Nastavni materijali 11. avgust - 16. avgust 2025., prof. Petar Lukić

[plukic]

Poštovane koleginice i kolege,

u nedelji od 11. avgusta do 16. avgusta 2025., deseto poglavlje iz udžbenika:


10. Kola sa operacionim pojačavačem

10. 1. Operacioni pojačavač

Operacioni pojačavač (Operational Amplifier – OP AMP) je složeno elektronsko kolo koje radi kao pojačavač.
Veoma često se koristi zbog dobrih karakteristika, tako da postoji posebna šematska oznaka za ovaj pojačavač koja je data na slici 10. 4.

OP AMP:
- Ima dva ulazna priključka: invertujući i neinvertujući.
- Ima jedan izlazni priključak.
- Nekada se posebno prikazuju i priključci za napajanje.

- Često se koristi pojam idealnog OP AMP (karakteristike slične realnom, dobra aproksimacija) (Slika 10. 3. Šematska oznaka idealnog OP AMP).

- OP AMP ima:
1. Veoma veliko naponsko pojačanje, reda veličine sto hiljada pa do milion. Reč je o pojačanju razlike napona ulaznih priključaka tj. diferencijalnog napona. Veliko naponsko pojačanje osnovnog pojačavača, uz eksterno dodato kolo negativne povratne sprege, obezbeđuje da se naponsko pojačanje pojačavača sa NPS može regulisati, podesiti kolom NPS (zavisi samo od kola NPS). Idealni OP AMP ima beskonačno veliko naponsko pojačanje.
2. Veoma veliku ulaznu otpornost (u opštem slučaju impedansu, ulazna kapacitivnost ima poseban značaj na visokim učestanostima). Ovo je otpornost između ulaznih priključaka operacionog pojačavača pa se naziva i diferencijalna ulazna otpornost (impedansa). Kao posledica veoma velike ulazne otpornosti, struje ulaznih priključaka su veoma male. Idealni OP AMP ima beskonačno veliku ulaznu otpšornost, struje ulaznih prillključaka su nula.
3. Veoma malu izlaznu otpornost (impedansa). Idealni OP AMP ima nultu izlaznu otpornost.
4. Radi u širokom propusnom opsegu. Idealni OP AMP radi na svim frekvencijama.
5. Ima mali čum. Idealni OP AMP nema šum.
6. Ima malu osetljivost na promene temperature. Idealni OP AMP nije osetljiv na promene temperature.
7. Ima malu osetljivost na promene napona napajanja. Idealni OP AMP nije osetljiv na promene napona napajanja.

OP AMP se sastoji iz:
- Ulaznog stepena - realizuje se kao diferencijalni pojačavač. Diferencijalni pojačavač je izuzetno bitan pojačavač. Neće biti razmatran u okviru ovog predmeta (ko želi, može, bez obaveze, da pročita o ovom pojačavaču deo 10. 2. koji je u udžbeniku).
- Pojačavačkog stepena.
- Izlaznog stepena.

Prostudirati detaljno, pažljivo i naučiti napamet + sa razumevanjem šeme i izvođenja izraza za zavisnost izlaznog napona od uloaznog napona za sledeća kola sa OP AMP:

10. 3. invertujući pojačavač

Šema je data na slici 10. 10. Šeme date na slikama 10. 11. i 10. 12. su date uz analizu rada ovog pojačavača u cilju određivanja zavisnosti izlaznog napona od napona na ulazu ovog pojačavača.

- Idealni OP: struje ulaznih priključaka su nula.
To znači da je struja koja protiče kroz otpornik R1 jednaka struji koja protiče kroz otpornik R2 (reakcijski otpornik, otpornik NPS).

- Idealni OP + NPS: potencijal invertujućeg priključka jednak je potencijalu neinvertujućeg priključka: v+=v-
To znači da je potencijal invertujućeg priključka nula (neinvertujući priključak je na masi (v+=0), invertujući priključak je na virtuelnoj masi (v-=0)).

10. 4. Neinvertujući pojačavač

- Idealni OP: struje ulaznih priključaka su nula.
To znači da je struja koja protiče kroz otpornik R1 jednaka struji koja protiče kroz otpornik R2 (reakcijski otpornik, otpornik NPS).

- Idealni OP + NPS: potencijal invertujućeg priključka jednak je potencijalu neinvertujućeg priključka: v+=v-
To znači da je potencijal invertujućeg priključka vg.

10. 5. Sabirač

Šema je data na slici 10. 16.

- Idealni OP: struje ulaznih priključaka su nula.
To znači da je zbir struja koje protiču kroz ulazne otpornike jednaka struji koja protiče kroz otpornik R (reakcijski otpornik, otpornik NPS).

- Idealni OP + NPS: potencijal invertujućeg priključka jednak je potencijalu neinvertujućeg priključka: v+=v-
To znači da je potencijal invertujućeg priključka nula (neinvertujući priključak je na masi (v+=0), invertujući priključak je na virtuelnoj masi (v-=0)).

10. 6. Diferencijator

Šema je data na slici 10. 19.

- Idealni OP: struje ulaznih priključaka su nula.
To znači da je struja koja protiče kroz kondenzator kapacitivnosti C jednaka struji koja protiče kroz otpornik otpornosti R.

- Idealni OP + NPS: potencijal invertujućeg priključka jednak je potencijalu neinvertujućeg priključka: v+=v-
To znači da je potencijal invertujućeg priključka nula (neinvertujući priključak je na masi (v+=0), invertujući priključak je na virtuelnoj masi (v-=0)).

10. 7. Integrator

Šema je data na slici 10. 21.

- Idealni OP: struje ulaznih priključaka su nula.
To znači da je struja koja protiče kroz otpornik otpornosti R jednaka struji koja protiče kroz kondenzator kapacitivnosti C.

- Idealni OP + NPS: potencijal invertujućeg priključka jednak je potencijalu neinvertujućeg priključka: v+=v-
To znači da je potencijal invertujućeg priključka nula (neinvertujući priključak je na masi (v+=0), invertujući priključak je na virtuelnoj masi (v-=0))

10. 8. Kolo koje obavlja složenije matematičke funkcije

Predstavlja kombinaciju prethodno razmatranih kola.

.........................................................................................................................................................................
- Neće biti proučavano u okviru ovog predmeta, ali ko želi, bez obaveze, može da pogleda i sledeća kola sa OP AMP koaj su data u udžbeniku:
10. 9. Konvertor napona u struju; 10. 10. Konvertor struje u napon; 10. 11. Precizni ispravljači.
- Takođe, neće biti proučavano u okviru ovog predmeta, ali ko želi, može da pogleda i poglavlje 11. Oscilatori koje je dato u udžbeniku (kod oscilatora mora postojatio pozitivna povratna sprega). U udžbeniku su prikazani neki tipični oscilatori realizovani pomoću bipolarnih tranzistora (šeme se oslanjaju na poznate šeme osnovnih pojačavačkih sprega sa bip. tranz.) i realizacije oscilatora sa OP AMP.
.......................................................................................................................................................................

Ovim je izložena celokupna materija predviđena za predmet Elektronika i biomedicinska merenja.

Konsultacije po rasporedu kako je već objavljeno na sajtu MFa Obaveštenja vezana za predmete/Elektronika i biomedicinska merenja.