6.ZpetnaVazbaAJejiVyuziti

Jaké jsou vlastnosti ideálního operačního zesilovače?

1. Co je to virtuální zkrat?

2. Čím jsou určeny přenosové vlastnosti obvodu s ideálním operačním zesilovačem?

3. Kterou zpětnou vazbu vyžíváme u invertujícího a neinvertujícího zapojení operačního zesilovače?

4. Jak se co do velikosti liší zesílení invertujícího a neinvertujícího operačního zesilovače?

5. Co je to komparátor a jak je realizován?

6. Jaký vliv má kladná zpětná vazba na funkci komparátoru?

7. Kterou zpětnou vazbu vyžíváme u astabilního klopného obvodu?

8. Na čem závisí kmitočet výstupního napětí astabilního klopného obvodu?

9. Jak je definovaná střída výstupního napětí astabilního klopného obvodu?

10. Jakým způsobem lze měnit střídu výstupního napětí astabilního klopného obvodu s operačním zesilovačem?

Určete velikost výstupního napětí obvodu s reálným operačním zesilovačem zapojeným v neinvertujícím zapojení, který je napájen ze symetrického zdroje napětí o velikosti pro hodnotu odporu rezistoru a hodnoty odporů rezistoru a) a b) při hodnotě vstupního stejnosměrného napětí 1 V.

Řešení:

Operační zesilovač na obr. 6.17 je buzen stejnosměrně, takže ho můžeme popsat stejnosměrnými veličinami a nemusíme používat k popisu fázory. Za předpokladu, že pro diferenční odpor zesilovače platí a zesílení můžeme zesilovač považovat za ideální. Pro přenos zesilovače tak platí . Reálně je zesilovač napájen ze souměrného zdroje napětí, takže výstupní napětí zesilovače nemůže přesáhnout jeho hodnotu.

a) zesilovač pracuje v lineárním režimu, neboť ,

b),, takže a

, zesilovač pracuje v nelineárním režimu, neboť .

Obr. 6.17 Neinvertující zapojení stejnosměrně buzeného operačního zesilovače, úloha k řešení 6.2

1. Vliv zpětné vazby na vlastnosti zesilovače

Jak bylo ukázáno úvodem kapitoly 6.1, bez ohledu na zapojení zpětnovazebního obvodu, můžeme obecně popsat obvod se zpětnou vazbou přenosem

a vyšetřovat vlastnosti zpětné vazby zcela obecně bez ohledu na zapojení zesilovače.

• Obecná zpětná vazba

Obecné blokové schéma zpětnovazební struktury je na obr. 6.18, kde blok S definuje způsob slučování zpětnovazebního signálu a vstupního signálu . Přenos přímé větve je a zpětné větve . Pro vstupní signál platí a , takže zpětná vazba je záporná, výstupní signál se odečítá od vstupního signálu a pro přenos zpětnovazební struktury můžeme odvodit výše uvedený vztah

,

dosazením a úpravou přenosu

.

Obr. 6.18 Blokové schéma zpětnovazební struktury

Vlastnosti zpětnovazební struktury jsou dány jmenovatelem přenosu . Typ zpětné vazby posuzujeme podle relace mezi absolutní hodnotou přenosu zpětnovazební struktury a absolutní hodnotou přenosu přímé cesty, pro který platí

.

Je-li absolutní hodnota jmenovatele přenosu , velikost přenosu zpětnovazební struktury je menší než velikost přenosu přímé cesty , protože působí proti stavu bez zpětné vazby a zpětnou vazbu nazýváme zápornou. Platí-li , velikost přenosu zpětnovazební struktury je větší než velikost přenosu přímé cesty a zpětnou vazbu nazýváme kladnou. Budeme-li uvažovat, že přenosy přímé a zpětnovazební cesty jsou čistě reálné, což je typický případ nízkofrekvenčních zesilovačů s odporovou zpětnovazební sítí, výstupní signál po průchodu zpětnovazební cesty je při záporné zpětné vazbě v protifázi se vstupním signálem a při kladné zpětné vazbě je s ním ve fázi. Reálný je tedy i přenos zpětnovazební struktury a pro zápornou zpětnou vazbu tak platí a kladnou zpětnou vazbu . Poznamenejme, že v případě záporné zpětné vazby je obecně jedno, zda je signál invertován přenosem přímé cesty (obvodem se záporným zesílením např. operační zesilovač) nebo přenosem zpětnovazební cesty (obvodem otáčejícím fázi výstupního signálu).