Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Общие сведения. Операционные усилители (ОУ) являются разновидностью усилителей постоянного тока, имеют большой коэффициент усиления по напряжению KU = Uвых / Uвх =
Операционные усилители (ОУ) являются разновидностью усилителей постоянного тока, имеют большой коэффициент усиления по напряжению K U = U вых / U вх = 3×103…5×106 и высокое входное сопротивление R вх = 20 кОм…10 МОм. Современные ОУ выполняются в интегральном исполнении двух- и трехкаскадными. Основу ОУ составляет дифференциальный усилитель, служащий входным каскадом, а выходной каскад – обычно эмиттерный повторитель, обеспечивающий должную нагрузочную способность. Массовое применение ОУ обусловлено их универсальностью: могут осуществлять усиление с постоянным коэффициентом, сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование сигналов, сравнение электрических величин, генерацию сигналов разной формы и др. Условное обозначение ОУ показано на рис. 5.1. ОУ имеет два входа и один выход. При подаче сигнала на неинвертирующий вход U вх Н приращение выходного сигнала U вых совпадает по знаку (фазе) с приращением U вх.Н. Если сигнал подан на инвертирующий вход U вх И, то приращение U вых имеет обратный знак (в противофазе) по сравнению с приращением U вх.И. Инвертирующий вход используют в усилителях для введения отрицательной обратной связи (ООС), благодаря чему повышается стабильность KU, снижаются нелинейные искажения, увеличивается R вх. Для иллюстрации на рис. 5.2 приведена принципиальная схема простейшего трехкаскадного ОУ (интегральная микросхема К140УД1). Входной дифференциальный каскад выполнен на транзисторах VT 1 и VT 2. Второй каскад на транзисторах VT 4 и VT 6 представляет собой дифференциальный усилитель с симметричным входом и несимметричным выходом. Выходным каскадом служит эмиттерный повторитель на транзисторах VT 7 и VT 9. На схеме показано прохождение усиливаемого положительного сигнала, поданного на неинвертирующий вход 10.
Важнейшими характеристиками ОУ являются амплитудные (передаточные) характеристики U вых(U вх) (рис. 5.3). На линейных (наклонных) участках кривых коэффициент усиления
При этом режиме U вых принимает одно из двух значений: Рассмотрим некоторые примеры построения аналоговых схем на ОУ, работающих на линейных участках амплитудных характеристик. Инвертирующий усилитель (рис. 5.4) изменяет знак выходного сигнала относительно входного. На инвертирующий вход через резистор R 1 подается U вх и вводится параллельная отрицательная обратная связь по напряжению с помощью резистора R ос. Принимаем I ОУ = 0, тогда для узла 1 справедливо равенство I вх = I ос или
Так как собственный коэффициент усиления ОУ К U ОУ ® ¥, то напряжение на входе ОУ
U 0 = U вых / К U ОУ ® 0,
тогда U вх / R 1 = - U вых / R ос.
Коэффициент усиления
Для уменьшения погрешностей от изменения входных токов делают симметричными входы, выбирая R 2 = R 1 ║ R ос.
Неинвертирующий усилитель (рис. 5.5) не изменяет знак выходного сигнала относительно входного. Выразим ток в резисторе R 1, полагая U 0 = 0, I оу = 0: U вых / (R 1 + R ос) = U вх / R 1.
Тогда
U вых = U вх ;
Вычитатель-усилитель (рис. 5.6) предназначен для усиления разностных сигналов. Если R 1 = R 2 и R ос = R, то
Сумматоры. Для инвер-тирующего сумматора (рис. 5.7, а) формула выполняемой операции
, где n – число входов. Интеграторы создают заменой резистора R ос конденсатором (рис. 5.8). Они широко распространены в аналоговых решающих и моделирующих устройствах. Выходное напряжение интегратора пропорционально интегралу от входного сигнала. Так как i вх = i с или то Обычно при t = 0 U вых 0 = 0, тогда где t = R 1 С – постоянная времени. Дифференциаторы (рис. 5.9). Входной сигнал подается на инвертирующий вход и формула выполняемой операции
Генератор гармонических колебаний с мостом Вина является самовозбуждающимся генератором (рис. 5.10). Он преобразует энергию постоянного тока в переменный ток требуемой частоты. Мост Вина, состоящий из элементов R 1, С 1, R 2, С 2, образует звено частотно-зависимой положительной обратной связи (ПОС). Входной сигнал генератора – это часть его выходного напряжения, передаваемая звеном ПОС. При R 1 = R 2 = R и С 1 = С 2 = С частота генерации
f 0 = 1 / (2p RC).
Элементы R о, R ос предназначены для получения требуемого коэффициента усиления. Мультивибратор служит для получения прямоугольных импульсов. Мультивибратор на ОУ (рис. 5.11) относится к самовозбуждающимся генераторам. ОУ работает в импульсном режиме (на нелинейном участке амплитудной характеристики), он сравнивает два входных сигнала: по неинвертирующему входу и по инвертирующему входу U с – напряжение конденсатора С. В результате перезарядки конденсатора выходное напряжение скачком изменяется от U вых max до U вых min= - U вых max. При R 1 = R 2 длительность и период импульса t и » 1,1 RC; Т = 2 t и » 2,2 RC. Изменяя t = RC или величины R 1, R 2, можно регулировать длительность и частоту импульсов.
|