Навигация
Функциональные устройства на ОУ
11079
знаков
0
таблиц
0
изображений
1. Операционные усилители. Структура и функции операционных усилителей
Операционный усилитель обычно включает в себя дифференциальный каскад ДК на входе, усилитель напряжения УН и эмиттерный повторитель ЭП на выходе.
Дифференциальный каскад выполняется на полевых транзисторах для получения высокого входного сопротивления. Усилитель напряжения обычно выполняется в виде дифференциального усилителя на биполярных транзисторах для получения большого коэффициента усиления. Эмиттерный повторитель применяется для получения низкого выходного сопротивления.
Основная особенность операционных усилителей состоит в неограниченно большом коэффициенте усиления по напряжению и току, поэтому без обратных связей операционные усилители не применяются. У реальных ОУ коэффициент усиления 
. Полоса пропускания ОУ не очень велика.
Кроме усиления ОУ может выполнять различные математические операции.
2. Инвертирующее и неинвертирующее включение операционных усилителей
Инвертирующее включение операционных усилителей
Цепь обратной связи образуется сопротивлениями z1 и z2. Выходной сигнал 
по цепи обратной связи подается на вход в противофазе с входным сигналом 
, Тогда напряжение между входами ОУ 
стремится к нулю, так как коэффициент усиления ОУ очень большой, т.е. 
. Таким образом, для получения необходимого напряжения на выходе достаточно малого напряжения между входами ОУ. При этом в точке 1 по переменному напряжению практически нулевой потенциал, поэтому точку 1 называют «виртуальным нулем». Тогда токи 
, 
. Так как входное сопротивление ОУ велико, то 
и, следовательно, 
, а коэффициент передачи ОУ с цепью отрицательной обратной связи 
. Если сопротивления цепи ОС – действительные, т.е. 
, 
, то 
. Если сопротивления цепи ОС равны, то K=-1 – инвертирующий повторитель. Входное сопротивление усилителя 
. Выходное сопротивление усилителя 
, где 
– выходное сопротивление ОУ.
Неинвертирующее включение
Напряжение обратной связи 
, где коэффициент передачи цепи ОС 
, тогда 
. Усиливается разностное напряжение между входами ОУ. Так как коэффициент усиления ОУ очень большой, то разностное напряжение ничтожно мало, т.е. 
. Тогда коэффициент передачи
.
3. Разновидности усилителей
Суммирующий усилитель
Для токов, учитывая виртуальный нуль, можно записать 
, тогда, так как 
, 
то 
, или 
Как видим, получается весовое суммирование напряжений. Если все сопротивления одной величины, то получается равновесное суммирование: 
Особенность суммирования состоит в том, что оно практически идеальное, так как из-за наличия виртуального нуля в точке 1 входные напряжения друг на друга не влияют.
Дифференцирующий усилитель
Коэффициент передачи 
, где 
, 
. Тогда 
. При переходе в p-плоскость (замена 
) получим: 
. Тогда выходное напряжение 
. Умножение на p эквивалентно дифференцированию:
Таким образом, выходное напряжение равно производной входного напряжения.
АЧХ дифференцирующего усилителя: 
Оценим точность дифференцирования по сравнению с пассивной дифференцирующей RC-цепью.
Пассивная RC-цепь осуществляет дифференцирование на низких частотах, пока ее АЧХ меньше единицы. В усилителе на ОУ АЧХ идет вверх в соответствии с усилением собственно ОУ. Дифференцирование получается практически идеальным, благодаря свойствам ОУ.
Интегрирующий усилитель
Коэффициент передачи 
, где 
, 
. Тогда 
. При переходе в p-плоскость (замена ) получим: 
. Тогда выходное напряжение 
. Деление на p эквивалентно интегрированию: 
АЧХ интегрирующего усилителя 
Оценим точность интегрирования по сравнению с пассивной интегрирующей RC-цепью.
Пассивная RC-цепь не осуществляет интегрирование на низких частотах. В усилителе на ОУ интегрирование на низких частотах до тех пор, пока АЧХ не достигнет уровня усиления собственно ОУ. Интегрирование получается практически идеальным, благодаря свойствам ОУ.
Логарифмирующий усилитель
Как было показано ранее, I1=I2. ТокI1=U1/R, ток I2 определяется вольтамперной характеристикой диода: 
. Падение напряжения на диоде E=-U2, тогда 
, откуда 
. Точность логарифмирования зависит от вольтамперной характеристики диода.
Антилогарифмирующий усилитель
Токи I1=I2. Ток I1 определяется вольт-амперной характеристикой диода: 
, ток I2=U2/R. Падение напряжения на диодеE=-U1, тогда 
, откуда 
и, следовательно,
Похожие работы
... В качестве постоянного резистора выбран малогабаритный резистор с мощностью рассеивания 0,25 Вт (P1-28). Описание принципиальной электрической схемы Принципиальная электрическая схема разработанного электронного функционального устройства приведена на листе КАПП.220201.108.Э3 курсового проекта. Операционный усилитель DA1,DA2,DA3 совместно с элементами C1,R1,R2,R3,R4,R5 образует смешанное ...
... объектов. Традиционная кремниевая технология не обеспечивает требования по размерам и разбросам, предъявляемым к нанообъектам. Все большее применение получают наноструктуры и наноструктурированные материалы. Это искусственные материалы, в которых требуемая зонная структура обеспечивается выбором веществ, из которых изготавливаются отдельные слои, толщинами слоев, изменением связи между слоями. ...
... вующих систем автоматизированного проектирования подтвердил отсутствие разработок по автоматизации схемотехнического и функци- онального проектирования объектов класса ВКА. . - 41 - 2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВАКУУМНОЙ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ 2.1. Системная модель ВКА при функциональном и схемотехни- ческом проектировании. Анализ существующих конструкций ВКА ...
... и стремительно развивается за счет научно-технических разработок. 1.Факторы, формирующие потребительские свойства и качество РЭА. 1.1 Потребительские свойства радиоэлектронной аппаратуры. а) Функциональные: Общие: 1)Верность воспроизведения звука(характеризует качество звучания и определяется степенью соответствующего звука ,воспроизводимого акустической системой натуральному ...
0 комментариев