 |
Классификация операционных усилителей
|
|
|
|
По применению ОУ подразделяются на:
- ОУ общего назначения, предназначенные для использования в аппаратуре, имеющей суммарную погрешность на уровне 1%. Характеристики ОУ удовлетворяют требованиям к такому классу устройств. У них полностью отсутствуют или имеется малое число дополнительных внешних компонентов, частота единичного усиления невысока (порядка 1 МГц);
- прецизионные ОУ, обладающие малым напряжением смещения нуля, малыми шумами, большим коэффициентом подавления синфазного сигнала и большим коэффициентом усиления при отсутствии цепи ОС;
- микромощные ОУ, характеризующиеся малым потреблением мощности от источника питания;
- быстродействующие ОУ с высокими значениями частоты единичного усиления (порядка 10 МГц) и скорости нарастания выходного напряжения.
Преобразователи аналоговых сигналов на ОУ
Обычно функции, выполняемые ОУ, определяются элементами обратной связи. На основе ОУ могут быть построены масштабные усилители, повторители, сумматоры, интеграторы, стабилизаторы тока и напряжения, активные фильтры, усилители переменного тока, генераторы импульсных сигналов, функциональные преобразователи, схемы сравнения и пр.
Повторитель напряжения (рис. 1) представляет собой усилитель, охваченный 100% отрицательной обратной связью по выходному напряжению. Для повторителя Uвых = Uвх.
Рисунок 1
Неинвертирующий масштабный усилитель (рис. 2).
Рисунок 2
Очевидно,
. (1)
. (2)
Тогда
.
Т.к. статический коэффициент усиления ОУ К0 велик, то
. (3)
Следует отметить, что коэффициент усилителя не зависит от параметров ОУ и не может быть меньше единицы, а фазы входного и выходного напряжений совпадают.
|
|
|
Инвертирующий масштабный усилитель (рис. 3). Здесь входной сигнал и сигнал обратной связи подаются на инвертирующий вход ОУ. В отличие от предыдущей схемы входной сигнал подается на вход ОУ не непосредственно, а через делитель R1-Rос.
В связи с тем, что входное сопротивление ОУ велико, считаем, что ток во входной цепи равен току обратной связи.
Т. к. ОУ обладает высоким статическим коэффициентом усиления, то
.
С учетом приведенных выше допущений
; 
; 
.
Рисунок 3
Тогда
. (4)
Для инвертирующего усилителя фазы входного и выходного напряжений сдвинуты относительно друг друга на 1800. Входное сопротивление усилителя практически равно сопротивлению резистора Rос.
При любых входных сигналах разность напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами стремится к нулю.
В дифференциальном усилителе (рис. 4) входной сигнал подается на прямой и инверсный входы. Особенностью такого усилителя является значительное ослабление синфазных помех.
Рисунок 4
Для приведенной схемы
. (5)
Интегратор (рис. 5) представляет собой ОУ, в цепь обратной связи которого включен конденсатор.
Для интегратора
. (6)
В выражении (6) произведение R1*C1 имеет размерность времени и называется постоянной времени интегрирования.
Рисунок 5
Усилитель с убывающим коэффициентом усиления (рис. 6,а) и его передаточная характеристика (рис. 6,б).
а) б)
Рисунок 6
Схема работает следующим образом.
При положительных входных напряжениях стабилитроны открыты и выходное напряжение
. (7)
При Uвх < 0 и |Uвх| < UVD2
. (8)
При Uвх < 0 и UVD2 < |Uвх| < UVD1
. (9)
При Uвх < 0 и UVD1 < |Uвх|
. (10)
Стабилизатор тока. Один из возможных вариантов стабилизатора тока приведен на рис. 7. Величина тока нагрузки определяется входным напряжением Uвх. Транзистор обеспечивает усиление выходного тока. Данное устройство можно рассматривать как усилитель с последовательной отрицательной обратной связью по току.
|
|
|
Рисунок 7
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Касаткин В.С., Немцов М.В., Электротехника. - М.; Энергоатомиздат, 2000.
2. Основы промышленной электроники /Под ред. В.Г. Герасимова.- М.: Высшая школа, 1985.
3. Основы теории цепей; Учебник для ВУЗов. /В.П.Бакалов и др. 2-ое изд. перераб. и доп. – М.; 2000.
4. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова.- М.: Высшая школа, 1987.
5. Прянишников В.А. Электроника. - СПб; Корона принт, 2002.
6. Хоровиц П., Хилл У.. Искусство схемотехники.- М.:Мир, 1997.
7. Амочаева Г.Г. Электронный конспект лекций.
Дополнительная
1. Алексеенко А.Г., Шагурин Н.И. Микросхемотехника. Учебное пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1990.
2. Жеребцов И.П. Основы электроники.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.
3. Попов В.П., Основы теории цепей.- Учебник для ВУЗов.- 3-е изд. испр.-М.: Высшая школа, 2000.
4. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench. в 2-х томах, Под ред. Д.И. Панфилова ДОДЭКА, 1999.-т.1-Электроника.
5. Электротехника/Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1985.
Лекция №15 – 16
|
|
|
