Laboratórium 2 - 6. Mérés ellenőrző kérdései

← Vissza az előző oldalra – Laboratórium 2

← Vissza az előző oldalra – Laboratórium 2 - 6. Mérés: Mérőerősítő kapcsolások vizsgálata

1. Mit nevezünk bemeneti ofszet feszültségnek és ofszet áramnak?

Egy ideális műveleti erősítőnek vezéreletlen állapotban 0 V a kimeneti feszültsége. Ha egy valóságos erősítőt nem vezérelünk, akkor annak nullától különböző kimeneti jele van. Ezt a jelenséget nullpont eltolódásnak, vagy ofszetnek nevezzük. Azt a feszültséget/áramot, amit a valóságos erősítő bemenetére kell kapcsolnunk, hogy a kimenetén ténylegesen 0 V legyen, bemeneti ofszet feszültségnek/áramnak nevezzük.

A jelenség oka az erősítőn belüli munkapont eltolódások (pl: hőmérséklet ingadozások miatt).

2. Mit nevezünk munkaponti bemeneti áramnak?

Munkaponti bemeneti áramnak a teljes bemeneti áramok átlagát nevezzük.

$I_{b}={I_{b}^{+}+I_{b}^{-} \over 2}$

3. Mit nevezünk nyílthurkú feszültségerősítésnek?

A nyílthurkú feszültségerősítés az erősító az üresjárásában, szimmetrikus jellel mért, visszacsatolás nélküli erősítése.

$A={J_{0} \over J_{1}}$

4. Mit nevezünk hurokerősítésnek?

Ha egy ponton felvágjuk az erősítőből és a visszacsatoló hálózatból álló hurkot, majd a felvágás helyén $J\neq 0$ vezérlő jelet adunk, akkor a felnyitott hurok kimenetén $(\beta A)\cdot J$ nagyságú jel jelenik meg. A $H=(\beta A)$ paramétert hívjuk hurokerősítésnek.

5. Mit nevezünk közös feszültségelnyomási tényezőnek?

A szimmetrikus erősítővel szemben követelmény, hogy csak a földeletlen bemeneti pontok közé jutó feszültséget erősítse, a bemenetek közös jelre való erősítése pedig elhanyagolható legyen.

Közös feszültségelnyomási tényezőnek nevezzük az $A_{us}$ nagyjelű differenciális feszültségerősítés és az $A_{uk}$ közös módusú feszültségerősítés (Amikor az invertáló, és neminvertáló bemenetet közösen vezéreljük a referenciaponthoz képest) hányadosát dB-ben kifejezve. Értéke tipikusan 90 dB feletti.

$E_{ku}={A_{us} \over A_{uk}}\;\;\;\;\;[dB]$

Magyarul: Ha az egyik bemeneten például 5 V van, a másikon pedig 6 V akkor ugyan olyan feszültség jelenjen meg a kimeneten mintha 0 illetve 1 V-ot adtunk volna rá. A közös feszültségelnyomási tényező egy ennek a teljesülésére vonatkozó arányszám.

6. Mit nevezünk kivezérelhetőségnek?

A kivezérelhetőség az eszköz lineáris működésének határait jellemzi, a kimeneti feszültség/áram munkaponttól való kitéríthetőségének maximális értékeivel.

7. Hogyan függnek össze a műveleti erősítő A_us , A_uk és E_ku paraméterei?

$E_{ku}={A_{us} \over A_{uk}}\;\;\;\;\;[dB]$

8. Miért nem lehet A_us-t és A_uk-t közvetlenül mérni?

Ha valaki tudja erre a választ, akkor az NE tartsa magában! ;)

9. Mikor célszerű belső és mikor külső kompenzálású műveleti erősítőt használni?

Frekvenciakompenzálást akkor kell alkalmaznunk ha a visszacsatolt erősítő gerjed, nincs elég stabilitási tartaléka, vagy előírt az erősítés frekvenciamenete. A belső kompenzálás be van integrálva, így azon módosítani nem tudunk, amennyiben megfelel a céljainknak használhatjuk. Külső kompenzálásnál a megfelelő két láb közé egyetlen megfelelő kapacitást téve az erősítő frekvenciamenete a legkedvezőbbre állítható adott hurokerősítés mellett.

"Invertáló alapkapcsolásban tehát mindig kedvezőbb a külső kompenzálású művelei erősítő alkalmazása" -méréshez ajálott könyv 104. oldal

10. Mitől függ egy műveleti erősítő slew rate-je?

A slew rate az erősítőre jellemző maximális kimeneti jelváltozási sebesség. Ez fizikailag az erősítő belső kapacitásainak telítődésével van összefüggésben, így függ a bemenő jel amplitúdójától, frekvenciájától, az erősítő kialakításától és a tápfeszültségétől. Amennyiben egy bizonyos határfrekvenciát túllépünk az frekvencia további növekedésével fordítottan arányos lesz a kimeneten kivehető jel nagysága.

11. Mit nevezünk amplitúdó- és fázistartaléknak?

• Az amplitúdótartalék megadja, hogy azon a frekvencián, ahol az erősítési tényező fázisa pontosan -180°, mennyi az erősítési tényező amplitúdójának előjeles távolsága a 0 dB-es tengelytől. Akkor pozitív, ha a tengely alatt van az erősítés értéke.
• A fázistartalék megadja, hogy a vágási frekvencián az erősítési tényező fázisa hány fokkal nagyobb mint -180°.

12. Hogyan módosítja egy erősítő frekvenciamenetét a negatív visszacsatolás?

Negatív visszacsatolás nélkül az erősítő felső határfrekvenciája meglehetősen alacsony, és afelett -20 dB/dek az amplitúdómenet meredeksége. Negatív visszacsatolás hatására a visszacsatolás erősítésével fordított arányban változik az eredő erősítés. Az eredő erősítés - felső határfrekvencia szorzat, azaz a sávjóság állandó. Tehát egy nagyobb negatív visszacsatoló erősítéssel csökkenteni lehet az eredő erősítés, így az erősítő amplitúdókarakterisztikája lejjebb tolódik, azaz feljebb tolódik a felső határfrekvencia, tehát szélesebb frekvenciatartományban lesz alkalmazható az erősítő.

$f_{vH}\approx f_{0H}\cdot {A_{0} \over K}$

Jól látható, hogy miközben az erősítő erősítése 98 dB-ről 24 dB-re csökken, aközben a vágási frekvencia 10Hz-ről 60kHz-re nőtt.

13. Mit nevezünk maximális lapos amplitúdó karakterisztikának?

A maximális lapos amplitúdó karakterisztika jellemzője, hogy az biztosítja a legnagyobb kiemelésmentes sávszélességet.

14. Milyen módszereket ismer visszacsatolt erősítők frekvenciakompenzálására?

A visszacsatolt erősítők frekvenciakompenzálási módjai:

• Belső: Ebben az esetben a frekvenciakompenzáló áramkört a műveleti erősítő tokozásán belül helyezik el. Előnye, hogy a kompenzáláshoz nem szükségesek külső elemek, ami a felhasználást egyszerűsíti, a kivezetések számát csökkenti. A hátránya, hogy a lapka tervezésekor eldől, hogy milyen feltételekkel stabil az áramkör, ami a gyakorlatban általában alacsonyabb határfrekvenciát, kisebb jelváltozási sebességet jelent, mint külső kompenzálással elérhető lenne.
• Külső: Ekkor a frekvenciakompenzáció elemet kívülről kell az áramkör megfelelő kivezetései közé csatolni. Előnye, hogy a frekvenciakompenzálást az adott felhasználáshoz lehet igazítani. Hátránya, hogy az áramkör így bonyolultabb, illetve tervezéskor a kompenzáló áramkört is méretezni kell, amit a gyártók általában a katalógusokban található grafikonokkal segítenek.
• Bemeneti kompenzálás: Célja a $\beta$ frekvenciafüggővé tétele. A kompenzáló kétpólus (kondenzátor vagy RC-tag) a műveleti erősítő bemenetével párhuzamosan kapcsolódik.