niedziela, październik 13, 2024

 Wejściowe prądy polaryzacji

    Do wyprowadzeń wejść wzmacniacza operacyjnego wpływa (lub z nich wypływa, w zależności od typu wzmacniacza operacyjnego) niewielki prąd IIB, nazywany prądem polaryzacji, który jest definiowany jako połowa prądu wpływającego do obu wejść zwartych ze sobą (oba prądy wejściowe są w przybliżeniu jednakowe; są to po prostu prądy baz lub bramek tranzystorów wejściowych).

- Najlepsze, Automatyczne wyłączniki światła do Twojego mieszkanaia: www.eledo.pl - sklep.eledo.pl - Luno5 czarny mniejszy -

Ogólnie rzecz biorąc, można zaniedbać wpływ prądu polaryzacji na pracę układu ze wzmacniaczem operacyjnym, jeśli jest to wzmacniacz z tranzystorami polowymi w stopniu wejściowym, lecz nie można tego zrobić, jeśli stopień wejściowy wzmacniacza operacyjnego wykonano z użyciem tranzystorów bipolarnych. Znaczenie wejściowego prądu polaryzacji polega na tym, że jego przepływ powoduje powstawanie spadku napięcia na rezystorach sprzężenia zwrotnego, na rezystorach ustalających punkt pracy tranzystorów wejściowych oraz na rezystancji źródła sygnału. Stopień, w jakim wpływa to na ograniczenie wartości rezystancji stosowanych rezystorów zależy od wartości wzmocnienia układu dla napięć stałych oraz od wartości dopuszczalnej zmiany napięcia wyjściowego układu.

Prądy polaryzacji wzmacniaczy operacyjnych z obwodami wejściowymi wykonanymi z użyciem tranzystorów bipolarnych osiągają wartości rzędu nanoamperów lub mniejsze oraz wartości rzędu kilku pikoamperów (10-6 mA) dla układów wejściowych z tranzystorami polowymi. Regułą jest, że im większa jest szybkość działania wzmacniacza operacyjnego, tym większą wartość ma jego prąd polaryzacji.

 

PARAMETRY CMRR i PSRR

    Kiedy sygnał podawany jest miedzy oba wejścia wzmacniacza operacyjnego w układzie wejścia zrównoważonego ważne jest, aby jednakowe sygnały o tej samej fazie zostały całkowicie stłumione. Właściwość ta jest opisywana w danych technicznych wzmacniacza operacyjnego przez stosunek wzmocnień sygnału różnicowego i sygnału wspólnego nazywany współczynnikiem tłumienia sygnału wspólnego (współbieżnego) i oznaczany symbolem CMRR (Common Mode Rejection Ratio) wyrażanym w dB. Napięcie wyjściowe WO nie powinno zależeć od zmian napięć zasilających. Miarą odporności wzmacniacza na zmiany wartości napięć zasilających jest współczynnik o nazwie PSRR (lub SVRR). Typowe wartości CMRR i PSRR to 60 - 100 dB, ale tylko dla częstotliwości bliskich zera, dla większych szybko maleją.

    Wzmacniacze operacyjne produkowane są masowo w postaci obwodów scalonych. Układy te są zupełnie dobrymi przybliżeniami wzmacniacza idealnego. Stanowią doskonały element do produkcji urządzeń pomiarowych, filtrów aktywnych, prostowników liniowych, generatorów funkcyjnych, układów próbkująco-pamiętających, konwerterów, stabilizatorów napięcia i natężenia.

Cechy idealnego i rzeczywistego wzmacniacza operacyjnego objaśnione na przykładzie.

    Wzmacniacze operacyjne mogą być zastosowane m.in. do konstrukcji urządzeń pomiarowych, np. mierzących poziom potasu, sodu, glukozy we krwi człowieka operowanego. Najistotniejszym elementem takiego urządzenia jest detektor. Może on być zbudowany z pary elektrod, gdzie potencjał jednej jest zależny od stężenia związku chemicznego, natomiast potencjał drugiej jest stały.


Cały pomiar polega na zmierzeniu napięcia takiego małego ogniwa chemicznego, które: 


- charakteryzuje się niską siłą elektromotoryczną, 
- posiada dużą oporność wewnętrzną (nawet rzędu 109 W).

   Dodatkowo interesuje nas by pomiar był dokładny i szybki. Dlatego przy pomiarach napięcia na elektrodach wykorzystuje się wzmacniacz operacyjny. Idealnie by było gdyby posiadał on:
  • Nieskończenie duże wzmocnienie, wtedy - a) dokładność pomiaru jesteśmy w stanie precyzyjnie ustalić regulując pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego; b) możemy mierzyć bardzo niskie napięcia - czyli bardzo małe stężenia substancji chemicznych
  • Nieskończenie dużą impedancję wejściową - poprawny pomiar napięcia wymaga zastosowania woltomierza o oporności przynajmniej 1000 razy większej od oporności źródła. Dlatego im większą impedancję posiada wzmacniacz - tym mniejszy wpływ dołączenia go na układ badany.
  • Impedancja wyjściowa równa zero - po to by wzmacniacz mógł być uważany za idealne źródło napięcia (dla dołączonego woltomierza).
  • Wejścia wzmacniacza nie pobierają prądów zewnętrznych - pobierając prąd z czujnika o dużej oporności powodujemy gwałtowny spadek jego napięcia.
  • Nieskończenie duża szybkość narastania napięcia wyjściowego - instrument może szybko reagować zmiany stężeń.
  • Brak szumów własnych, niezależność parametrów od temperatury, brak efektów starzenia - wzmacniacz nie może wprowadzać zakłóceń i powodować błędów w pomiarach, powinien identycznie zachowywać się w różnych temperaturach oraz pracować z takimi samymi własnościami przez bardzo długi czas.
  • - Najlepsze, Automatyczne wyłączniki światła do Twojego mieszkanaia: www.eledo.pl - sklep.eledo.pl - Luno5 czarny mniejszy -