29?Повторитель напряжения.

Повторитель напряжения (рисунок 5) используется в качестве согласующего устройства, обладающего большим входным и малым выходным сопротивлениями.

Рисунок 5. Повторитель напряжения

Это схема со стопроцентной обратной связью.

30.Источник тока на операционном усилителе.

Существует несколько схем источников тока на операционном усилителе, изображённых на рисунках 6, 7, 8.

Рисунок 6. Источник тока на операционном усилителе (схема 1)

Рисунок 7. Источник тока на операционном усилителе (схема 2)

Схема 1.

Необходим, чтобы входной сигнал не превышал максимальное входное напряжение усилителя.

Схема 2

33.Интегрирующий и дифференцирующий

усилитель (интегратор и дифференциатор)

Интегратор – фильтр низкой частоты;

Дифференциатор – фильтр высокой частоты.

Интегратор (рисунок 8)

Рисунок 8. Интегратор

Коэффициент передачи в операторном виде:

Т.е. схема интегрирует. Интегратор Даёт отставание на 90º по фазе.

Для того чтобы ограничить коэффициент усиления на низких частотах ставят R_ОС, тогда коэффициент усиления по постоянному току будет:

Интегратор – это фильтр низкой частоты, т.к. на высоких частотах коэффициент усиления буде равен нулю. Т.о. интегратор пропускает (усиливает) низкие частоты и не пропускает высокие.

Рассмотрим частотную область без R_ОС:

АЧХ интегратора без R_ОС представлена на рисунке 9:

Рисунок 9. АЧХ интегратора без R_ОС

АЧХ пересекает ось при частоте 1/RC.

Рассмотрим частотную область с R_ОС:

АЧХ интегратора с R_ОС представлена на рисунке 10:

Рисунок 10. АЧХ интегратора с R_ОС

Дифференциатор (рисунок 11)

Недостаток схемы – хорошее усиление помех.

Таким образом схема дифференцирует.

Рисунок 11. Дифференциатор

Схема работает с опережением по фазе на 180º.

Р ассмотрим схему с точки зрения фильтрации:

АЧХ дифференциатора представлено на рисунке 12:

Рисунок 12. АЧХ дифференциатора

Чтобы схема меньше усиливала помехи вводят дополнительный конденсатор.

34.Сдвиг нулевого уровня. Температурный дрейф.

Реальный операционный усилитель, в отличие от идеального, имеет на выходе некоторое постоянное напряжение, называемое выходным напряжением сдвига. Оно присутствует даже тогда, когда выходы операционного усилителя заземлены (рисунок 1):

Рисунок 1. Выходное напряжение сдвига операционного усилителя

Это напряжение даётся по паспорту как входное напряжение сдвига. Входное напряжение сдвига – это напряжение, которое требуется подать между входами усилителя для того, чтобы выходной сигнал стал равен нулю.

Причиной возникновения этого напряжения является неодинаковость входных транзисторов дифференциального усилителя. Транзисторы входного дифференциального каскада операционного усилителя проводят неодинаковые коллекторные токи даже в том случае, когда их базы имеют одинаковый потенциал, поэтому на выходе первого каскада появляется дифференциальное напряжение, которое затем усиливается, и может увеличиться за счёт разбаланса в последующих цепях. Общим результатом этого разбаланса является выходное напряжение сдвига.

Схему на операционном усилителе можно сбалансировать путём подачи на вход некоторого напряжения такой величины и знака, чтобы на выходе был ноль.

Один из вариантов схемы балансировки представлен на рисунке 2. При передвижении ползунка на R_БАЛ которое усилится в (1+R₂/R₁) раз и скомпенсирует напряжение разбаланса. Но усилитель может не выдержать, когда ползунок находится в крайних положениях. Тогда применяют схему, изображённую на рисунке 3. В этой схеме R_Б1 и R_Б2 на порядок меньше R_БАЛ. В ней можно намного плавней менять R_БАЛ, что намного удобнее. Если сигнал подаётся на неинвертирующий вход, то схема приобретёт вид, изображённый на рисунке 4.

Рисунок 2. Схема балансировки (вариант 1)

Рисунок 3. Схема балансировки (вариант 2)

Рисунок 4. Схема балансировки (вариант 3)

В операционных усилителях применяют специальные выводы для балансировки (рисунок 5). Когда подключают этот резистор, то выравниваются коллекторные или стоковые токи дифференциального усилителя.

Р исунок 5. Балансировка операционного усилителя

В справочниках указываются I_СМ, ΔI_СМ, e_СМ и иногда ТКe_СМ, по которым можно рассчитать выходное напряжение сдвига. Схема для расчета изображена на рисунке 6:

Рисунок 6. Схема для расчета выходного напряжения сдвига

П олная эквивалентная схема изображена на рисунке 7. Резистор R₃ включён для компенсации сдвига от тока. Резистор R₃ выбирают эквивалентным параллельному соединению R₁ и R₂. Схема, компенсирующая U_{ВЫХ.СДВ.E СМ} изображена на рисунке 8:

Рисунок 7. Полная эквивалентная схема

балансировочной цепи

Рисунок 8. Схема, компенсирующая U_{ВЫХ.СДВ.E СМ}

Если усилитель неинвертирующий, то используется следующая схема (рисунок 9):

Рисунок 9. Схема сдвига уровня для неинвертирующего усилителя