Parametrii electrici ai unui AO real

Parametrii electrici ai unui AO real

* AO: element de circuit caracterizat prin comportarea sa la bornele de acces;

* simbol:

-caracteristicile circuitului (de transfer, de intrare si de iesire);

- parametrii circuitului

* AO – structura complexa: este necesar un numar mare de parametri care sa caracterizeze complet comportarea unui AO in diferite regimuri de functionare.

* Parametrii AO pot fi grupati in mai multe categorii in functie de modul in care intervin in proprietatile circuitelor cu AO depinzand si de aplicatia pentru care este realizat circuitul respectiv;

- toti parametrii depind si de conditiile reale de functionare a circuitului. - exemplele numerice: AO μA 741, un AO de uz general si de frecventa joasa.

parametrii de semnal mic:

- amplificarea de tensiune in bucla deschisa, notata cu A_o si cu valori tipice mai mari de 10⁴; se va vedea ca performantele circuitelor cu AO sunt cu atat mai bune cu cat amplificarea de tensiune in bucla deschisa este mai mare si, ca urmare, valorile pentru acest parametru sunt, de regula, mai mari, de exemplu de ordinul lui 10⁶, asa cum are μA 741;

- impedanta de intrare diferentiala, Z_i, cu valori tipice mai mari de 10 kΩ; AO reprezentative dispun de impedante diferentiale de valori care pot ajunge si la sute de kΩ pentru AO cu tranzistoare bipolare si la valori mult mai mari pentru AO cu tranzistoare cu efect de camp pe intrare;

- impedanta de iesire, Z_o, cu valori tipice mai mici de 250Ω; se va vedea ca, in cea mai mare parte a aplicatiilor, valoarea acestei impedante nu are mare importanta deoarece aceste circuite folosesc reactia negativa de tensiune care duce la micsorarea impedantei de iesire a circuitului cu AO;

- factorul de rejectie a modului comun, CMR are valori tipice de 100 dB dar poate ajunge si la valori de 130 dB; importanta acestui parametru apare in cazul circuitelor care prelucreaza semnale variabile de nivel mic suprapuse peste tensiuni continue de valori impoptrtante;

- impedantele de intrare pe modul comun pe cele doua intrari, notate cu Z⁺ si Z^-, au, in mod obisnuit, valori foarte mari si conteaza numai in cazul circuitelor cu impedanta de intrare foarte mare;

- dependentele de impedanta de sarcina a acestor parametri.

2) marimile reziduale:

- tensiunea de decalaj raportata la intrare, V_D, definita ca fiind tensiunea care se aplica intre bornele de intrare ale AO pentru ca tensiunea de la iesirea acestuia sa fie nula; valorile tipice sunt de ordinal mV si difera mult in functie de structura etajului de intrare al AO;

- curentul de polarizare la intrare, I_P, definit ca semisuma curentilor de intrare pe cele doua borne ale AO, necesari pentru polarizarea in curent continuu a tranzistoarelor (in cazul AO cu tranzistoare bipolare pe intrare) sau curentii reziduali de intrare ai tranzistoarelor cu efect de camp in cazul utilizarii acestei tehnologii de realizare a AO; valorile tipice sunt de ordinul zecilor de nA pentru AO cu tranzistoare bipolare si mult mai mici pentru AO cu tranzistoare cu efect de camp pe intrare;

- curentul de decalaj de la intrare, I_D definit ca valoarea absoluta a diferentei curentilor de intrare ai AO, cu valori tipice comparabile cu cele ale curentului de polarizare;

Proiect: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale Eseu: Specificatie tehnica - fitinguri canalizare sudate din pvc

- derivele termice ale acestor marimi, masurate in (pentru V_D), respectiv in (pentru I_P si I_D

3) marimile referitoare la functionarea in frecventa a AO:

- frecventa de taiere a AO (banda de trecere) in bucla deschisa, notata cu f₀; valorile acestei marimi depind foarte mult de complexitatea structurii interne a AO si pot fi intre 10 Hz (pentru μa 741) si valori mult mai ridicate pentru alte AO (de exemplu, sute de MHz pentru μA 733); acest parametru devine important pentru circuite care functioneaza la frecvente mari, dar se tine seama de faptul ca AO este folosit intr-un circuit cu reactie negativa de tensiune care imbunatateste comportarea in frecventa a circuitului);

- viteza de variatie a semnalului la iesire, SR, reprezinta raportul dintre variatia de tensiune de la iesire si timpul in care se realizeaza aceasta variatie, in cazul aplicarii unui semnal treapta de tensiune de valoare mare (semnal mare) la intrarea AO; valoarea acestui parametru se masoara in variind, in functie de structura AO, de la valori de (pentru μA741) la valori cu cateva ordine de marime mai mari;

- timpul de crestere si timpul de stabilire, t_cr si t_stab definiti pentru raspunsul AO la un semnal in forma de impuls, de amplitudine mica, de ordinul ns; acesti parametri caracterizeaza comportarea in regim           tranzitoriu a AO si sunt luati in considerare pentru circuite cu AO functionand in impulsuri la frecvente mari; in principiu, raspunsul circuitului la un impuls de amplitudine mica da indicatii complete asupra comportarii in frecventa a circuitului.

- tensiunea echivalenta de zgomot a AO, e_zg; un AO real care contine componente active si pasive ce genereaza si adauga zgomot la iesirea sa este zgomotos; in acest context, zgomotul este considerat ca tensiuni si curenti aleatorii care limiteaza senzitivitatea circuitului.

4) disponibilitatile AO la iesire:

- curentul maxim disponibil la iesire, I_omax cu valori tipice de 20 mA (pentru μA741); pentru marirea curentului disponibil la iesire se pot folosi amplificatoare de curent cu tranzistoare in conexiunea colector comun;

- tensiunea maxima de la iesire ce se poate obtine fara distorsiuni majore, V_omax; depinde de structura etajului de iesire al AO si de tensiunile de alimentare fiind cu 1-2 V mai mici decat acestea; de obicei, sunt diferite pentru valorile maxima si minima pentru ca nu este aceeasi      structura a etajului de iesire pentru ambele alternante ale semnalului; aceasta valoare este o masura a posibilitatii circuitului de a da la iesire un semnal sinusoidal nedistorsionat pe o sarcina precizata. Limitarea se produce datorita rezistentei de sarcina, nivelelor de tensiune de alimentare, efectelor de frecventa sau rezistentei de iesire a AO.

5) caracteristici de alimentare:

- tensiunile de alimentare folosite; trebuie remarcat faptul ca AO se pot alimenta simetric (varianta cea mai des folosita) sau nesimetric, cu o sursa de tensiune pozitiva fata de masa;

- curentii de alimentare absorbiti de la sursele de alimentare;

- puterea disipata pe fiecare dintre sursele de alimentare;

- factorul de rejectie a surselor de alimentare, SVR ce reprezinta in ce masura variatiile tensiunilor de alimentare influenteaza principalii parametri ai AO; AO este capabil sa amplifice semnale de current continuu, deci este inerent sensibil la schimbarile propriilor surse de alimentare. De asemenea, daca sursele de tensiune de alimentare nu sunt bine filtrate si tensiunea de alimentare variaza cu frecventa de redresare, atunci si caracteristicile AO pot varia cu aceasta frecventa. Este necesar ca acest factor sa aiba valori cat mai mari.

6) valori limita absolute:

- tensiunile de alimentare limita ce pot fi aplicate AO;

- tensiunile de intrare diferentiale maxime care pot fi aplicate fara a se deteriora circuitul;

- tensiunile de intrare de mod comun maxime care pot fi aplicate fara a se deteriora circuitul.

- mai pot fi pusi in evidenta si alti parametri limita, importanti din punct de vedere practic, dar care pot fi neglijati, la inceput, in procesul de analiza si proiectare a circuitelor cu AO.

Parametrii electrici ai unui AO ideal

In cazurile reale de analiza (proiectare) a unor circuite cu AO nu se poate tine seama de la inceput de toti parametrii acestora inclusiv de dependenta lor de conditiile reale de functionare. Din acest motiv, pentru o analiza (si proiectare) a circuitelor cu AO se prefera utilizarea conceptului de AO ideal in care parametrii reali ai unui AO sunt idealizati in prima aproximatie. Se determina principalele performante ale circuitului analizat (proiectat) cu acest concept dupa care se face o analiza mai completa luand in consideratie acele neidealitati ale AO care au importanta in aplicatia respectiva. In acest fel, se fac toate corectiile necesare si se poate realiza o proiectare rapida a circuitelor cu functii analogice oricat de complexe.

Pentru un AO ideal, idealizarea parametrilor se face trecand la limita, adica toti parametrii care trebuie sa aiba valoare mare (A₀, Z_i, Z⁺, Z^-, CMR, f₀, SR, SVR, I_omax, V_omax vor fi considerati cu valoare infinita iar toti parametrii care trebuie sa aiba valoare mica (Z_o, V_D, I_P, I_D, derivele acestora, t_cr, t_stab, e_zg vor fi considerati nuli.

In paragrafele urmatoare se vor analiza circuitele cu AO considerandu-le ideale dupa care vor fi luate in considerare neidealitatile acestora care au importanta in aplicatia respectiva.