2.4.10. Основні відомості про виготовлення друкованих плат

Існує кілька методів виготовлення друкованих плат, котрі можна застосувати для отримання як поодиноких плит, так і невеликих серій плат. Нижче описано коротко два методи: безпосереднє нанесення доріжок (мозаїки) на плату та фотографічне перенесення доріжок (мозаїки) на плату. Детальніший опис особливостей виготовлення друкованих плат дивись в додатку 5.

3. Підсилювачі з від’ємним зворотним зв’язком

3.1. Інтегральні операційні підсилювачі

3.1.1 Визначення

Операційним підсилювачем (ОП) називають підсилювач постійного струму, який має коефіцієнт підсилення за напругою більший від тисячі. Термін «операційний підсилювач» виник в аналоговій обчислювальній техніці, де схожі підсилювачі з відповідним зворотнім зв’язком застосовувались для моделювання різних математичних операцій (інтегрування, підсумовування і т. д.). Поява напівпровідникових ОП у вигляді інтегральних схем (ІС), які мають відносно не високу вартість і високі технічні характеристики, призвело до того, що ОП отримав значно ширше застосування як універсальна аналогова ІС.

3.1.2 Принципові схеми інтегральних операційних підсилювачів

Принципові схеми інтегральних операційних підсилювачів складаються, як правило, з трьох транзисторних каскадів підсилення напруги (причому вхідний каскад завжди виконується за диференціальною паралельно-симетричною схемою (ДК)), вихідний каскад підсилення струму (емітерний повторювач) і кола погодження каскадів між собою (рис. 3.1). Коефіцієнт передачф такого ОП

Рис. 3.1 – Спрощена принципіальна схема операційного підсилювача

дорівнюватиме добутку коефіцієнтів кожної з трьох підсилювальних ланок.

t_e

Для ідеального ДК виконуються співвідношення

β₁=β₂; i_δ01=i _δ02; U_δe01=U_δe02; R_k1=R_k2 ; i _e0=i _e1+i_e2; U_вих1=U_вих2, (3.1)

де β₁, β₂, i_δ01=i_δ02, i_δ01=i_δ1+ i_δk1, i_δ02=i_δ2+i_δk2, U_δe01=U_δe02 – відповідно, коефіцієнти передавання колекторного струму, еквівалентні значення вхідних базових струмів та напруг база-емітер транзисторів VT1 та VT2; i_δ01=i_δ1+i_δk1; i_δ02=i_δ2+i_δk2 – відповідно, вхідний базовий струм, що визначається вхідною напругою, та зворотний струм база-колекторних переходів транзисторів VT1 та VT2; i_e1, i_e2 – емітерні струми транзисторів VT1 та VT2; R_k1, R_k2 , R_e – відповідно, колекторні та емітерний резистори ДК; U_вих1, U_вих2 – вихідні напруги обох плеч ДК.

У випадку подання, вхідної напруги U_вх≠0 колекторні та емітерні струми змінюються на однакові значення Δi_k1=-Δi_k2; Δi_e1=-Δi_e2 Вихідну диференціальну напругу U _вих ДК знаходять за співвідношенням

(3.2)

де - коефіцієнти підсилення обох плеч ДК.

Вхідний диференціальний R_вхдф та синфазний R_вхсф опори визначається як

(3.3)

Достатньо детальні дані по схемотехніці інтегральних операційних підсилювачів можна знайти в роботах []. Проте для спеціалістів, які застосовують ці підсилювачі, більш важливою є інформація не про принципіальну схему, а про еквіваленту схему і параметри підсилювача.

3.1.3 Еквівалента схема операційного підсилювача для низьких частот

Підсумовувальні вузли, які входять в еквівалентну схему ОП (рис. 3.2), позначені кружечками) допускаються ідеальними: на виході напруга рівна сумі вхідних напруг, взятих з відповідним знаком. Такі самі допущення прийняті і для масштабувальних ланок (позначені трикутниками): їх вхідні та вихідні опори як і у підсумовувальних ланок, рівні відповідно нескінченності і нулю. Всі напруги в еквівалентній схемі (рис. 3.2) підраховуються відносно спільної шини, інженерним сленгом – «землі».

Р ис. 3.2 – Еквівалентна схема ОП для низьких частот

ОП має два основних входи і один вихід (саме так є в більшості інтегральних ОП, хоча, в принципі, можуть бути і відмінності від даного варіанту) (рис. 3.2). Один із входів підсилювача, при подачі на який вхідної напруги U_вх однієї полярності вихідна напруга U_вих змінює свою полярність на протилежну до вхідної, називають інвертувальним, а інший – неінвертувальним. При роботі ОП в лінійному режимі напруга на його виході зростає при зменшенні напруги на інвертувальному вході (е_-) і з збільшенням напруги на неінвертувальному вході (е₊). Для економії місця в подальшому будемо називати інвертувальний вхід І-входом, а неінвертувальний вхід – Н-входом. Різницю напруг на входах ОП (е_--е₊) називають диференціальним вхідним сигналом ОП, а напівсуму цих напруг (е_-+е₊)/2 – синфазним вхідним сигналом.

На електричних схемах ОП прийнято умовно зображати у вигляді

Рис. 3.3 – Залежність вихідної напруги U_вих від вхідної U_вх для операційного підсилювача

трикутника, одна з вершин якого є точкою з’єднання вихідного виводу. Входи підсилювача зображають на протилежній стороні трикутника, причому І-вхід позначають знаком «-» або маленьким кружечком.

На еквівалентній схемі (рис. 3.2) коефіцієнт підсилення К представлений у вигляді коефіцієнта передачі безінерційної ланки, на вхід якої подається різниця вхідних сигналів (е₊-е_-), а напруга зміщення е_зм показана у вигляді додаткового джерела сигналу, який підсумується з напругою е_- (оскільки е_зм може мати будь-яку полярність, то все рівно до якого сигналу, е₊ чи е_-, додають е_зм).