АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

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

Читайте также:
  1. I. Общие сведения
  2. I. Общие сведения
  3. I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
  4. I. Общие сведения
  5. I. Основные сведения
  6. I. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  7. А) Метод сведения системы к одному ДУ.
  8. А. Теоретические взгляды Я.А. Пономарева
  9. А.2. Статистические сведения и материалы
  10. А.А. Ахматова. Сведения из биографии. Лирика.
  11. А.А. Блок. Сведения из биографии. Лирика.
  12. Б. Теоретические причины существования естественных монополий

 

Исследуемый усилитель называется операционным потому, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами. Операционным часто называют усилитель напряжения с большим коэффициентом усиления, охваченный цепью отрицательной обратной связи ООС, определяющей основные качественные показатели и характер выполняемых усилителем операций.

Современные ОУ выполняется на базе интегральной микросхемы операционного усилителя ИМС ОУ, к выводам которой, кроме цепи ООС, присоединяются источники питания, входных сигналов, сопротивление нагрузки, цепи коррекции частотных характеристик ОУ в интегральном исполнении и другие цепи.

Операционные усилители (ОУ) в интегральном исполнении в настоящее время составляют основу аналоговых интегральных схем.

Интегральные операционные усилители обычно строят по схеме усиления с непосредственной связью между отдельными каскадами с дифференциальным входом и биполярным по отношению к амплитуде усиливаемого сигнала выходом. Это обеспечивает нулевые потенциалы на входе и выходе ОУ при отсутствии управляющих сигналов на его входе. Поэтому такие усилители легко соединять последовательно при непосредственной связи между отдельными каскадами, а также достаточно просто охватывать любыми цепями обратной связи.

ОУ характеризуются большим входным и низким выходным сопротивлениями (соответственно 7…50 кОм и 300 Ом), а также высоким коэффициентом усиления (Кu = 1300…12000). Кроме того, к основным свойствам ОУ относятся очень широкая полоса частот, начиная с f = 0; постоянство амплитуды усиливаемого сигнала во всем диапазоне частот; отсутствие статических, шумовых и дрейфовых ошибок во времени и в диапазоне температур.

ОУ - это усилитель постоянного тока УПТ, его амплитудно-частотная характеристика не имеет завала в области низких частот, поскольку ОУ не содержит разделительных конденсаторов. Для того, чтобы в отсутствие входных сигналов потенциал выхода можно было привести к нулю (к потенциалу земли), питание ОУ делают двухполярным и обычно симметричным (например, +_ 12,6 В).

На рис.1 показано условное обозначение ОУ с одним выходом и двумя входами: прямым и инверсным. Инверсный вход 2 обозначают знаком инверсии (кружком) или помечают знаком "-". Прямой вход не имеет знака инверсии или его помечают знаком "+". В общем случае на входные выводы ОУ 1 и 2 поступают напряжения общего вида. Из них выделяют синфазный Uсф = (Uвх1 + Uвх2)/2 и дифференциальный Uдиф = (Uвх1 - Uвх2) сигналы (рис.2).



 

+Еп

U

Uвх1

Uдиф

Uвх1

-Еп Uвых Uвх2

Uвх2

Uсф t

       
   


 

Рисунок 1 Рисунок 2

 

Принципиальная схема типичного ОУ показана на рис.3. Первый дифференцирующий усилительный каскад собран на транзисторах Т1 и Т2 с источником стабильного тока Io на транзисторе Т3 и цепочкой температурной стабилизации на транзисторе Т5. Второй каскад на транзисторах Т4 и Т5 также выполнен по схеме дифференциального усилителя с симметричным входом и несимметричным выходом.

 

Рисунок 3

 

 

Выходной каскад является сложным эмиттерным повторителем на транзисторах Т7, Т9со стабилиза­тором тока на транзисторе Т8. Дело в том, что отсутствие разделительных конденсаторов в схеме может привести к появлению постоянной составляющей на выходе усилителя. Чтобы этого не произошло, используется усилитель амплитуды сигнала или транслятор уровня (транзисторы Т7 и Т8).

Рассматриваемый усилитель содержит два входа и один выход. При подаче сигнала на один из входов (вывод 9 — инвертирующий вход «—») выходной сигнал, снимаемый с вывода 5, сдвинут по фазе отно­сительно входного сигнала на 180° (как в усилительном каскаде на транзисторе по схеме ОЭ). Прохождение сигнала от другого, неинвертирующего входа « + » (вывод 10) к. выходу усилителя не сопровождается сдвигом его фазы (или полярности) входного сигнала. К выводу 5 подключается внешняя нагрузка и цепи обратной связи, а к выводам 1 и 7 — источник питания. Выводы 2, 3 и 12 предназначены для подключения корректирующих цепей.

Питание ОУ осуществляется от двух соединенных последовательно источников с одинаковыми постоянными напряжениями.

‡агрузка...

В зависимости от того, на какие входы ОУ воздействуют входные сигналы, различают три схемы включения ОУ в интегральном исполнении: инвертирующие, неинвертирующие и дифференциальные.

В схеме неинвертирующего ОУ (см. рис. 4) входной сигнал подается на неинвертирующий вход ИМС ОУ, а на его инвертирующий вход с помощью делителя выходного напряжения (R1, R2) подается напряжение ООС Uоос = Uвых R2 / (R1 + Ra). В схеме действует последовательная ООС по напряжению, глубина которой определяется формулой:

βоос = R2 / (R1+ R2),

 

а дифференциальное напряжение, приложенное к ИМС ОУ, будет равно:

 

Uдиф = Uвх – Uоос.

 

Так как коэффициент усиления напряжения ИМС ОУ Ku ≈ ∞, то Uдиф ≈ 0 и

 

Uвх ≈ Uоос = Uвых R2 / (R1 + R2).

 

Тогда коэффициент усиления напряжения схемой неинвертирующего ОУ определится по формуле:

 

Ku =(R1 + R2) / R2 = 1 + R1 / R2= 1 / βоос.

 

 

 

Рисунок 4

 

 


1 | 2 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.009 сек.)