Rovnice operačných zosilňovačov

Základní principy, funkce, rovnice, zapojení - t.j. vše, co byste měli vědět, než se pustíte do praktické realizace elektronického zařízení

Moderátor: Moderátoři

Zpráva
Autor
Uživatelský avatar
robos
Příspěvky: 227
Registrován: 28 pro 2017, 01:00

Rovnice operačných zosilňovačov

#1 Příspěvek od robos »

Zdravím teoretikov,

dostal som sa v tomto období v rámci práce k meraniu parametrov OZ. Študujem si dostupnú teóriu. mám snahu ísť do detailov, okrem iného odvodzujem rovnice, ktoré sú v literatúre.

Narazil som rovnice neideálneho OZ. Nedokážem ich odvodiť. Asi niečo prehliadam. Pre niekoho iného to možno bude brnkačka.

Jedná sa o rovnice zosilnenia, keď má OZ nezanedbateľný vstupný diferenciály odpor RID a keď má nejaký výstupný odpor R0. Rovnice sú uvedené v ARB 03/1982 na strane 84. Dávam sem výsek z tej strany z rovnicami.

Rozumiem, o čo ide - OZ má nejaké konečné zosilnenie A, a tým, že sú pridané odpory RID alebo R0, toto zosilnenie sa znižuje podľa tých vzorcov na A/(R1, R2, RID, R0, Rz). Vedel by niekto poradiť, ako sa k tým vzorcom došlo alebo ma odkázať na literatúru s odvodením?
Vďaka.
Přílohy
oz_neidealny.png

Uživatelský avatar
EKKAR
Příspěvky: 29689
Registrován: 16 bře 2005, 01:00
Bydliště: Česká Třebová, JN89FW21

#2 Příspěvek od EKKAR »

Asi nejlepší co česky vyšlo: https://www.databazeknih.cz/knihy/opera ... ice-173070 = Josef Punčochář - Operační zesilovače v elektronice, BEN 2005, ISBN: 80-7300-059-8
Naposledy upravil(a) EKKAR dne 02 črc 2023, 14:42, celkem upraveno 1 x.
Nasliněný prst na svorkovnici domovního rozvaděče: Jó, paninko, máte tam ty Voltíky všecky...

A kutilmile - nelituju tě :mrgreen: :mrgreen: !!!

Uživatelský avatar
HF_Tech
Příspěvky: 331
Registrován: 25 dub 2022, 02:00

#3 Příspěvek od HF_Tech »

Kniha Operační zesilovače, J.Dostál z roku 1981 nebo 2005.

Uživatelský avatar
xy1
Příspěvky: 86
Registrován: 28 led 2018, 01:00
Bydliště: Jičín

#4 Příspěvek od xy1 »

Pár stránek na dané téma je v knize POLOVODIČOVÉ PRVKY A OBVODY NA SPRACOVANIE SPOJITÝCH SIGNÁLOV (M. Seifart, ALFA Bratislava 1988) ; vztahy (ale bez odvození) jsou pak k nalezení v knihách VYUŽITIE ANALÓGOVÝCH INTEGROVANÝCH OBVODOV (Kolombert, Jurkovič, Zodl, ALFA Bratislava 1989) nebo PRAKTICKÁ ELEKTROAKUSTIKA (Smetana a kol., SNTL 1981). V těch posledních 2 knihách by možná pomohly odkazy na použitou literaturu. Přeju úspěšné bádání.

Uživatelský avatar
PavelFF
Příspěvky: 4796
Registrován: 18 úno 2008, 01:00
Bydliště: Brno

#5 Příspěvek od PavelFF »

Jsou tu 3 nebo 4 lidi dobří na teorii obvodů a matiku, co to hravě odvodí. A možná zjistí, že v obrázku a vzorečcích jsou chybky způsobené řetězem neustálého opisování z původního zdroje aniž by to někdo z redaktorů chápal.

Například se mi jako laikovi moc nezdá ten druhý obrázek: Výstupní odpor R0 je zapojen uvnitř zpětnovazení smyčky, takže se přece neprojeví.

Uživatelský avatar
robos
Příspěvky: 227
Registrován: 28 pro 2017, 01:00

#6 Příspěvek od robos »

Ahojte,

vďaka zatiaľ za odpovede. Knihy od Dostála aj Punčocháře mám k dispozícii k štúdiu, skúsim ich znovu prejsť, ale nevidel som to tam.
Aspoň som konečne trochu preskúmal knihy od Jurkoviča a Zodla a vidím, že sú dosť zaujímavé a mám ešte čo študovať :)
Pár zaujímavých článkov k tranzistorovým OZ je aj od Mirtesa a Dostála v Sdělovací technice v 60-tych rokoch. Ale tie vzorce som tam nenašiel.

K tým chybám vo vzorcoch - áno, v tom ARB 03 1982 sú aj chyby. Prípadne vznikli chyby vadou pri skenovaní, kedy sa symbol = zmenil na - (vzorec 29). Asi pol hodinu som si lámal hlavu nad triviálnym vzorcom, než som prišiel na to, že "mínus" je zle naskenované "rovná sa" :)

Večer sa k tom vrátim a skúsi prehľadať čo mám. Odvodiť to nie je taký problém, len treba pochopiť základnú myšlienku. A tá mi asi uniká. Ostatné vzorce v tom ARB som v pohode odvodil.

Uživatelský avatar
robos
Příspěvky: 227
Registrován: 28 pro 2017, 01:00

#7 Příspěvek od robos »

PavelFF píše: Například se mi jako laikovi moc nezdá ten druhý obrázek: Výstupní odpor R0 je zapojen uvnitř zpětnovazení smyčky, takže se přece neprojeví.
Máš pravdu, R0 nebude mať vplyv, ale len v prípade, keď zosilnenie samotného OZ bude nekonečno (veľmi veľké). Ani RID sa v tomto prípade neprejaví na zosilnení.

V tých vzorcoch sa počíta s tým, že OZ má konečné (malé) zosilnenie, potom sa vplyvy R0 a RID prejavia. Toto som si potvrdil aj simulátore - použil som OZ so zosilnením 10 a výstupné napätie sa menilo, keď som pridal R0.
Naposledy upravil(a) robos dne 02 črc 2023, 15:35, celkem upraveno 1 x.

Uživatelský avatar
PavelFF
Příspěvky: 4796
Registrován: 18 úno 2008, 01:00
Bydliště: Brno

#8 Příspěvek od PavelFF »

Je chvályhodné, že se to snažíš pochopit.

Punčochář ml. - to byl panečku teoretik, ten si ve vzorečcích liboval. Snad jedno celé modré číslo Amara bylo plné jeho výpočtů - a já, tehdy mladý bastlíř, chtěl mít v časopisu hlavně ověřená funkční schémata :)

Pro návrh nebo úpravu zapojení jsem vždy vystačil s idealizovaným modelem OZ. K pochopení funkce to je mnohem lepší než si to komplikovat parazitními vlivy.

Dnešní OZ mají tak velké vstupní odpory, že není problém zvolit odporovou síť tak, aby se znatelně neprojevily. Pak máme např. ještě napěťovou nesymetrii a kmitočtovou závislost (rychlost přeběhu), které mají obvykle mnohem větší vliv na návrh než konečný vstupní odpor OZ. :)

Uživatelský avatar
PavelFF
Příspěvky: 4796
Registrován: 18 úno 2008, 01:00
Bydliště: Brno

#9 Příspěvek od PavelFF »

robos píše:V tých vzorcoch sa počíta s tým, že OZ má konečné (malé) zosilnenie, potom sa vplyvy R0 a RID prejavia. Toto som si potvrdil aj simulátore - použil som OZ so zosilnením 10 a výstupné napätie sa menilo, keď som pridal R0.
Asi ano. Jak vidno, já ten vzoreček už ani nepochopil.
Ale zesílení otevřené smyčky 10 nebo třeba 100 je režim, který snad není žádoucí. Ve stejnosměrném režimu to nenastane nikdy. Ve střídavém to nastat může, ale tam zase "stejnosměrné" vzorečky asi nebudou fungovat.

Uživatelský avatar
samec
Příspěvky: 3692
Registrován: 19 pro 2017, 01:00

#10 Příspěvek od samec »

robos píše:Vedel by niekto poradiť, ako sa k tým vzorcom došlo alebo ma odkázať na literatúru s odvodením?
Veď sú to len Kirchhoffové zákony, Ohmov zákon, vzorec pre zosilnenie samotného OZ a úprava vzorcov zo základnej školy.

Uživatelský avatar
PavelFF
Příspěvky: 4796
Registrován: 18 úno 2008, 01:00
Bydliště: Brno

#11 Příspěvek od PavelFF »

Tak se předveď.

Uživatelský avatar
Olchor
Příspěvky: 1513
Registrován: 18 lis 2009, 01:00
Bydliště: Blansko

#12 Příspěvek od Olchor »

Jako teorie dobrý, ale v praxi jsem se nikdy nesetkal s potřebou tohle počítat. Zesílení OZ má kus od kusu hodně velký rozptyl, ostatně často se v katalogu uvádí jen formou ≥10⁵ a podobně. Zapojení, kde by tohle hrálo roli je špatně navržené.

Uživatelský avatar
asdf
Příspěvky: 64
Registrován: 06 říj 2022, 02:00

#13 Příspěvek od asdf »

Zkoušel jsem spočítat ten obr. 7 (teda bez těch škrtnutých odporů, jen s R1, R2 a Ri) a vyšlo mi zesílení celého obvodu:

Uo/Ui = - R2 / [ R1 + 1/A * ( R1 + R2 + R1*R2/Ri ) ]

Ten vzoreček (23) v tom bohužel nikde nevidím.

Uživatelský avatar
samec
Příspěvky: 3692
Registrován: 19 pro 2017, 01:00

#14 Příspěvek od samec »

Či to nebude tým, že vzorec (23) nie je Uo/Ui, ale Uo/Uid, kde id znamená input diferen... teda nie vstup celého obvod, ale len vstupy OZ.

Uživatelský avatar
robos
Příspěvky: 227
Registrován: 28 pro 2017, 01:00

#15 Příspěvek od robos »

Trochu vysvetlenia z mojej strany.

->PavelFF: vidím, že operákom rozumieš celkom dobre :) Je pravda, dnes sú dokonalé OZ a v 99% prípadov sa netreba zaoberať parazitami. Ja som to 1% prípadov, kedy musím. Moja úloha je zmerať offset okolo 1 uV a prúdy do vstupov okolo 1 pA (CMOS technológia, tie pA prúdy tečú do ochrannych diód).

Vstupný a výstupný odpor nemusím merať, ale študujem to zoširoka, narazil som na tieto vzorce, nedá mi to spať :) Naozaj nejaký Ro dnes netreba uvažovať, tie vzorce sú poplatné dobe 60-tych rokov.

->Samec: máš pravdu a hneď dvakrát. Áno, ten vzorec je pomer Uo/Uid, nie pomer Uo/Ui. Tým, že sa nájde Uo/Uid (závislý na okolitých rezistoroch), tým sa prepočíta zosilnenie A, ktoré bude znížené kvôli tým odporom. V článku je aj príklad: OZ má zosilnenie A = 1000, a Rid=300k. Potom z toho vzorca sa vypočíta akoby nové A operáku, znížené vplyvom rezistorov. V danom prípade im vyšlo nové A = 870.
Máš pravdu aj v tom, že sú to len Kirchhoffove zákony a jednoduché úpravy. Ale skús to odvodiť ;) Napr. je zaujímavé, že vo vzorci 25 vôbec nevystupuje R1. Možno chyba vo vzorcoch... Skúsim niečo odsimulovať, a uvidím, či dostanem rovnaké výsledky ako z tých vzorcov. Tým ich aspoň overím.

->asdf: ja som odvodil iný vzorec, ale tiež mi to nevyšlo správne. Tvoj vzorec je asi dobrý, ale je to pre Uo/Ui. Má to byť vzorec pre Uo/Uid.

Odpovědět

Zpět na „Teorie“