28. Основные схемы включения оу

В схемотехнике используются две основные схемы включения ОУ в режиме усиления:

- схема инвертирующего усилителя;

- схема неинвертирующего усилителя.

В первой схеме входной сигнал поступает на инвертирующий вход (рис.193,а).

Точка А называется в данной схеме точкой виртуальной массы или квазиноль, т.к. напряжение между входами ОУ близко к нулю. Поэтому для данной схемы можно записать следующие соотношения:

; .

По закону Кирхгофа сумма токов в т. А равна нулю, т.е.

.

а) б)

Рис.193

Коэффициент усиления по напряжению в этом случае будет определяться:

.

Знак "-" означает сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного на 180

В схеме неинвертирующего усилителя входной сигнал поступает на неинвертирующий вход (рис.193,б).

Для данной схемы справедливы соотношения: ; , откуда следует:

.

На основании этих схем с различными вариантами цепей обратных связей реализуется все многообразие аналоговых операционных устройств.

16.1Аналоговые схемы на оу.

Ниже приведены аналоговые устройства на базе ОУ и математическое описание выполняемых функций.

Эмиттерный повторитель.

В схеме R₁=; R₂=0.

Усилитель - вычитатель

С учетом "вертуального нуля"

J₁=-J₀

.

Сопротивление - сопротивление, обеспечивающее температурную стабильность как в транзисторном каскаде.

Преобразователь ток - напряжения

; т.к.

U_вых = -J_вхR

Сумматор - инвертирующий

Сумма токов равна "0"

U_вых = -(U₁+U₂+U₃)

Если сопротивление обратной связи по номиналу будет отличаться от R получится масштабный сумматор (с усилением или ослаблением).

Сумматор неинвертирующий с усилением

В точке А сумма токов равна "0"

Сумма напряжений

U_вых = k^.(U₁+U₂+U₃)

n - количество входов.

Аттенюатор - устройство ослабления сигнала.

т.к. U_V=0 , то

Выпрямитель

Усилитель инвертирующий выпрямляется отрицательная полуволна.

U_вых(t)=-U_вх(t), при U_вх(t)<0

U_вых(t)=0, при U_вх(t)>0

Интегратор аналоговый

Дифференциатор

Источник тока

J_вых=-J_вх

29. Компараторы. Назначение. Параметры. Уго. Основные схемы включения.

Компараторы напряжения предназначены для сравнения двух аналоговых сигналов и часто применяются при преобразовании аналогового сигнала в цифровой код.

Преобразование осуществляется методом сравнения входного аналогового сигнала с некоторым опорным напряжением. На рис.194 приведены временные диаграммы работы компаратора и математические соотношения для выходного напряжения.

Рис.194

Компаратор может быть реализован на базе ОУ (рис.195,а). Входной сигнал подается на неинвертирующий вход. В этом случае в ОУ не используются цепи отрицательной ОС. Стабилитрон в данной схеме используется как ограничитель выходного напряжения на уровне U¹.

б)

Рис.195

Все компараторы строятся на основе ОУ. Основным отличием интегральных компараторов от ОУ является схемотехническая реализация выходного каскада, который реализуется по схемам стандартной логики (ТТЛ, ЭСЛ и т.д.). Кроме этого, компараторы могут иметь стробирующие входы для синхронизации выходных каскадов. На рис.195,б приведено УГО ИМС компаратора.

Некоторые виды компараторов имеют в выходном каскаде транзистор с открытым коллектором и эмиттером, что позволяет подключать их к ИМС с различными уровнями U¹ и U⁰.

По сравнению с ОУ, компараторы отличаются повышенным быстродействием благодаря уменьшению диапазона выходного напряжения и использованию ненасыщенного режима работы выходных транзисторов. Отсутствие отрицательной ОС и частотной коррекции не позволяет использовать компараторы в линейном режиме (только в ключевом).

Основные характерные параметры компараторов:

- разрешающая способность - это минимальное U_ВХ, способное вызвать переключение выходного напряжения (U_ВХ = U_ВХ - U_ОП);

- минимальное U_ВХ;

- время отклика (быстродействие);

- задержка переключения компаратора.

Остальные параметры компараторов аналогичны ОУ и определяются типом ИМС.