Analogna elektronika

Predmet poda osnove analognih elektronskih vezij na osnovi operacijskega ojačevalnika (OO). Študente seznani z osnovnim pojmi linearne elektronike (fazorji, odziv linearnega vezja na sinusno vzbujanje, prehodni pojav in stacionarni odziv, prevajalne funkcije), razliko med linearnimi in nelinearnimi vezji in osnovami analize vezij (sistematično pisanje enačb vezja, vozliščna metoda in modificirana vozliščno metodo).  

Sledi sklop o osnovnih lastnostih OO, kjer se študenti seznanijo z odzivom na počasne signale, linearnimi lastnostmi (ojačenje, rejekcijski faktor, vhodna in izhodna impedanca) in nelinearnimi lastnostmi (nasičenje). Ker OO v linearnih vezjih ne uporabljamo brez povratne vezave, sledi kratek pregled skozi sisteme z negativno povratno vezavo, kjer si ogledamo njen vpliv na ojačenje in nelinearnost ter načelo virtualnega kratkega stika, ki predstavlja osnovo za analizo linearnih vezij z OO.  

Sledi podrobna analiza dveh osnovnih vezij: neinvertirajočega in invertirajočega ojačevalnika. Iz njiju izpeljemo vezja, kot so seštevalnik, sledilnik napetosti, transimpedančni in transadmitančni pretvornik in tokovni ojačevalnik. 

Naslednji sklop je posvečen napakam, ki nastanejo na vhodu OO (vhodna ničelna napetost, vhodna napajalna tokova in vhodni ničelni tok). Ogledamo si načine kompenzacija omenjenih napak. Sklop zaključimo z razlago temperaturnega lezenja in staranja ter z modelom OO za nizke frekvence.  

Sledi razlaga osnovnih pojmov analize v frekvenčnem prostoru (poli in ničle prevajalne funkcije, Bodejev diagram, oblike prehodnih pojavov in stabilnost linearnega vezja). Razložimo vpliv negativne povratne vezave na frekvenčno karakteristiko in frekvenčno mejo ojačevalnika. Pridobljeno znanje uporabimo za opis frekvenčne karakteristike OO. Spoznamo kriterij za določanje stabilnosti ojačevalnika s povratno vezavo na osnovi Bodejevega diagrama, frekvenčno kompenzacijo in PSRR. Obravnavamo tudi nelinearno lastnost OO (slew rate), ki je posledica frekvenčne kompenzacije.  

S pridobljenim znanjem razložimo delovanje nekaterih pogostih linearnih vezij z OO (diferenčni in instrumentacijski ojačevalnik, ojačevalniki, kjer veliko ojačenje izvedemo z majhnimi upori, transadmitančni pretvornik z ozemljenim bremenom, integrator, diferenciator, aktivni filtri z enim in dvema poloma in s-C filtri).  

Zadnji sklop je posvečen uporabi OO v nelinearnih vezjih. Spoznamo polvalne in polnovalne usmernike,  detektorje srednje, temenske, vršne in efektivne vrednosti, ojačevalnike z nelinearno prenosno funkcijo (kvadratno, eksponentno in logaritemsko), množilnike in delilnike, rezalnike, primerjalnike,  Schmittove prožilnike, relaksacijske oscilatorje in  monostabilne multivibratorje.

Cilj predmeta je študentu podati osnovna znaja o linearnih in nelinearnih elektronskih vezjih z operacijskim ojačevalnikom. Študent se seznani z lastnostmi operacijskega ojačevalnika, njegovimi neidelanostmi in stabilnostjo. Ob tem spozna osnove sistemov z negativno povratno vezavo, analizo vezij v frekvenčnem prostoru, Bodejev diagram ter pojem polov in ničel prevajalne funkcije. Študent spozna osnovna linearna in nelinearna vezja z operacijskim ojačevalnikom in se jih nauči analizirati.

Na predavanjih so predstavljene teoretične osnove in rešitve preprostih primerov. Študentom je na voljo literatura s podrobno vsebino. V okviru laboratorijskih vaj analizirajo zahtevnejša vezja. Znanje poglobijo z meritvami in simulacijami različnih vezij z operacijskim ojačevalnikom.