Главная Случайная страница


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
K U = U вых / U вх остается неизменным. В нелинейном режиме уровни входного сигнала ОУ превышают значения U вх для линейного участка (U вх > U вх.л или U вх < – U вх.л).

 
 

 


При этом режиме U вых принимает одно из двух значений:
+ U вых max или – U вых max. Нелинейный режим работы ОУ используют при создании импульсных устройств на базе ОУ: мультивибраторов, компараторов и др.

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 1R 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

 


Для неинвертирующего сумматора (рис. 5.7, б)

,

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.

Date: 2015-05-08; view: 609; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию