User manual

49
Tento výše popsaný diferenciální zesilovač (viz obr. 8.1) je základním prvkem operačních zesilovačů. Integrovaný
obvod LM358 je ve skutečnosti složen ze dvou zesilovačů s cca 50 tranzistory. Na vstupu těchto dvou zesilovačů
se nacházejí diferenciální (rozdílové) zesilovače, které se podobají výše uvedenému zapojení (viz obr. 8.1).
8.2 Zapojení porovnávacího obvodu (komparátoru) s operačním zesilovačem
K základním funkcím operačních zesilovačů patří velmi vysoké zesílení rozdílů vstupních napětí, které je asi
100.000-násobné. Rozdíl těchto vstupních napětí nižší než 0,1 mV stačí k tomu, aby bylo na výstupu těchto
zesilovačů řízeno napětí v celém rozsahu. Při teoretickém navrhování takovýchto zapojení lze považovat toto
zesílení za nekonečné.
Obr. 8.3: Operační zesilovač zapojený jako komparátor
Zapojení na obr. 8.3 pracuje jako komparátor (porovnávací, srovnávací obvod). Vždy tehdy, bude-li na
neinvertujícím vstupu vyšší napětí než na invertujícím vstupu, bude na výstupu plné napětí. V opačném případě
poklesne výstupní napětí na minimální hodnotu několik milivoltů.
Na obr. 8.4 jsou popsány funkce vývodů (pinů) integrovaného obvodu LM358. Připojení napájecího napětí
na vývodu č. 4 (minus) a č.8 (plus) musejí být vždy propojeny. V zapojeních se často používá pouze jeden
z obou interních operačních zesilovačů, takže zůstanou volné (nepřipojené) tři vývody na jedné straně tohoto
integrovaného obvodu.
Obr. 8.4: Vývody (piny) integrovaného obvodu LM358
1
Output 1 (výstup 1)
5
Non-inverting input 2 (neinvertující vstup 2)
2
Inverting input 1 (invertující vstup 1)
6
Inverting input 2 (invertující vstup 2)
3
Non-inverting input 1 (neinvertující vstup 1)
7
Output 2 (výstup 2)
4
V
cc
(–)
8
V
cc
(+)
Na obr. 8.3 a 8.5 vidíte zapojení velmi citlivého senzoru, který reaguje na změnu intenzity okolního osvětlení.
Jakmile tato intenzita osvětlení překročí určitou mezní hodnotu, rozsvítí se v zapojení použitá svítivá dioda.
Osvítíte-li fotoodpor přirozeným světlem, nebude existovat žádná mezihodnota (meziúroveň) intenzity osvětlení,
při níž by svítivá dioda svítila sníženým jasem. Toto lze spatřit v případě, jestliže osvítíte fotoodpor umělým světlem.
Ve skutečnosti je výstup spínán v rychlém sledu mezi extrémními hodnotami, což znamená ze se na výstupu
zesilovače vytváří signál s obdélníkovým průběhem, jehož vysoká frekvence způsobí slabší jas svítivé diody.
50
Obr. 8.5: Komparátor s fotoodporem
Zapojení na obr. 8.5 používá pouze první polovinu integrovaného obvodu LM358 s vývody (piny) 1 až 3.
Vyzkoušejte si toto zapojení s druhou polovinou integrovaného obvodu LM358 s vývody (piny) 5 až 7.
Pokud toto provedete, pak zjistíte, že se funkce takto upraveného zapojení nezměnila.
8.3 Zesilovač se zesílením rovným jedné (impedanční měnič, lineární zesilovač)
V normálním případě se operační zesilovače používají se silnou zápornou zpětnou vazbou. Výstupní napětí
je přiváděno se svojí úplnou nebo částečnou úrovní zpět na invertující vstup. V tomto případě klesá nekonečné
zesílení operačního zesilovače na konečnou hodnotu. Zapojení na obr. 8.6 a 8.7 používá úplnou zápornou zpětnou
vazbu a má zesilovací činitel roven jedné. Protože mají vstupy velmi vysoký odpor, tvoří tento zesilovač takzvaný
impedanční měnič (transformátor).
Obr. 8.6: Operační zesilovač s úplnou zápornou zpětnou vazbou
Osvětlete fotoodpor různou intenzitou okolního
osvětlení. I když se tímto způsobem změní hodnota
odporu fotorezistoru, pak různé napětí na vstupním
děliči integrovaného obvodu LM358 bude mít
stejnou úroveň i na výstupu zesilovače (toto napětí
zůstane nezměněné). Toto poznáte podle plynulého
(lineárního) zvyšování jasu svítivé diody při
zvyšování intenzity okolního osvětlení, které dopadá
na fotoodpor.
Obr. 8.7: Lineární zesilovač
8.4 Zesilovač s dvojnásobným zesílením
Pokud přivedeme na invertující vstup zesilovače místo přímé záporné zpětné vazby pouze určitou část výstupního
napětí, vytvoří se automaticky vyšší zesílení. Zapojení na obr. 8.8 používá dělič napětí se dvěma odpory stejné
hodnoty (100 kΩ). Výstupní napětí bude tedy poloviční. Z tohoto důvodu bude mít tento zesilovač dvojnásobné
zesílení.