Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin



Samankaltaiset tiedostot
Kotitentti 3. Operaatiovahvistin

Käytännön elektroniikkakomponentit ja niiden valinta Timo Dönsberg 1

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET

Käytännön elektroniikkakomponentit ja niiden valinta Timo Dönsberg 1

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim.

Vahvistimet. Käytetään kvantisointi alue mahdollisimman tehokkaasti Ei anneta signaalin leikkautua. Mittaustekniikka

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Automaation elektroniikka T103403, 3 op AUT2sn. Pekka Rantala syksy Opinto-opas 2012

TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

Automaation elektroniikka T103403, 3 op SAU14snS. Pekka Rantala kevät 2016

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Takaisinkytkentä. Avoin piiri vs. suljettu piiri. Tärkeä osa elektroniikkasuunnittelua

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Signaalien datamuunnokset

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Radioamatöörikurssi 2017

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

Radioamatöörikurssi 2015

VIM RM1 VAL / SKC VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

Radioamatöörikurssi 2013

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

Elektroniikka, kierros 3

TASONSIIRTOJEN ja VAHVISTUKSEN SUUNNITTELU OPERAATIOVAHVISTINKYTKENNÖISSÄ

1 db Compression point

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

ANALOGIAPIIRIT III/SUUNNITTELUHARJOITUS OSA 2

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

L-sarjan mittamuuntimet

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Petri Kärhä 27/01/2004 Luento 1: Anturit ja mittausvahvistimet 1

4. kierros. 1. Lähipäivä

2. kierros. 2. Lähipäivä

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA

A/D-muuntimia. Flash ADC

13. Operaatiovahvistimen rakenne

Automaation elektroniikka T103403, 3 op SAH3sn. Pekka Rantala kevät Opinto-opas 2013

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

Radioamatöörikurssi 2014

Radioamatöörikurssi 2014

Radioamatöörikurssi 2018

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

ANALOGISTEN EROTUSVAHVISTIMIEN NYKYTILAN KARTOITUS Present state survey of analog isolation amplifiers

Alustava versio. Kytkennässä saattaa olla vielä virheitä.

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

OSKILLOSKOOPPIMITTAUKSIA

HPM RM1 VAL / SKC HYDRAULIC PRESSURE MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. HPM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

Jännitelähteet ja regulaattorit

Radioamatöörikurssi 2015

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

Radioamatöörikurssi 2013

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Lähettimet ja vastaanottimet

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

EMC Mittajohtimien maadoitus

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

3. kierros. 1. Lähipäivä

Käyttöohje. 1/DOC-RSH30 Fi A

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Virranmittausvahvistin energiansäästölamppujen sähkövirran aaltomuotojen mittaukseen

Radioamatöörikurssi 2016

U-REMIX USB RF 2 RF 1 POWER

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Successive approximation AD-muunnin

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

Rikstone H30W Käyttöohje

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

Anturit ja mittausvahvistimet

HARJOITUSTYÖ: Mikropunnitus kvartsikideanturilla

Katsaus suodatukseen

Signaalien datamuunnokset

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

Analogiapiirit III. Tentti

62. Mikroaallot 1. Johdanto 2. Teoria 2.1 Sähkömagneettisen säteilyn lähettäminen ja vastaanottaminen

GALVAANISEN EROTTIMEN KÄYTTÖ

Elektroniset mittaukset. Anturit ja mittausvahvistimet

Elektroniset mittaukset. Anturit ja mittausvahvistimet

LÄMPÖTILAN MITTAUSMODUULI

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

AB LUOKAN AUDIOVAHVISTIMEN SUUNNITTELUOHJEITA

Vastaa vain neljslsln tehtslvslsln. Voit valita viidestsl vaihtoehdosta neljsl mieleistiisi.

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

Turun Ammattikorkeakoulu, Elektroniikka

Opetuskalvot aiheesta pietsokontrollerit

Transkriptio:

Vahvistimet ja lineaaripiirit Kotitentti 3 (2007) Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 1 Operaatiovahvistin (Operational Amplifier, OpAmp) Perusvahvistin, toiminta oletetaan suunnittelussa ideaaliseksi Käytetään vahvistimena aina negatiivisesti takaisinkytkettynä, jotta vahvistus pysyy lineaarisella alueella (pl. komparaattori ja oskillaattorit) Kaikki muut vahvistimet voidaan toteuttaa OpAmpeilla Hinnat tavallisesti 0,5-1 / piiri, vähäkohinaiset pari euroa Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 2

Operaatiovahvistimien valintakriteerejä Vahvistimien lkmr. piirillä (1, 2, 4) ja kotelon tyyppi Käyttöjännitteet (1/2 puoleinen, alue) Kohinaominaisuudet (e n, i n, 1/f) Sisäänmenon epäideaalisuudet (V os, I bias ) + niiden ryömintä Epäideaalisuuksien kompensointiin saattaa olla nastat CMRR (60 140 db) Rail-to-rail Taajuuskaista (Gainbandwidth-product) Slew rate (nopeus) Samat kriteerit pätevät myös muille vahvistinpiireille, joten jatkossa keskitytään eroihin näistä Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 3 Komparaattori (Comparator) Operaatiovahvistinta käytetään digitaalipiirina, jolla on kaksi tilaa, +V s ja V s Komparaattoriksi tarkoitetuissa piireissä on optimoitu nopeus. Tavallisia opareita ei suositella käytettäväksi komparaattoreina Positiivisella takaisinkytkennällä voidaan lisätä hystereesiä Hintaluokka 0,1-6 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 4

Sovellus ja hystereesi Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 5 Differentiaalivahvistin (Differential Amplifier) Valmis jännitevahvistin, joka ei tarvitse takaisinkytkentää Vahvistusvaihtoehdot: kiinteä, valitaan vastuksella, valitaan pinneillä, valitaan ohjelmallisesti Vahvistus luokkaa 1 1000 (jopa 10 000) CMRR luokkaa >70 db Optio: differentiaalinen ulostulo Hintaluokka 1 5 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 6

Instrumentointivahvistin (Instrumentation Amplifier) Hyvälaatuinen differentiaalivahvistin mittauskäyttöön Korkea sisäänmenoimpedanssi Hyvät kohina ja ryömintäominaisuudet Hyvä CMRR (100 130 db) Siltamittaukset, ECG, EEG Hintaluokka 2-10 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 7 CMRR riippuu taajuudesta ja vahvistuksesta Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 8

InstAmp sovellutuksia Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 9 Virran mittausvahvistin (Current Sense Amplifier) Differentialivahvistin mittaa jännite-eron pienen shunt-vastuksen yli Moottorikäytöt, akkulaturit, akkukäyttö, 4-20 ma vastaanotin, ylivirtasuojaus Vaaditaan hyvä CMRR, lisäksi toimittava vaikka yhteismuotoinen jännite > Vs High-side, low-side Hintaluokka 1 5 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 10

Virranmittausvahvistin Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 11 Erotusvahvistin (Isolation Amplifier) Kuin operaatiovahvistin (tai differentiaali) mutta ulostulo on galvaanisesti erotettu sisäänmenosta Erotus optisesti, induktiivisesti, kapasitiivisesti, tai digitaalisesti Käytetään esim. katkaisemaan maaluuppi, erottamaan suurjännitteiset osat mittapiiristä, erottamaan potilas jännitteisistä osista, moottorikäytöt, ECG, EEG Lisäparametrit: Erotusjännite [V] jatkuvana ja hetkellisenä (luokkaa 1000 6000 V) IMR, Isolaatiomuotoisen signaalin vaimennus (luokkaa 120 160 db) Kalliita (kympeistä satoihin euroihin) Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 12

Erotusvahvistimia Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 13 Erotusvahvistinten sovelluksia Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 14

Logaritminen vahvistin (Logarithmic Amplifier, Log Amp) Operaatiovahvistin jossa takaisinkytkentä diodilla, saa valmiina piirinä Kätevä, jos ulotulo halutaan db:ksi Uusi speksi: dynaaminen alue (esim. 100 db) Lähetys/vastaanottotehon mittaus/säätö Hintaluokka 4 15 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 15 LogAmp sovelluksia Käytetään esim. RF- ja Audiosovelluksissa Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 16

Chopper-vahvistin (Chopper Amplifier, Chopper Stabilized Amplifier) Operaatiovahvistin, jossa bias-jännitteet on kompensoitu, mikä johtaa 1/f kohinan minimoitumiseen Jalkajärjestys usein sama kuin perinteisillä operaatiovahvistimilla 3 12 Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 17 Choppervahvistimen sovellus Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 18

Muut vahvistintyypit Siirtoimpedanssioperaatiovahvistin (valmiiksi kytketty virtajännitemuunnin, nopea) Siirtokonduktanssioperaatiovahvistin (jänniteohjattu virtalähde) Norton-operaatiovahvistin (differentiaalivahvistin virtasisäänmenoilla, nopea) Virtatakaisinkytketty operaatiovahvistin (nopea GHz:ihin asti) Variable gain amplifier Audiovahvistimet (teho, mikrofoni, kuuloke) Useampikanavaisetvahvistimet Puskurivahvistin Exponentiaalivahvistin Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 19