přednáška 04

Vyžadované vlastnosti: - vysoká vstupní impedance Rvst→∞

- vysoká výstupní impedance Rvýst→∞

Převodník těchto vlastností nezatěžuje předcházející člen a na výstupu se chová jako ideální zdroj proudu.

4)

A=U2/I1 ….. zesílení převodníku [Ω]

Převodník těchto vlastností nezkresluje proud I1, který je generován předcházejícím členem

a na výstupu se chová jako ideální zdroj napětí.

Základním stavebním blokem, který je používán pro realizaci převodníků, je operační zesilovač (OZ). Jedná se o součástku – integrovaný obvod, jehož základní vlastnosti lze shrnout takto:

1) zn.

2) UV = A.UD UD …. tzv. diferenční napětí

UV …. výstupní napětí

A ….. napěťové zesílení operačního zesilovače

3) A→∞ , reálně A= 5.105 až 106

4) vysoký vstupní odpor Rvst→∞ , reálně Rvst = 106 až 107 Ω

5) velmi malý výstupní odpor Rvýst→ 0 , reálně Rvýst = 100 až 101 Ω

Ostatními parametry OZ se zde zabývat nebudeme, protože podrobné studium se vymyká tomuto předmětu. Pro pochopení funkce OZ v převodnících postačí povědomí o vlastnostech 1) až 5). Funkce invertujícího a neinvertujícího vstupu je ilustrována na následujícím obrázku.

Pokud vyřadíme (zkratujeme) zdroj U-, pak UV = A.U+ a tedy zesilovač neobrací polaritu, neinvertuje.

Jestliže však vyřadíme (zkratujeme) zdroj U+, pak UV = -A.U- a tedy zesilovač invertuje, obrací polaritu.

OZ je vlastně zesilovač stejnosměrný, je schopen zesilovat vstupní signál od frekvence f = 0

až do tzv. horní mezní frekvence fh . Jeho frekvenční charakteristika je uvedena na obr. 2.

Vliv záporné zpětné vazby (ZZV) na přenosové vlastnosti OZ

Frekvenční charakteristika OZ bez ZZV odpovídá dolní propusti, což odpovídá obrazovému přenosu

=> frekvenční přenos . (1)

=> …. horní mezní úhl. frekvence

Pro platí =>

=> ='

Přivedeme-li z výstupu OZ na jeho vstup proporcionální napěťovou ZZV dle obr. 5, pro přenos platí

=> , (2)

takže

(3)

=> pro nízké frekvence ……….

pro vysoké sekvence ……… (4)

zlom frekvenční charakteristiky nastává při =>

=>

Tvar frekvenční charakteristiky OZ s s napěťovou ZZV je čárkovaně zachycena v obr. 3,

z něhož vyplývá:

- ZZV snižuje zesílení na hodnotu menší než 1

- ZZV rozšiřuje přenášené frekvenční pásmo a snižuje tak zkreslení signálu

Konkrétní zapojení analogových převodníků s OZ:

1. U/U, invertující převodník (zesilovač)

=>

, , ,

Pro => => napěťový investor

1. U/U , neinvertující převodník (zesilovač)

=> (5)

A → ∞ AZV = Rvst → ∞ Rvýst = 0

Převodník zesiluje, neinvertuje.

Modifikace převodníku:

Má-li rezistor R2 hodnotu 0, pak bez ohledu na velikost R1 je zesílení obvodu rovno 1. Výstupní signál kopíruje signál vstupní. Velký vstupní odpor i malá hodnota odporu výstupního jsou zachovány. Takto modifikovaný převodník označujeme jako napěťový sledovač (obr. 6).