuI
i=
(2./*!
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
16/24
12 82 8iU2 J
U2i
U*U&i I
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
17/24
dt
duC
R
u *&
2
2 =
(2.0-! 3eci6
2&2
* 2u
CRdt
du
(2.@%! 1especrtiv6
dtuCR
u 2&2
*
2
(2.@2! 3in relatia 2.@2 se constata ca regulatorul automat cu sc)ema din figura 2.2& realizeaza o legede tip 8, intrucat e"presia 2.@2 corespunde relatiei de definitie a unei legi 8 de forma6
dtaT
c
i
=2
(2.@&!
3in e"presiile 2.@2 si 2.@& rezulta ca pentru sc)ema considerata 6
&2CRTi = (2.@*!
o &btinerea legii de tip proportional-integral P#
Pentru obtinerea acestei legi, in circuitul reactiei negative din figura 2.22 trebuie introdusa, pelanga rezistenta &R , capacitatea &C rezultand urmatoarea sc)ema6
U1& UC&
1& C&
8& 12
U2 82 U2i 8i J
U*I
U&i
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
18/24
8ar daca tensiunea &Ru in rezistenta &R are e"presia6
2&& IRuR = (2.@/! 8nsumand tensiunile &Cu si &Ru se obtine diferenta tensiunilor de la bornele circuitului dereactie, respectiv6
==+= dtIC
IRuuuuCRi
&&&&&&*2
2
(2.@0!
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
19/24
o &btinerea legii de tip proportional ' derivativ PD
Pentru obtinerea acestei legi, in circuitul de intrare trebuie introduse in paralel o rezistenta 2R sio capacitate 2C , rezultand sc)ema urmatoare6
12 821 8& 1&
82 + 8i J
U2C2 8C2
U* I
UC2 U&i
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
20/24
7ceasta e"presie atesta faptul ca sc)ema 2.2: realizeaza o lege de reglare P3, intrucat aceastae"presie corespunde relatiei ce defineste legea P36
+=+=+=
dt
daTaK
dt
daTKaKccc
D
RDRRDP
(2.-%!1ezulta 6 22CRTd = (2.-2!
o &btinerea legii de tip proportional-integral-derivativ P#D
Pentru obtinerea acestei legi circuitul de intrare trebuie sa aiba aspectul urmator6
12 1& C& 821 8&
82 U2i 8i J C2 U* 82c I
U&i
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
21/24
++
+=
dt
duCRdtu
CRu
CR
CR
R
Ru
2222
&&
2
&&
22
2
&*
22
(2.-:! E"presia 2.-& atesta faptul ca sc)ema din figura 2.2/, realizeaza o lege de reglare de tip P83,intrucat aceasta e"presie corespunde relatiei care defineste legea P836
++=
dtda
Tdta
T
aKcd
i
R
2
(2.-/!
CAPITOLUL V.
NORME DE PROTECTIA MUNCII
2. iecare om al muncii este obligat ca, Nnainte de folosirea mijloacelor individuale de protecOie, s
verifice lipsa defectelor e"terioare, curOenia lor, marcarea tensiunii la care este permis utilizarea precum
Qi dac nu s4a depQit termenul de menOinere a caracteristicilor electrice.
&. 7rt.*A&/6 7mestecul acizilor se face turnRnd pe cel mai concentrat Nn cel mai diluat4
*. 7rt.*/*-6 5a e"ploatarea bilor cu conOinut acid se va evita contactul soluOiilor cu pielea
:. 7rt.*0@06 Comenzile de pornire Qi oprire a lucrrilor se vor face de ctre Qeful de lucrare, Qi tot el
va conduce probele.
/. 7rt.*0A-6 Cablurile mobile de legtur se vor controla Nnainte de punerea sub tensiune
0. 7rt.*0--6 Este interzis modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.
@. 7rt.*@&%6
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
22/24
*. 3urata de acOiune a curentului electric. 3ac durata de acOiune a curentului electric
este mai mic de %,%2 efectul nu este periculos;
:. Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situaOii sunt cele Nn
care curentul electric trece printr4un circuit Nn care intr Qi inima sau locuri de mare
sensibilitate nervoas (ceafa, tRmpla etc.!
/. Halorile curenOilor care produc electrocutarea. 7cestea se pot calcula simplu cu
legea lui K)m6R
UI = unde 1 este suma rezistenOelor din circuit. 4valoarea limit
a curenOilor nepericuloQi sunt 2%m7 curent alternativ Qi /%m7 curent continuu.
Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa Nn6
ElectroQocuri Qi electrotraumatisme. CRnd valoarea intensitOii curentului electric este mai
mic de 2m7, nu se simte efectul Qocului electric. 5a valori mai mari de 2%m7 curent alternativ se produc
comoOii nervoase Nn membre; contracOiile muQc)ilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub
tensiune s se fac greu. Peste valoarea de 2%m7 se produce fibrilaOia inimii Qi oprirea respiraOiei.
Electrotraumatismele se datoreaz efectului termic al curentului electric Qi pot provoca orbirea,
metalizarea pielii, arsuri.
Cositorirea Qi lipirea se fac Nn locuri special amenajate Qi prevzute cu sisteme de ventilaOie
corespunztoare.
7rt.*@0%6 ile de cositor pot fi izolate termic astfel NncRt temperatura elementelor e"terioare s nu
depQeasc */ grade Celsius
7rt.*@026
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
23/24
&*
8/13/2019 Despre Amplificatoare Operationale
24/24