andrey

Путь к Файлу: /Разное / Аналоги / Операційні підсилювачі (ОП)..doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   6
Пользователь:   andrey
Добавлен:   31.01.2015
Размер:   282.5 КБ
СКАЧАТЬ

ЛЕКЦІЯ №11

 

ТЕМА 3. Диференційні та операційні підсилювачі.

 

ТЕМА ЛЕКЦІЇ 11.   Операційні підсилювачі (ОП).

 

 

Мета: Ознайомити курсантів з призначенням ОП. Вивчити принцип дії, характеристики та параметр ОП. Розглянути різновиди ОП які часто використовуються у озброєнні за фахом підготовки слухачів.

 

Література: [1] с. 166-182

Питання заняття та розподіл часу:

 

1. Призначення та основні параметри ОП. Класифікація ОП   (45 хв.)

2. Принципи побудови інтегральних ОП. Приклади реалізації. Застосування   ОП в аналогових електронних пристроях  (45 хв.) 

 

 


При проектуванні пристроїв різного призначення дуже часто використовують ОП. Тому висвітлення цього питання є актуальним, тим більше, що деякі з них використовуються в апаратурі за фахом підготовки курсантів.

 

1. Призначення та основні параметри ОП. Класифікація ОП.

ОП називають підсилювач електричних сигналів, призначений для виконування різних операцій над аналоговими сигналами у схемах з НЗЗ.

Термін “ОПЕРАЦІЙНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ” з’явився у аналоговій схемотехніці, де подібні підсилювачі з ланцюгами зворотного зв’язку використовувалися для моделювання різних математичних операцій (складання, інтегрування, диференціювання і т. і.)

Для умовного позначення ОП використовують або прямокутник (рис. 11.1а), або трикутник (рис 11.1б). Рівносторонній трикутник у центральному колі прямокутника (рис. 11.1а) показує, що функціональним призначенням ОП є підсилення. Треба додати, що на структурних (функціональних) схемах АЕП звичайно використовують спрощене зображення ОП (рис. 11.1в).

 

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.11.1

Де UВХ+ - напруга не інвертую чого входу;

UВХ- - напруга інвертуючого входу;

UВИХ - вихідна напруга.

Параметри ОП, які характеризують його якість, багато чисельні.

Условно їх можна поділити на статичні, виміряні на постійнім струмі чи низькій частоті, та динамічні параметри, які характеризують смугу пропускання ОП у режимі малого сигналу та тривалості перехідних процесів у режимі великого сигналу.

Статичні параметри можна розділити на підсилювальні, які характеризують підсилюючі властивості ОП, та точнісні, які характеризують точність роботи.

Підсилювальні параметри

а) коефіцієнт підсилення диференційного вхідного сигналу КU

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.1)

Величина КU в інтегральних ОП лежить у діапазоні від 104 до 107;

б)коефіцієнт передачі синфазного сигналу Ксф

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.2)

в) коефіцієнт послаблення синфазного сигналу (CMRR – common-mode rejection ratio)

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.3)

Величина Кпосл в інтегральних ОП лежить у діапазоні (60...140)дБ;

г) вхідний опір для диференційного сигналу, який визначається як відношення приросту напруги на одному з входів ОП до приросту струму на цьому вході (другий вхід ОП повинен при цьому бути з`єднаним з “землею”)

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.4)

Вхідні струми і+ та і дуже малі, тому величина Rвх д звичайно лежить у діапазоні 104 кОм...104 Мом;

д) вхідний опір для синфазного сигналу – це відношення приросту синфазної вхідної напруги до приросту викликаного нею середнього вхідного струму

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.5)

де Операційні підсилювачі (ОП)..

Звичайно величина Rвх с у сучасних ОП становить десятки ... сотні гігаом;

 

ТОЧНОСНІ ПАРАМЕТРИ

Операційні підсилювачі (ОП).а) напруга зміщення ОП (UЗМ) - це напруга, яку треба прикласти між входами ОП, щоб отримати нульову вихідну напругу ОП.

Операційні підсилювачі (ОП).  при   Операційні підсилювачі (ОП).

Визначення UЗМ пояснюється передавальною характеристикою ОП, яка має вигляд рис.11.2.

Напруга зміщення характеризує асиметрію плечей вхідного диференційного підсилювача.

 

 

Рис.11.2                     

 

 

б) температурний коефіцієнт напруги зміщення ТКUзм.- це відношення максимального приросту напруги зміщення до викликавшого його приросту температури навколишнього середовища. Іноді параметр ТКUзм звуть температурним дрейфом напруги зміщення.

Операційні підсилювачі (ОП).

(11.6)

Величина ТКUзм для ОП з вхідними каскадами на біполярних транзисторах становить (0,1...10) мкВ/град, а для ОП з вхідними каскадами на польових транзисторах (10...100) мкВ/град.

в) Середній вхідний струм Івх сер – це середньоарифметичне значення струмів Операційні підсилювачі (ОП)., які течуть через входи збалансованого ОП (uвих=0). Величина Івх сер для ОП з вхідними каскадами на біполярних транзисторах становить (0,1...10) мкА, а для ОП з вхідними каскадами на польових транзисторах знижується до 30 nА і нижче.

Температурний дрейф середнього вхідного струму становить десяті долі відсотка на градус/

г) Різниця вхідних струмів DІвх – це абсолютне значення        Операційні підсилювачі (ОП). яке також вимірюється при збалансованому ОП, тобто при Uвих=0. Звичайно величина DІвх лежить у діапазоні (15 nА...2 мкА).

 

Динамічні параметри

До динамічних параметрів відносять:

а) верхня частота одиночного підсилення (f1), тобто частота, на якій модуль коефіцієнта підсилення дорівнює 1 (½К½=1). В інтегральних ОП f1 може становити від 0,1МГц до 1000 МГц та вище

б) верхня гранична частота (fВ) – частота на якій модуль коефіцієнта підсилення зменшується в Операційні підсилювачі (ОП). раз

в) максимальна швидкість зростання Операційні підсилювачі (ОП).вихідної напруги ОП при наявності на його входах максимального перепаду напруги u+–u. Величина Операційні підсилювачі (ОП).на відміну від частоти fт характеризує динамічні властивості ОП у режимі великого вхідного сигналу і лежить у діапазоні (0,01...104)В/мкс.

г)Іншим параметром, який характеризує динамічні властивості ОП у режимі великого вхідного сигналу, є час установлення tу (settling time) або час відновлення tв вихідної напруги ОП після появи на його вході (рис.11.3 а,б) максимального позитивного або негативного перепаду напруги.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 11.3

Як бачимо з рис. 11.3 після позитивного або негативного перепаду вхідної напруги вихідна напруга установлюється або відновлюється за часові інтервали відповідно tу та tв, величина яких залежить від заданої відносної похибки d. Величина d, яка вказується в довідниках, звичайно становить 0,01, 0,1 або 1% від номінального значення вихідної напруги uвих ном. Наприклад, у швидкодіючих ОП величина tу становить декілька наносекунд при d=0,1%.

д) спектральна щільність вихідної шумової напруги ОП, перерахована на його вхід Sш(f), яка звичайно лежить у діапазоні (1...100)нВ/Операційні підсилювачі (ОП).. Іноді у довідниках приводять замість Sш(f) середньоквадратичне значення шумової напруги sш на вході ОП в заданій смузі частот від fа до fв. Зв’язок між Sш(f) та sш  визначається відомим співвідношенням

Операційні підсилювачі (ОП).

 

Звичайно sш  становить у сучасних ОП десяті долі...одиниці мкВ;

е) максимальна вихідна напруга uвих макс, при якій ОП працює у лінійному режимі. В залежності від напруги живлення величина uвих макс звичайно лежить у діапазоні (0,5...20)В;

ж) максимальна синфазна вхідна напруга (uвх с) макс – це така синфазна напруга на входах ОП, при якій забезпечується номінальне значення Кпосл даного ОП. Величина (uвх с) макс залежить від напруги живлення і звичайно становить від ±1В до ±250В;

з) мінімальний опір навантаження Rн мін ОП характеризує його вихідну потужність і лежить у діапазоні (0,01...10)кОм. Іноді замість Rн мін вказують у довідниках максимальний вихідний струм ОП;

На рис. 11.2 зображені передавальні характеристики ідеального ОП (суцільна лінія) та реального ОП (пунктир). Штрих–пунктирною лінією показане діапазон Du напруг, який лінійно підсилюється в ОП. Величина Uзм для ОП лежить у діапазоні 10 мкВ...50мВ. Малі значення Uзм ~ десятки мкВ...одиниці мВ властиві ОП, які мають вхідний ДП на біполярних транзисторах. Великі значення Uзм ~десятки мВ властиві ОП, яки мають вхідний ДП на польових транзисторах.

Іноді у довідниках приводяться додаткові параметри ІС ОП, наприклад, вхідна ємність Свх як диференційна, так і по кожному входу (десяті долі... одиниці пФ); відносна нестабільність напруги зміщення DVзм/DVживл [мкВ/В]; температурний коефіцієнт різниці вхідних струмів ТКDІвх, розмірність якого для ОП з вхідними каскадами на ПТ становить пА/град, а для ОП з вхідними каскадами на БТ – нА/град.

 

Класифікація ОП.

Існує декілька критеріїв класифікації ОП. Основним критерієм класифікації є швидкодія ОП, по який вони класифікуються на:

- швидкодіючі ОП (HIGHSPEED, FAST);

- прецизійні ОП (PRECISION);

- ОП загального застосування (LOW COST, LOW PRICE).

До швидкодіючих ОП відносять підсилювачі, у яких частота одиничного підсилення f1 становить сотні МГц, а також ОП, які в режимі великого вхідного сигналу мають максимальну швидкість зростання вихідної напруги Операційні підсилювачі (ОП).³100 В/мкс. До таких ОП належать, наприклад підсилювачі 154УД2, 154УД4А, THS3001 (Texas Instruments), AD8061 (Analog Devices).

Коефіцієнт підсилення К (11.2) таких ОП порівняно малий, а точностні параметри погані.

Прецизійні ОП, навпаки, мають велике підсилення К³106 та добрі точностні параметри: Uзм<1мВ, Івх£100нА, Кпосл³100 дБ. До таких ОП належать, наприклад, 140УД14, 140УД17.

До прецизійних ОП відносять також так звані МДМ (Choppers) підсилювачі. У таких ОП вхідна постійна напруга перетворюється у модуляторі в змінну напругу, яка потім підсилюється у багатокаскадному підсилювачі змінної напруги, на виході якого включений синхронний демодулятор, що відновлює постійну напругу. Такий засіб підсилення постійної напруги дозволяє значно зменшити вплив напруги зміщення Vзм та вхідних струмів Івх на вихідну напругу ОП. До МДМ ОП належать, наприклад, підсилювачі 140УД13, AD8551, AD8571 (Analog Devices). Недоліками МДМ ОП є дуже мала швидкодія та паразитне проходження імпульсних завад від джерела модулюючої напруги на вихід ОП.

ОП загального застосування мають параметри, які е проміжними між параметрами швидкодіючих та прецизійних ОП. До ОП загального застосування належить більшість ОП, які виготовляються в СНД, так і в дальньому зарубіжжі по напівпровідниковій технології. Такі ОП мають низьку вартість, широкий діапазон можливих напруг живлення, середній рівень власних шумів (3.29) та забезпечують відносну погрішність вихідної напруги duвих~(0.1...1)%.

Іншим критерієм класифікації ОП є їх вихідна потужність, по величині якій ОП класифікують на

- мікропотужні ОП (VERY LOW POWER);

- малопотужні ОП (LOW POWER);

- потужні ОП (POWER);

Мікропотужні ОП мають дуже малу споживаєму потужність Рсп£1мВт, малу напругу живлення (1,5...3В), великий вихідний опір Rвих~ декілька кОм та малу швидкодію (К×f1£10МГц). До наступного часу винятком є лише ОП AD8061, який має К×f1=300 МГц. Сучасні мікропотужні ОП часто виготовляють на КМОН транзисторах. До мікропотужних ОП належать, наприклад, підсилювачі 140УД12, ОР90, ОР181, ОР291. Такі підсилювачі в основному застосовують у якості попередніх підсилювачів в електронних пристроях, які мають батарейне живлення.

Малопотужні ОП мають дещо більшу споживаєму потужність Рсп ~ одиниці мВт... сотні мВт та вихідний опір ~ сотні Ом. До таких ОП належить більшість прецизійних ОП та ОП загального застосування.

Потужні ОП мають Rвих~ одиниці...десятки ОМ та здатні віддавати у навантаження потужність від десятих часток Ватта до десятків ватт. Як правило, такі ОП мають радіатор для відводу тепла. Більшість ОП з високовольтним живленням Vживл³(24...27) В належать до потужних ОП. Прикладами потужних ОП є такі підсилювачі: 1408УД1, AD8531, AD8591, AD8024, AD8534, AD8594.

 

2. Принципи побудови інтегральних ОП. Приклади реалізації. Застосування ОП в аналогових електронних пристроях

 

Термін “операційний підсилювач” (ОП) використовували спочатку в обчислювальній техніці для позначення багатокаскадного підсилювача, на основі якого виконувались різноманітні операції над вхідними сигналами, наприклад, інверсія, підсумування, інтегрування, диференціювання та інші. Сучасні ОП виготовляють у вигляді інтегральних мікросхем багатокаскадних підсилювачів, вхідним каскадом яких є ДП, а вихідним – підсилювач потужності з низькоомним вихідним опором. Для умовного позначення ОП використовують або прямокутник (рис. 3.9, а), або трикутник (рис 3.9, б). Рівносторонній трикутник у центральному колі прямокутника (рис. 3.9, а) показує, що функціональним призначенням ОП є підсилення.

Як бачимо з рис. 3.9, крім симетричних вхідних та несиметричного вихідного контактів, ІС ОП має контакти двополярного живлення та “землі” (0V), а також може мати контакти корекції (FC) частотної характеристики ОП та балансировки (NULL) підсилювача. Контакти, позначені NC (NO CONTAKT), не використовуються. Наявність контакту балансировки обумовлена наявністю в складі ОП вхідного ДП. Як відомо (підрозд. 3.2), неідентичність параметрів плечей ДП приводить до появи напруги на його симетричному виході навіть при u+ – u- = 0. Підбором напруги, яка подається на контакт “NULL”, можна отримати uВИХ = 0 при u+ – u= 0. Такий підбір звуть балансировкою ОП. Більш докладно це питання буде розглянуто в підрозд. 3.7.2.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Треба додати, що на структурних (функціональних) схемах АЕП звичайно використовують спрощене зображення ОП (рис. 3.9, в).

Каскади, які входять до складу ОП, зображені на рис. 3.10.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 


Як бачимо з рис. 3.10, до складу ОП, крім ДП, підсилювача напруги та вихідного емітерного повторювача, входять каскад зсуву рівня та схеми захисту ДП від високовольтних завад і захисту ЕП від короткого замикання в навантаженні. Вхідний ДП забезпечує високу стабільність режиму роботи та параметрів при підсиленні диференційного вхідного сигналу, а також високу завадостійкість усього ОП. Захист вхідних транзисторів ДП від пробою при великих значеннях різниці вхідних напруг u+ – u забезпечується, як правило, двостороннім амплітудним обмежувачем. Типова схема такого обмежувача на діодах Д1...Д2 зображена на рис. 3.11, а. Резистори R1, R2 утворюють з парами діодів подільник напруги, який має змінний коефіцієнт передачі. При малих різницях u+ – u  всі діоди закриті, їх сумарний опір дуже великий (2rк) і коефіцієнт передачі подільника майже дорівнює 1. При великих різницях амплітуд (u+ – u) ³ 2uд, де uд – напруга на одному відкритому діоді, відкривається одна з пар діодів, їх опір стає значно меншим, ніж R1, R2, і коефіцієнт передачі подільника різко падає. Якщо діоди германієві, то при цьому напруга на емітерних переходах Т1, Т2 не може перевищувати ~ 0,2 В.

Підсилювач напруги (рис. 3.10) може бути одно-, двох- або навіть три-каскадним. Збільшення числа каскадів дозволяє отримати дуже великий коефіцієнт підсилення диференційної вхідної напруги Кд ~ 107. Це дозволяє, наприклад, з метою підвищення стабільності параметрів ОП підключити до нього зовнішнє коло НЗЗ і зберегти досить велике підсилення напруги.

В ОП може підсилюватись як змінна, так і постійна напруга. Це примушує робити між каскадами ОП безпосередні (гальванічні) зв’язки (див. рис. 2.12, а). Як бачимо з рис. 2.12, а, за наявності таких зв’язків з ростом числа каскадів безперервно зростає постійна напруга як на базах, так і на колекторах транзисторів. Це приводить до необхідності зменшення опорів колекторного навантаження (тобто підсилення) з ростом номера каскаду ОП. Крім того, зростання постійної напруги на виходах каскадів ОП означає, що навіть за відсутності вхідного сигналу отримаємо uвих ¹ 0. Для отримання нульової вихідної напруги при uвх = 0 використовують каскади зсуву рівня. Типові схеми таких каскадів подані на рис. 3.11, б, в.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 

 


Каскад на рис. 3.11, б побудований на основі ЕП та забезпечує зсув рівня постійної напруги на величину Vбе + Vст, тобто

Vвих = Vвх – Vбе – Vст,                                          (3.27)

де Vбе = 0,7 В – напруга на емітерному p - n переході кремнієвого транзистора;

Vст – напруга на стабілітроні D.

Стабільність величини зсуву рівня забезпечується стабільністю напруг Vбе та Vст.

Для того, щоб коефіцієнт передачі каскаду (рис. 3.11, б) для корисного сигналу майже дорівнював 1, опір резистора R повинен бути достатньо великим

R >> re + (rст)дин,

де Операційні підсилювачі (ОП). – динамічний опір стабілітрона.

Недоліком каскаду (рис 3.11, б) є великі власні шуми стабілітрона. Тому іноді замість стабілітрона включають декілька послідовно підключених у прямому напрямку звичайних діодів.

Каскад зсуву рівня на рис. 3.11, в побудований на основі ЕП, у емітерному колі якого послідовно включені резистор R та ГСС І0. Величина зсуву рівня постійної напруги в такому каскаді дорівнює Vбен + I0R. Для отримання в каскаді (рис. 3.11, в) коефіцієнта передачі по корисному сигналу, близького до 1, опір навантаження повинен бути значно більшим від опору R.

Вихідний ЕП (див. рис. 3.10) із захистом від короткого замикання у навантаженні може бути побудований за типовою схемою двотактного підсилювача потужності (див. рис. 1.50), а для малопотужних ОП – за класичною схемою каскада з СК.

 

Таким чином, ОП являють собою багатокаскадні інтегральні підсилювачі з диференційним входом та безпосереднім зв’язком між каскадами. ОП мають великий вхідний опір на кожному вході завдяки вхідному ДП, працюючому в режимі мікрострумів, та малий вихідний опір завдяки вихідному ЕП. Завдяки багатокаскадності ОП мають дуже великі коефіцієнти підсилення як напруги, так і потужності.

 

2. Принципи побудови та основні параметри електронних пристроїв

на основі операційних підсилювачів

 

Переважна більшість електронних пристроїв, які виконують функції формування, підсилення та обробки аналогових сигналів,  побудована на ІС ОП [2, 3]. У цьому розділі розглянемо лише такі аналогові електронні пристрої (АЕП), до складу яких входить ОП, охоплений колом негативного ЗЗ і працюючий у підсилювальному (лінійному) режимі, тобто Операційні підсилювачі (ОП). (див. рис. 3.14). У наступних розділах будуть окремо розглянуті активні фільтри, а також формувачі та генератори аналогових сигналів, побудовані на основі ОП, які працюють у нелінійному режимі.

При розгляді лінійних АЕП на основі ОП зробимо декілька припущень, які спрощують аналіз фізичних процесів у цих пристроях та визначення їх параметрів.

По-перше, будемо вважати, що коефіцієнт підсилення напруги ОП (3.28) дуже великий (К ® ¥), тобто диференційна напруга на вході ОП дуже мала: Операційні підсилювачі (ОП).. Як було показано в підрозд. 3.5, реальні значення К становлять десятки тисяч – мільйони, тобто при uвих.макс ~ 10 В величина Операційні підсилювачі (ОП). становить від декількох мкВ до мілівольта, тому таке допущення є цілком виправданим.

По-друге, будемо вважати, що вхідний опір ОП дуже великий (Rвхд ® ¥, Rвх с ® ¥), а вихідний – дуже малий (Rвих ® 0). Нескінченність Rвх означає що вхідними струмами ОП можна нехтувати. Це також є виправданим, бо , як показано в підрозд. 3.5, вони лежать у діапазоні від десятків пА до кількох мкА. Нехтування вихідним опором ОП можливо тому, що вихідним каскадом ОП є емітерний повторювач (див. рис. 3.10). Крім того, будемо вважати, що точнісні параметри ОП ідеальні, тобто відсутня напруга зміщення Vзм, а також її температурний та часовий дрейф.

Інвертований  підсилювач

Принципова схема інвертованого підсилювача на ОП зображена на рис. 3.18.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 


Напрями струмів на рис. 3.18 показані для випадку, коли uвх зз > 0.

З рис. 3.18 бачимо, що інвертований підсилювач на ОП має паралельний НЗЗ за напругою (див.підрозд. 2.3). Негативний вид ЗЗ пояснюється тим, що вихід ОП зв’язаний з його інвертованим входом (зростання напруги u-  проводить до падіння uвих, тобто К < 0). При короткому замиканні у навантаженні (Rн = 0) НЗЗ зникає, тобто це НЗЗ за напругою. Нарешті, на вході ОП алгебраїчно підсумовуються струми (івх = і1 – ізз), тобто це паралельний НЗЗ. Завдяки припущенням івх ® 0 та uвх = (u+ - u-) ® 0, можна записати  і1  =  іЗЗ ,   або Операційні підсилювачі (ОП)..

З останнього рівняння отримаємо коефіцієнт передачі (К-) інвертованого підсилювачаОпераційні підсилювачі (ОП).

(3.35)

Вираз (3.35) збігається з загальним виразом (2.15б), отриманим при аналізі параметрів підсилювача з паралельним ЗЗ за напругою, який показує, що коефіцієнт передачі інвертованого підсилювача на ОП залежить лише від параметрів кола НЗЗ.

Вхідний опір інвертованого підсилювача (з урахуванням припущення uвх ® 0) за визначенням дорівнює Операційні підсилювачі (ОП).,                                             (3.36)

що теж збігається з загальним виразом (2.18), враховуючи, що ½К½® ¥.

Вихідний опір інвертованого підсилювача, завдяки НЗЗ за напругою стає меншим, ніж вихідний опір ОП без зворотного зв’язку, що теж відповідає загальному виразу (2.21). Завдяки припущенню, що Rвих ® 0, вихідним опором інвертованого підсилювача тим більш можна нехтувати.

Неінвертований підсилювач

Операційні підсилювачі (ОП).Схема неінвертованого підсилювача на основі ОП зображена на рис. 3.19, напрями струмів показані для випадку uвх зз > 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З рис. 3.19 бачимо, що неінвертований підсилювач має послідовний НЗЗ за напругою. Дійсно, на вході ОП алгебраїчно підсумовуються напруги, а не струми:

Операційні підсилювачі (ОП).,

(3.37)

де Операційні підсилювачі (ОП).;

Операційні підсилювачі (ОП). - коефіцієнт передачі напруги в колі НЗЗ.

Визначимо коефіцієнт передачі Кнеінвертованого підсилювача, скориставшись виразом (2.4) з урахуванням припущення К ® ¥:

Операційні підсилювачі (ОП).

(3.38)

Вхідний опір неінвертованого підсилювача на ОП визначимо, скорис-тавшись загальним виразом (2.7):

Операційні підсилювачі (ОП).

(3.39)

де Rвх – вхідний опір ОП без ЗЗ.

Враховуючи, що bЗЗ < 0 та К ® ¥, робимо висновок, що неінвертований підсилювач на ОП має дуже великий вхідний опір.

Вихідний опір неінвертованого підсилювача відповідно (2.8) дорівнює

Операційні підсилювачі (ОП).,

(3.40)

де Операційні підсилювачі (ОП). – вихідний опір ОП без ЗЗ.

З урахуванням bЗЗ < 0 та припущення К ® ¥ робимо висновок, що вихідний опір неінвертованого ОП  практично дорівнює нулю.

Інвертований суматор

 

Принципова схема інвертованого суматора зображена на рис. 3.20, а, напрями струмів показані для випадку, коли всі вхідні напруги  u1, u2,…un позитивні.

Операційні підсилювачі (ОП).
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Як бачимо з рис. 3.20, а, завдяки припущенням івх ® 0 та uвх = (u+-u-) ® 0 можна записати

Операційні підсилювачі (ОП)..

З останнього співвідношення отримуємо вираз для вихідної напруги інвертованого суматора

Операційні підсилювачі (ОП).

(3.41)

Очевидно, що при R1 = R2 =…= Rn = R33 отримаємо інвертований суматор з одиничним коефіцієнтом передачі по кожному входу

uвих = - (u1 + u2 + … + un).

(3.42)

При R1 = R2 = …=Rn = R та R33 = R/n отримаємо обчислювач середньоарифметичного значення всіх вхідних напруг

Операційні підсилювачі (ОП)..

(3.43)

 

Неінвертований суматор

 

Принципова схема неінвертованого суматора зображена на рис. 3.20, б, напрями струмів відповідають випадку, коли всі вхідні напруги позитивні. На відміну від схеми неінвертованого підсилювача, вхідні напруги u1, u2, ... ,un подаються на неінвертований вхід ОП через резистори R1, R2, ... , Rn відповідно. Тому для використання виразу (3.38) спочатку знаходимо результуючу напругу u+ на неінвертованому вході ОП. Для цього, враховуючи допущення івх ® 0, запишемо співвідношення між струмами

і1 + і2 + ... іn = 0,   або Операційні підсилювачі (ОП).

З останнього виразу отримуємо рівняння для напруги на неінвертованому вході ОП:

Операційні підсилювачі (ОП)..

Використовуючи вираз (3.38), остаточно отримуємо

Операційні підсилювачі (ОП)..

(3.44)

При R1 = R2=…= Rn та RЗЗ = (n - 1)Rо неінвертований суматор має одиничний коефіцієнт передачі по всіх входах:

uвих = u1 + u2 +…+ un.

(3.45)

При R1 = R2 =...= Rn та RЗЗ = 0 неінвертований суматор забезпечує обчислення середньоарифметичного значення всіх вхідних напруг

Операційні підсилювачі (ОП)..

(3.46)

 

Повторювач напруги

Каскад зсуву рівня постійної напруги

Типові принципові схеми каскадів зсуву рівня на транзисторах розглянуті в підрозд. 3.5 (див. рис. 3.11, б, в). Показано, що величина зсуву рівня постійної напруги в цих каскадах залежить не лише від температури, але й від опору навантаження. Цей недолік в значній мірі відсутній у каскаді зсуву рівня на ОП (рис. 3.21, б). Вихідна напруга цього лінійного пристрою може бути знайдена як суперпозиція вихідних напруг, обумовлених двома вхідними джерелами u1 та Vоп:

Диференційний підсилювач

На основі ОП може бути побудований підсилювач різниці двох вхідних напруг

Каскад зсуву фази

Відомі схеми пасивних RC кіл зсуву фази (рис. 3.23, а, б) мають два суттєвіх недоліки: по-перше, модуль їх коефіцієнта передачі в значній мірі залежить від частоти вхідного сигналу, по-друге, величина зсуву фази залежить від опору наванта

 Логарифмічний підсилювач та амплітудний обмежувач

Амплітудні обмежувачі застосовуються, наприклад, у пристроях обробки ЧМ, ФМ сигналів, коли зміна їх амплітуди негативно впливає на якісні параметри цих пристроїв.

Амплітудні детектори

Амплітудні детектори – це пристрої, вихідна напруга яких пропорційна амплітуді вхідних сигналів. Такі пристрої належать до класу нелінійних пристроїв на ОП та застосовуються, наприклад, у системах автоматичного регулювання підсилення, вимірювачах середньої потужності сигналів і т. ін. Найпростіша схема амплітудного

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика