Разработка. Применение операционных усилителей (ОУ)

Занятие №5

Тема

Применение операционных усилителей (ОУ)

Условное обозначение ОУ в схемах

Задание 1

Для измерения давления металла на валки прокатного стана применена месдоза (тензодатчики). Выходной сигнал датчика изменяется от нуля до 200 мВ (U_д = 200 мВ), сопротивление датчика R_д = 0,2 кОм. Преобразовать сигнал датчика в цифровой код. Входное напряжение АЦП: U _{вх max} = -2 В.

Расчет

Выходной сигнал датчика нужно усилить до -2 В.

Требуемый коэф. усиления К_{u рас} = ; Д ля этой цели используем инвертирующий усилитель на ОУ. Выбираем ОУ общего применения типа К140УД7.

Строим схему инвертирующего усилителя

Для инвертирующего усилителя К _{u и} = ;

Т.о., =-10; два неизвестных- одно уравнение, поэтому принимаем R₁ = 9,1 кОм

(обязательно R₁» R_д, так как усилитель напряжения).

R_ос = К _{u и}× R₁ = 91 кОм

кОм, из ряда Е24 принимаем

R₂ = 8.2 кОм. ([1], page 417)

Входное сопротивление усилителя R_{вх ос} ≈ R₁;

Выходное сопр. инверт. усилителя: =0,016 Ом

Задание 2

Выходной сигнал датчика изменяется от нуля до 200 мВ (U_д = 200 мВ), сопротивление датчика R_д = 2 кОм. Напряжение на нагрузке U_н = 5 В, R_н=1 кОм. Разработать устройство, согласующее выходной сигнал датчика с напряжением на нагрузке.

Решение

Требуемый коэфф. усиления: К_{u рас} =

Коэф. положительный, поэтому используем схему неинвертирующего усилителя

Принимаем ОУ типа К140УД7

Коэф. усиления неинвертирующего усилителя

Принимаем R₁ = 3,0 кОм, тогда R_ос = (К_Uн – 1)×R₁= 72 кОм,

из ряда Е24 выбираем R_ос = 75 кОм.

=2,9 кОм. Принимаем R₂ = 3 кОм.

Входное сопротивление неинв. усилителя:

) = 577 Мом

Выходное сопр. неинв. усилителя: =0,04 Ом.

Т.о., R_вхн »R_д; R_н»R_выхн, что соответствует условиям усилителя напряжения.

Задание 3

Создать схему для реализации аналоговой зависимости U_вых = 2U_вх1 + 2U_вх2

Разработка