Cuprins

Memoriu justificativ......................................................................3Capitolul I : Amplificator operaionalI.1.Parametri..........................................................................6Capitolul II : Amplificator operaional proporionalII.1.Amplificator operaional inversor...................................8II.2.Amplificator operaional neinversor.............................10Capitolul III : Amplificator operaional integrator, derivativ, PI i PDIII.1.Amplificator operaional integrator.................................13III.2.Amplificator operaional derivativ...............................14III.3.Amplificator operaional proporional integrator PI15III.4.Amplificator operaional proporional derivativ PD16Capitolul IV : Influena reaciei negative asupra parametrilor amplificatoruluiIV.1.Influena reaciei negative asupra amplificrii................19IV.2.Influena reaciei negative asupra caracteristicii amplitudine-frecvena......................................................19IV.3.Influena reaciei negative asupra distorsiunilor neliniare.......................................................................20IV.4.Influena reaciei negative asupra impedanelor de intrare i ieire ale amplificatorului...........................................20Capitolul V : Schema practic....................................................22Capitolul VI : Protecia muncii......................................................23Bibliografie ....25Anexe

Memoriu justificativ

tiina este un ansamblu de cunotine abstracte i generale fixate intr-un sistem coerent obinut cu ajutorul unor metode adecvate i avnd menirea de explica, prevedea i controla un domeniu determinant al realitii obiective.Descoperirea i studierea legilor i teoremelor electromagnetismului n urm cu un secol i jumtate n urm au deschis o er noua a civilizaiei omenetiMecanizarea proceselor de producie a constituit o etap esenial n dezvoltarea tehnic a proceselor de respective i a condus la uriae creteri ale productivitii muncii. Datorit mecanizrii s-a redus considerabil efortul fizic depus de om n cazul proceselor de producie, ntruct mainile motoare asigur transformarea diferitelor forme de energie din natur n alte forme de energie direct utilizabile pentru acionarea mainilor unelte care execut operaiile de prelucrare a materialelor prime i a semifabricatelor.Dup etapa mecanizrii, omul ndeplinete n principal funcia de conducere a proceselor tehnologice de producie. Operaiile de conducere nu necesit dect un efort fizic redus, dar necesit un efort intelectual important. Pe de alt parte unele procese tehnice se desfoar rapid, nct viteza de reacie a unui operator uman este insuficient pentru a transmite o comand necesar n timp util.Se constat astfel c la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producie devine necesar ca o parte din funciile de conducere s fie transferate unor echipamente i aparate destinate special acestui scop, reprezentnd echipamente i aparate de automatizare. Omul rmne ns cu supravegherea general a funcionrii instalaiilor automatizate i cu adoptarea deciziilor i soluiilor de perfecionare i optimizare.Prin automatizarea proceselor de producie se urmrete asigurarea tuturor condiiilor de desfurare a acestora fr intervenia nemijlocit a operatorului uman. Aceast etap presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile s asigure evoluia proceselor ntr-un sens prestabilit, asigurndu-se producia de bunuri materiale la parametri dorii.Etapa automatizrii presupune existena proceselor de producie astfel concepute nct s permit implementarea lor mijloacelor de automatizare, capabile s intervin ntr-un sens dorit asupra proceselor asigurnd condiiile de evoluie a acestora n deplin concordan cu cerinele optime.Lucrarea de fa realizat la sfritul perioadei de perfecionare profesional n cadrul liceului, consider c se ncadreaz n contextul celor exprimate mai sus. Doresc s fac dovada gradului de pregtire n meseria de ,,tehnician electronist, cunotine dobndite n cadrul disciplinelor de nvmnt : ,,Bazele automatizrii ,,Electronic analogic ,,Electronic digital.Lucrarea cuprinde patru capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei am studiat materialul biografic indicat precum i alte lucrri tiinifice cum ar fi: cri i reviste de specialitate, STAS-ul.n acest fel am corelat cunotinele teoretice i practice dobndite n timpul colii cu cele ntlnite n documentaia tehnic de specialitate parcurs n perioada de elaborare a lucrrii de diplom.Consider c tema aleas in vederea obinerii diplomei de atestare n specialitate de ,,electronist dovedete capacitatea mea de a sistematiza i sintetiza cunotinele, de a rezolva problemele teoretice dar i practice folosind procese tehnologice din specializarea n care lucrez.

Capitolul IAmplificator operaional. Parametri

Amplificatoarele operaionale sunt amplificatoare de curent continuu cu reacie negativ interioar i prevzute cu o bucl de reacie negativ extern, care iniial puteau exercita o diferite operaii, ca adunarea, scderea, nmulirea i mprirea cu o constant(in curent continuu) i cu extindere (n curent alternativ) precum i operaii mai complexe: derivare, integrare, obinere de funcii logaritmice. n prezent domeniul lor de utilizare este mult mai extins. Prevzute n bucla de reacie cu reele mai complexe, amplificatoarele operaionale actuale pot realiza cele mai diverse funcii cu performane ridicate i perfect controlabile. Amplificatoarele operaionale pot prezenta, n general, dou intrri i dou ieiri putnd lucra astfel: o intrare i o ieire dou intrri i dou ieiri dou intrri i o ieire

Figura I.1 Schem amplificator operaional elementar b)

a)

Amplificatoarele operaionale au un punct de mas(nul) fa de care se stabilesc att tensiunea de alimentare() ct i tensiunile de intrare() i de ieire().Tensiunea de ieire a unui amplificator operaional este dat sub forma cea mai general astfel:

- este amplificarea diferenial n bucla deschis;

- amplificarea pe mod comun n bucla deschis;

- tensiunea de decalaj(care apare la ieire cnd intrrile sunt nule);

- tensiunea diferenial de intrare

- media aritmetic a tensiunilor de intrare

Parametri

1.Factorul de amplificare(ctigul) diferenial n bucla deschis

reprezint raportul dintre variaia tensiunii de ieire() i tensiunea diferenial de intrare(figura 1.b)

2.Factorul de amplificare pe mod comun n bucla deschis

reprezint raportul ntre variaia tensiunii de ieire i media aritmetic a tensiunilor de intrare

Acest parametru rezult din faptul c, chiar n cazul n care cele dou tensiuni de intrare, ,sunt egale ns diferite de zero se produce tensiunea la ieirea amplificatorului operaional. n cazul ideal, al amplificatorului operaional perfect

3.Tensiunea de decalaj(offset) de la intrare

este valoarea tensiunii continue aplicat la una din intrrile circuitului pentru care ieirea este nul,

4.Curentul de polarizare de intrare -

este valoarea medie a curenilor de intrare

5.Factorul de rejecie pe mod comun CMR

Este raportul dintre factorul de amplificare diferenial i factorul de amplificare pe mod comun .

Conform celor artate mai sus, ntruct la un amplificator perfect , rezult n acest caz

6.Banda de trecere n bucla deschis

Este domeniul (gama) de frecvene n care amplificarea scade la valoarea de fa de valoarea maxim:

Capitolul IIAmplificator operaional proporional

II.1.Amplificator proporional inversor

Schema de principiu (de curent alternativ) este reprezentat n figura II.1.Semnalul se aplic pe borna notat (-) iar borna notat (+) este legat la mas.Aplicnd teorema I a lui Kirchhoff n jurul nodului de intrare se obine relaia:

unde este curentul dat de tensiunea aplicat la intrarea (-)

curentul de reacie, ce apare prin bucla deschis format de rezistenaFigura II.1.Amplificator proporional inversor

este curentul prin intrarea amplificatorului operaional.

Deoarece deci dar

deoarece

.Se obine astfel

i deci

Se observ ca semnul (-) indicnd c tensiunea de ieire este n opoziie de faz cu cea de intrare.Unele proprieti ale amplificatoarelor operaionale se pot deduce din aceast relaie. Astfel nmulirea cu o constant. Punnd condiia

, k>1 se obine mprirea cu o constant. Dac

, k>1 atunci deci tensiunea de ieire este o fraciune a tensiunilor de intrare.

Circuit repetor. Pentru

avem Se observ c prin montarea n cascad a unui numr de amplificatoare operaionale, se pot obine tensiuni n faz ce cea de intrare. Circuit sumator. n cazul cnd la intrarea inversoare se aplic mai multe tensiuni, prin intermediul unor rezistene, la ieire se obine un semnal n antifaz, proporional cu suma lor. n schema din figura II.2 se pot scrie relaiile urmtoare aplicnd prima teorema a lui Kirchhoff n jurul nodului A

dar

Figura II.2 Amplificator operaional inversor sumator

Presupunnd, pentru simplificare

rezult

II.2.Amplificator proporional neinversor n acest caz semnalul se aplic pe borna cu (+) .Schema amplificatorului este reprezentat n figura II.3. n acest caz, pentru a deduce valoarea amplificrii se observ c tensiunea ntre borna A i mas se obine tensiunea de ieire astfel

Dar, deoarece , atunci deci ( reprezint tensiune de intrare). In acest caz .

Notnd se observ c semnalul de ieire este n faz cu cel de intrare.

Proprietile acestui amplificator se pot deduce ca i n cazul celui inversor din formula amplificrii. Se observ c el nu poate diviza deoarece , dect n cazul n care una dintre rezistenele se nlocuiete cu un dispozitiv ce prezint o rezisten Figura II.3.Amplificator proporional neinversor negativ (diod tunel).

Cu elemente fizice obinuite el poate realiza urmtoarele:

nmulirea cu o constant. Se pune condiia:

Atunci Sumator. Pe circuitul din figura II.4 se pot stabili urmtoarele relaii

.n jurul nodului B aplicnd prima teorem a lui Kirchhoff obinem

Figura II.4.Amplificator proporional neinversor sumator

n care

nlocuind, obinem

Pentru simplificare presupunem c gsim

Dar i deci

i dac :

Se observ c la ieire s-a obinut suma tensiunilor aplicate la intrare n aceiai faz-Pentru a funciona n curent alternativ, amplificatorul operaional trebuie sa fie prevzut cu condensatoare pe circuitele de semnal sau pe cele de reacie, dup scopul urmrit. Obinerea unei amplificri liniare impune alegerea judicioas a valorilor condensatoarelor folosite.

Capitolul IIIAmplificator operaional integrator, derivativproporional integrator i proporional derivativ

III.1.Amplificator operaional integrator

Obinerea legii. Pentru obinerea legii de tip integral(I) se folosete schema din figura III.1. cu aplicare semnalului de intrare la borna inversoare, cu o rezisten n circuitul de intrare i o capacitate n circuitul de reacie

Pentru curentul prin rezistena rezult relaia iar pentru curentul prin capacitatea se obine relaia unde tensiunea , de la bornele capacitii are expresia

.

Din ultimele dou relaii rezult c Figura III.1.Amplificator operaional integrator

tiind c , rezult c sau ;Integrnd aceast relaie se obine:

Aceast expresie arat c schema din figura III.1 realizeaz o lege TI, tensiunea de ieire fiind proporional cu integrala tensiunii de intrare . Notnd :

expresia capt aspectul

Semnul minus al expresiei este determinat de aplicarea semnalului de intrare la borna inversoare.

III.2Amplificator operaional derivativ

Obinerea legii. Legea de tip derivativ (D) nu se folosete separat , dar componenta derivativ intervine n legile PD i PID . Pentru obinerea legii D se folosete schema din

figura III.2, cu folosirea bornei de intrare inversoare, cu capacitatea n circuitul de intrare i cu rezistena n circuitul de reacie; datorit schimbrii poziiilor rezistenei i capacitii (n raport cu schema din figura III.1. ) n locul unui efect de integrare se obine un efect de derivare.

Meninnd aproximaiile anterioare pentru amplificatorul operaional rezult relaia:

; i nlocuind aceste Figura III.2.Amplificator

operaional derivativvalori n relaia se obine

respectiv

Se obine astfel o lege D, semnalul de ieire fiind proporional cu semnalul de intrare i notnd , relaia va cpta aspectul

III.3.Amplificator operaional proporional integrator(PI) PI inversor

Figura III.3.1 Amplificator proporional integrator PI

PI neinversor

Figura III-3.2.Amplificator proporional integrator neinversor

III.4.Amplificator operaional proporional derivativ(PD) PD inversor

;

Figura III.4.1.Amplificator proporional derivativ inversor

PD neinversor

Figura III.4.2.Amplificator operaional proporional derivator neinversor

Capitolul IVInfluena reaciei negative asupra parametrilor amplificatorului

IV.1.Influena reaciei negative asupra amplificatorului

Reacia negativ micoreaz amplificare dar mrete stabilitatea ei. n adevr s considerm c dintr-o cauz oarecare (de exemplu variaia temperaturii) s-a produs o variaie a amplificatorului fr reacie. n acest caz n relaia , care reprezint relaia amplificatorului cu reacie, A devine i devine :

scznd cele dou relaii se obine

mprind prin A i innd seama ca se obine

Rapoartele , respectiv dau stabilitate amplificrii fr reacie, respectiv cu reacie- n cazul reaciei negative K>1 deci < deci stabilitatea se mbuntete.IV.2.Influena reaciei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecven

n cazul aplicrii unei reacii negative, caracteristica de frecven se modific dup cum se observ din figura IV.1 obinndu-se o lrgire a benzii de frecvene. Se poate demonstra c frecvenele limit superioare i inferioare devin:

unde

unde

IV.3.Influena reaciei negative asupra distorsiunilor liniare

S presupunem c la intrarea amplificatorului se aplic un semnal sinusoidal, iar la ieire datorit caracteristicii neliniare a tranzistorului, semnalul apare distorsionat. Prin circuitul de reacie negativ, este aplicat din nou la intrare n opoziie de faz, deci cu o deformare contrar celei de la ieire. n consecin semnalul rezultat va fi mai puin deformat prin compensare.Factorul de distorsiuni n cazul amplificatorului cu reacie negativ, este dat de formula:

unde

IV.4.Influena reaciei negative asupra impedanelor de intrare i de ieire ale amplificatorului

n cazul amplificatorului cu reacie serie, impedana de intrare crete fa de cazul amplificatorului fr reacie. ntr-adevr plecnd de la formulele:

i folosind relaiile i Figura IV.1.Influena reaciei negative asupra amplificatoarelor operaionale

referitoare la coeficientul de reacie i tensiunea de intrare n amplificatorul cu reacie i faptul c rezult

Se poate demonstra ca impedana de ieire scade n cazul folosirii reaciei negative, dup formula: unde

n general, dac se folosete o reacie negativ foarte puternic nlocuind n relaia rezult adic amplificarea cu reacie devine independent de parametri amplificatorului, obinndu-se astfel amplificatoare de mare stabilitate.Aceste consecine ale aplicrii reaciei negative n amplificatoare justific pentru c este nelipsit din amplificatoare.

Capitolul VSchema practic

Figura V.1.Schema electric etaj final audio

List de piese necesare

Rezistene1x 3,32x 1001x 12x 47k

Condensatori1x 470F/25V*2x 100F /16V*1x 47F /16V*1x 680F /16V*2x 100nF1x 220nF1x 2,2nF1x 470pF

* condensatori electrolitici

Circuit integrat 1x MBA810AS

Figura V.2.Cablaj etaj final audio

Capitolul VINorme de protecia muncii

1. Fiecare om al muncii este obligat ca, nainte de folosirea mijloacelor individuale de protecie, s verifice lipsa defectelor exterioare, curenia lor, marcarea tensiunii la care este permis utilizarea precum i dac nu s-a depit termenul de meninere a caracteristicilor electrice.2. Art.3825: Amestecul acizilor se face turnnd pe cel mai concentrat n cel mai diluat-3. Art.3539: La exploatarea bilor cu coninut acid se va evita contactul soluiilor cu pielea4. Art.3676: Comenzile de pornire i oprire a lucrrilor se vor face de ctre eful de lucrare, i tot el va conduce probele.5. Art.3689: Cablurile mobile de legtur se vor controla nainte de punerea sub tensiune6. Art.3699: Este interzis modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.7. Art.3720: Se interzice atingerea legturilor neizolate chiar dac acestea sunt alimentate la tensiuni joase.n toate atelierele i locurile de munc n care se folosete energia electric se asigur protecia mpotriva electrocutrii.Prin electrocutare se nelege trecerea unui curent electric prin corpul omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune este numit tensiune de atingere.Gravitatea electrocutrii depinde de o serie de factori:1.

Rezistena electric a corpului omenesc. Rezistena medie a corpului (pielea este singurul organ izolator) este de 1000 i poate avea valori mai mari pentru o piele uscate sau valori mult mai mici (200) pentru o piele ud sau rnit2. Frecvena curentului electric. Curentul alternativ cu frecvene ntre 10-100Hz este cel mai periculos. La frecvene de circa 500.000Hz excitaiile nu sunt periculoase chiar pentru intensiti mai mari ale curentului electric.3. Durata de aciune a curentului electric. Dac durata de aciune a curentului electric este mai mic de 0,01 efectul nu este periculos;4. Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situaii sunt cele n care curentul electric trece printr-un circuit n care intr i inima sau locuri de mare sensibilitate nervoas (ceafa, tmpla etc.)5. Valorile curenilor care produc electrocutarea. Acestea se pot calcula simplu cu legea lui Ohm: unde R este suma rezistenelor din circuit. -valoarea limit a curenilor nepericuloi sunt 10mA curent alternativ i 50mA curent continuu.Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa n:Electroocuri i electrotraumatisme. Cnd valoarea intensitii curentului electric este mai mic de 1mA, nu se simte efectul ocului electric. La valori mai mari de 10mA curent alternativ se produc comoii nervoase n membre; contraciile muchilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune s se fac greu. Peste valoarea de 10mA se produce fibrilaia inimii i oprirea respiraiei. Electrotraumatismele se datoreaz efectului termic al curentului electric i pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.

Cositorirea i lipirea se fac n locuri special amenajate i prevzute cu sisteme de ventilaie corespunztoare.Art.3760: Bile de cositor pot fi izolate termic astfel nct temperatura elementelor exterioare s nu depeasc 35 grade CelsiusArt.3761: Se interzice introducerea n baia de cositor a unor piese umede; este interzis introducerea n bai fr s fi fost n prealabil ters i uscat.Art.3762: Locurile de munc la care se execut operaii de lipire vor fi prevzute cu un sistem de ventilaie local pentru absorbirea nocivitilor din zona ciocanului de lipit.Art.3764: Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate la o tensiune de sub 24V, iar n locurile periculoase din punct de vedere al electrocutrii alimentarea se va face la 12V.Este interzis modificarea montajelor electrice sub tensiuneAparatele electrice i dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune corespunztoare i s aib prize cu mpmntare.

Bibliografie

1.Adrian Bioiu, Gheorghe Balu , Edmond Nicolau Practica electronistului amatorEditura Didactic i Pedagogic, Bucureti 19842.Edmond Nicoalu, Beli MarianaMsurri electrice i electroniceEditura Didactic i Pedagogic, Bucureti 19843.Theodor Dnil, Monica Ionescu-VladComponente i circuite electroniceEditura Didactic i Pedagogic, Bucureti 19844.Ion Cristea, Gheorghe Constantinescu Manualul muncitorului electronistEditura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1984

2