10. Reacţia pozitivă

Acasă » Electronică analogică » 06 - Amplificatorul operaţional

Definiţie

Spre deosebire de reacţia negativă, ce conectează ieşirea amplificatorului la intrarea sa inversoare (-), reacţia pozitivă introduce semnalul de ieşire al AO la intrarea sa ne-inversoare (+), asfel.

Circuitul bistabil

Intrarea inversoare nu este conectată la bucla de reacţie, prin urmare, se poate aplica o tensiune externă pe aceasta. Să vedem pentru început efectele conectării intrării inversoare la masă (0 V).

În acest caz, tensiunea de ieşire va depinde de amplitudinea şi de polaritatea tensiunii intrării ne-inversoare. Dacă această tensiune este pozitivă, ieşirea AO va fi şi ea pozitivă, ducând la saturaţia pozitivă a amplificatorului ca urmare a reacţiei pozitive pe intrarea ne-inversoare. Pe de altă parte, dacă tensiunea intrării ne-invesoare porneşte de la o valoare negativă, AO se va satura negativ.

Ceea ce avem în cazul de faţă poartă numele de circuit bistabil, şi anume stabil într-una dintre cele două stări (saturat pozitiv sau saturat negativ). După atingerea uneia dintre aceste stări, circuitul tinde să rămână în acea stare, nemodificat. Pentru aducerea circuitului dintr-o stare în cealaltă, este necesară aplicarea unei tensiuni de aceeaşi polaritate pe intrarea inversoare (-), dar de o amplitudine mai mare. De exemplu, dacă circuitul este saturat pozitiv la +12 V, va fi necesară o tensiune pe intrarea inversoare de cel puţin +12 V pentru ca AO să intre în saturaţie negativă.

Prin urmare, un AO cu reacţie pozitivă tinde să rămână în starea în care se află deja. Tehnic, acest lucru este cunoscut sub numele de histerezis.

Comparatorul cu histereză

După cum am mai văzut, comparatoarele pot fi utilizate pentru producerea unei unde dreptunghiulare folosind orice tip de undă periodică (sinusoidală, triunghiulară, dinte de fierăstrău, etc.) pe intrare.

Comparatorul cu AO simplu

Dacă forma de undă în c.a. este pură, un comparator simplu este suficient pentru realizarea acestei transformări.

Pe de altă parte, dacă semnalul de intrare conţine zgomot, ce cauzează creşterea sau descreşterea semnificativă a amplitudinii în decurs de o perioadă, ieşirea unui astfel de comparator poate varia neaşteptat.

Ori de câte ori există o tranziţie a semnalului de intrare prin semnalul de referinţa, indiferent cât de mică ar fi, ieşirea comparatorului îşi va modifica starea.

Introducerea histerezei prin reacţia pozitivă

Dacă adăugăm o mică reacţie pozitivă circuitului comparator, vom introduce histereză în circuit. Această histereză va determina rămânerea circuitului în starea sa actuală, modificându-şi starea doar dacă amplitudinea tensiunii de intrare în c.a. suferă o modificarea majoră.

Acest rezistor de reacţie crează o referinţă duală pentru circuitul comparator. Tensiunea aplicată la intrarea ne-inversoare (+) ca şi referinţă pentru comparaţia tensiunii de c.a, depinde de valoarea tensiunii de ieşire a AO. Când ieşirea AO este saturată pozitiv, tensiunea de referinţa pe intrarea ne-inversoare va fi mai pozitivă decât înainte. Invers, când ieşirea AO este saturată negativ, tensiunea de referinţă a intrării ne-inversoare va fi mai negativă decât înainte.

Rezultatul poate fi transpus pe un grafic conform figurii alăturate.

Când ieşirea AO este saturată pozitiv, tensiunea de referinţa va fi cea superioară; ieşirea nu va fi saturată pozitiv decât dacă intrarea de c.a. creşte peste această referinţă superioară. Invers, când AO este saturat negativ, tensiunea de referinţă luată în considerare este cea inferioară; ieşirea nu va creşte spre saturaţie pozitivă decât dacă intrarea de c.a. scade sub nivelul de referinţă inferior. Rezultatul este un semnal de ieşire dreptunghiular curat, în ciuda existenţei unor distorsiuni mari ale semnalului de intrare de c.a. Pentru ca ieşirea comparatorului să sară de la o stare la alta (lucru nedorit), este nevoie ca diferenţa dintre amplitudinile semnalului de intrare să fie cel puţin la fel de mare precum diferenţa dintre tensiunile de referinţa superioară şi inferioară.

Circuite oscilatoare (circuite astabile)

Un oscilator este un dispozitiv ce produce o tensiune de ieşire alternativă sau pulsatorie. Tehnic, este cunoscut sub numele de dispozitiv astabil: nu posedă o ieşire stabilă.

Să vedem un circuit oscilator cu AO şi reacţie pozitivă.

Când ieşirea este saturată pozitiv, V_referinţa va fi pozitivă, iar condensatorul se va încărca în direcţia pozitivă. Când V_rampă este mai mare decât V_referinţa (chiar şi cu o valoare foarte mică), ieşirea se va satura negativ, iar condensatorul se va încărca în direcţia (polaritatea) opusă. Oscilaţia are loc datorită faptului că reacţia negativă este instantanee iar reacţia negativă este întârziată (printr-o constantă de timp RC). Frecvenţa acestui oscilator poate fi setată prin variaţia mărimii oricărui component.