рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Операционные усилители

Операционные усилители - Конспект Лекций, раздел Электротехника, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ С Развитием Интегральной Технологии Производства Наиболее Распро­Страненным Э...

С развитием интегральной технологии производства наиболее распро­страненным элементом для построения электронных устройств стал операционный усилитель. Он представляет собой высококачест­венный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, обладаю­щий высоким коэффициентом усиления, большим входным и малым выходным сопротивлениями.

На принципиальных схемах в самом общем виде опера­ционный усилитель обычно изображают в виде прямоуголь­ника с двумя входными и одним выходным выводами (рис. 14.5). Один из входов усилителя, напряжение на кото­ром усиливается с тем же знаком, называется неинверти­рующим и обозначается «+». Напряжение на другом входе – инвертирующем («–») – усиливается с изменением знака на обратный. Коэффициент усиления в схеме с разомк­нутой обратной связью одинаков для обоих входов операционного усилителя, причем во всем рабочем температурном диапазоне. Этого достигают выполнением всех элементов усилителя, в том числе и входных транзисторов, на одной кремниевой пластине.

Основные параметры схем, выполняемых на операционном усилителе (ОУ), удобно рассматривать, считая его идеальным, с параметрами:

1) коэффициент усиления в схеме с разомкнутой обратной связью бес­конечно большой;

2) напряжение на выходе равно нулю при нулевой разности входных на­пряжений;

3) входное сопротивление бесконечно большое;

4) выходное сопротивление равно нулю;

5) полоса пропускания частот бесконечна (усилитель не вносит за­держки).

Схема операционного усилителя, изображенная на рис. 14.6 называется инвертирующей схемой ОУ. Харак­терной особенностью ее является то, что неинвертирующий вход заземлен, а инвертирующий вход связан с выхо­дом через сопротивление обратной связи Для инвертирующего включения ОУ характерны перемена знака вход­ного сигнала, а также зависимость коэффициента усиления (коэффициента пере­дачи) только от параметров цепи обратной связи. При достаточно большом значе­нии коэффициента усиления, даже в случае его изменения от экземпляра к экзем­пляру ОУ или от температуры, параметры усилителя практически не меняются. Такая схема, называемая инвертирующим повторителем входного сигнала, ис­пользуется как промежуточное звено при связи источника сигнала, имеющего относительно большое внутреннее сопротивление (но меньшее, чем входное со­противление ОУ), с низкоомным приемником.

Определим с учетом знака выходного напряжения значение входного тока

. (14.3)

Из этого следует, что напряжение на инвертирующем входе для данной схемы стремится к нулю. Поэтому здесь инвертирующий вход может рассматри­ваться как точка «кажущейся» земли.

На основе инверти­рующего усилителя выполняю­т сумматоры, у которых с инверти­рующим входом связано не­сколько источников сигналов со своими входными сопро­тивлениями (рис. 14.7).

Поскольку инверти­рующий вход, называемый в данном случае «суммирую­щей точкой», сохраняет потенциал земли, входные токи каждого из источников не зависят друг от друга. Через элемент обратной связи протекает сумма этих токов.

При малом переменном напряжении входного сигнала, соизмеримом с падением напряжения на открытом диоде, для его выпрямления могут приме­няться схемы на основе ОУ. В них практически исключается влияние падения напряжения на диоде. На рис. 14.8 представлена схема однополупериодного выпрямителя, где диод VD1 включен в цепь обратной связи.

Для схемы, показанной на рис. 14.9 а с учетом того, что потенциал точки суммирования токов за счет обратной связи совпадает с потенциалом земли, имеют место следующие зависимости

;

. (14.4)

Таким образом, посредством этой схемы осуществляется интегри­рование входного сигнала с изменением знака. Такой интегратор может применяться, для сглаживания выпрямленного напряжения. Напри­мер, подключив в схеме (рис. 14.8) параллельно резистору конденсатор, получим выпрямитель.

Схему дифференциатора, выполняющего операцию, обратную интегри­рованию, т.е. дифференцирование, можно получить из предыдущей схемы, поменяв местами конденсатор и резистор (рис. 14.9 б). Для этой схемы харак­терны следующие

 

соотношения

; . (14.5)

В схеме неинвертирующего уси­лителя (рис. 14.10) источник входного сигнала с внутренним сопротивлением связан с неинвертирующим входом, а инвертирующий заземлен через рези­стор и имеет обратную связь через резистор .

Этот усилитель в определенном масштабе воспроизводит на выходе входное напряжение. Достоин­ством его является большое входное и малое внутреннее выходное сопротив­ления. При = 0 усилитель превращается в повторитель входного напряжения.

Для сравнения двух сигналов используют схемы ОУ в режиме компа­ратора. В этих схемах для получения максимальной точности, определяемой чувствительностью схемы, петля обратной связи обычно не замыкается.

На рис. 14.11 показан компаратор, применяемый для сравне­ния разнополярных входных сигналов – сигнала и опорного . Если одно напряжение

превы­шает другое, то выходная часть ОУ за счет большого коэффициента усиления переходит из одного состояния насыщения в другое. Таким образом, компаратор служит для преобразования разности аналоговых входных сигналов в дискретный вы­ходной.

Реальный ОУ отличается от рассмотренного ранее идеального наличием входных токов и выходного сопротивления, несбалансированностью обоих плеч входного дифференциального усилителя и конечным значением коэффи­циента усиления . Поэтому выбор параметров элементов внешних связей ОУ с другими узлами схемы связан с его электрическими параметрами. Для этого в справочной литературе приводится около 20 параметров.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ

Опорный конспект лекций... Для учащихся машиностроительного отделения по специальности... Металлорежущие станки и инструменты БРЕСТ Опорный конспект...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Операционные усилители

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

БРЕСТ 2008
Выполнил: Литовчик Е.Б., преподаватель машиностроительного отделения Брестского государственного политехнического колледжа. Опорный конспект лекций рассмотрен и одо

Электровакуумные приборы
Принцип работы электровакуумных приборов основан на явлении тер­моэлектронной эмиссии. Электровакуумные приборы условно можно разде­лить на электронно-управляемые, газоразрядные и электронно-оптиче

Элементы физики полупроводников
К полупроводникам относятся твердые вещества (чаще всего – кристал­лические), электропроводность которых, как и в проводниках, связана с пере­мещением электронов, но значительно меньше электропрово

Полупроводниковые диоды
В пограничном слое двух полупроводников с различным характером электропроводности при одном направлении тока дырки и электроны движутся навстречу друг другу, и при их встрече происходит рекомбинаци

Стабилитроны
Стабилитрон представляет собой специальный полупроводниковый диод, напряжение электрического пробоя которого очень слабо зависит от протека

Тиристоры
Тиристоры представляют собой кристаллическую структуру из четырех слоев чередующихся электронной и дырочной проводимостей (рис. 12.8) с трем

Биполярные транзисторы
Транзисторы являются управляемыми полупроводниковыми приборами, обеспечивающими усиление сигналов. По принципам действия их делят на управляемые электрическим током (биполярные) и управляемые элект

Полевые транзисторы
Полевые транзисторы разделяют на униполярные (с одним p-n - переходом) и полевые с изолированным затвором (без p-n - перехода) или со структурой МДП (металл – диэлектрик – полупроводн

Интегральные микросхемы
Постоянное усложнение схем электронных устройств привело к существенному увеличению количества входящих в них элементов. В связи с этим возникает проблема все большей миниатюризации электронных при

Электронно-лучевые индикаторы
Действие электронно-лучевых индикаторов основано на управлении сформированным потоком электронов, называемым электронным лучом. Эти приборы позволяют не только регистрировать электрические сигналы

Вакуумно-люминесцентные индикаторы
Рис. 13.2 Вакуумно-люминесцентный индикатор представляет собой электронную лампу – тр

Газоразрядные индикаторы
Газоразрядный индикатор относится к ионным приборам тлеющего разряда и выполняется с холодным катодом. Индикатор имеет два или более электродов, помещенных в стеклянный баллон, заполненный инертным

Полупроводниковые индикаторы
Принцип действия полупроводникового индикатора основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области р-n – перехода, к которому приложено прямое напряжение. К полупр

Жидкокристаллические индикаторы
Жидкокристаллические индикаторы не излучают собственный свет, а только воздействуют на свет, проходящий через индикатор. Поэтому для них необходим внешний источник света. Основу индикаторов этого т

Светоизлучающие диоды
Светоизлучающий диод – это полупроводниковый диод, излучающий энергию в видимой области спектра в результате рекомбинации электронов и дырок. В качестве самостоятельного прибора излучающий диод при

Транзисторные усилители
Назначением усилителя как электронного устройства является увеличе­ние мощности сигнала за счет энергии источника питания. В зависимости от формы электрических сигналов усилители разделяют

Генераторы синусоидальных колебаний
Любой генератор состоит из усилителя и цепи положительной обратной связи. Структурная схема генератора представлена на рис. 14.12.  

Мультивибраторы
Генератор, представляющий собой двухэлементный усилитель с емкостной связью, выход которого соединен с входом, называют мультивибратором. Мультивибраторы бывают симметричные, если т

Логические элементы
Логический элемент – это электронная схема, которая имеет один или больше входов X, реализующая на каждом выходе соответствующую логическую функцию Y от входных переменных. Логические

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
При использовании логических и цифровых устройств в системах авто­матизированного управления возникает проблема связи их с различными элек­тронными преобразователями входных сигналов и исполнительн

Микропроцессоры
Микропроцессор (МП) – программируемое электронное устройство, кото­рое предназначено для обработки информации, представленной в цифровом коде, и управления процессом этой обработки. Микропроцессоры

Однофазные выпрямители
Выпрямителем называется электронное устройство, преобразующее энергию переменного тока (обычно синусоидального) в энергию постоянного тока. Основным элементом выпрямителя является полупров

Трехфазные выпрямители
В трехфазных цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в основном используют две схемы выпрямителей: трехфазный выпрямитель с нейтральной точкой и трехфазный мостовой выпрямитель.

Управляемые выпрямители
Управляемые выпрямители, наряду с преобразованием переменного тока в постоянный, дают возможность плавно регулировать в достаточно широких пределах среднее значение выпрямленного напряжения.

Сглаживающие фильтры
Для уменьшения пульсаций (сглаживания) выпрямленного напряжения используют специальные устройства – сглаживающие фильтры. В схемах источников питания сглаживающие фильтры включают между ди

Стабилизаторы
Электронные устройства предъявляют достаточно жесткие требования к качеству электроэнергии, потребляемой от источников питания. Колебания напряжения и частоты промышленной сети переменного тока, из

Инверторы
Некоторые электронные устройства, входящие в состав автоматических систем управления производственными процессами, требуют для своей работы энергию переменного тока определенной частоты. Такие сист

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги