Теоретические сведения. Исследуемый усилитель называется операционным потому, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами:

Исследуемый усилитель называется операционным потому, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами: алгебраического сложения, вычитания, умножения на постоянный коэффициент, интегрирования, дифференцирования, логарифмирования и т.д. Современный ОУ выполняется на базе интегральной микросхемы операционного усилителя, к выводам которой присоединяются источники питания, входных сигналов, сопротивление нагрузки, цепи обратной связи (ОС), коррекции частотных характеристик ОУ и другие цепи.

ОУ - это усилитель постоянного тока, имеющий большой коэффициент усиления по напряжению. Для получения возможности усиливать разнополярные сигналы ОУ запитывают, обычно симметричным, двухполярным источником питания.

На рисунке 4.1 показано условное обозначение ОУ с одним выходом и двумя входами: прямым и инверсным. Инверсный вход обозначают знаком инверсии (кружком) или помечают знаком "-". Прямой вход не имеет знака инверсии или его помечают знаком "+".

В общем случае на входные выводы ОУ подаются либо синфазный сигнал U_сф, величина которого определяется по формуле (4.1), либо дифференциальный сигнал, который определяется по формуле (4.2).

U_сф = (U_вх1 + U_вх2)/2, (4.1)

где U_сф – напряжение синфазного сигнал, В;

U_вх1 – напряжение на прямом входе, В;

U_вх2 – напряжение на инверсном входе,В.

U_диф = U_вх1 - U_вх2 (4.2)

где U_диф. – напряжение дифференциального сигнала, В.

Рисунок 4.1- Условное обозначение ОУ

ОУ предназначен для усиления небольшого разностного (дифференциального) сигнала. Синфазный сигнал схемой ОУ должен быть максимально ослаблен. Выходное напряжение U_вых находится в фазе (синфазно) с напряжением на входе "+" U_вx1 и противофазно напряжению на входе "-" U_вх2.

На рисунке 4.2 приведены амплитудные характеристики ОУ.

Рисунок 4.2- Амплитудные характеристики ОУ

4.1.1 Инвертирующий усилитель

В схеме на рисунке 4.3 входной сигнал подается на инвертирующий

Рисунок 4.3 – Схема инвертирующего усилителя

Усилитель называется инвертирующим, так как выходное напряжение U_вых инвертировано по отношению к входному напряжению U_вх. Отрицательная обратная связь создается с помощью резисторов R2, R1 (параллельная ООС по напряжению).

Коэффициент усиления напряжения К_uос схемой инвертирующего ОУ определяется по формуле (4.3)

К_uос = -R2/R1. (4.3)

Если R2 = R1, то К_uос = -1 и ОУ становится инвертирующим повторителем напряжения, у которого U_вых = -U_вх.

Входное сопротивление R_вх инвертирующего ОУ определяется по формуле (4.4)

.

R_вх = R1, (4.4)

Выходное сопротивление R_вых определяется по формуле (4.5)

R_вых = R_{вых оу} /(1 + К_оу / К_uос) (4.5)

Для компенсации различия входных токов в схему введен резистор R3, который рассчитывается по формуле (4.6)

R3 = R1*R2/(R1+R2) (4.6)

Date: 2015-05-04; view: 516; Нарушение авторских прав