Полоса единичного усиления

Это полоса частот от нуля до частоты, где коэффициент усиления по напряжению без обратной связи равен 1.

Время нарастания переходного процесса определяется как время, необходимое для нарастания выходного напряжения с 10 до 90 % от своего конечного значения. Это означает, что для ОУ, который имеет t_н=0,35 мкс, на изменение напряжения на его выходе с 2 до 8 мВ требуется время 0,35 мкс.

Полоса пропускания единичного усиления В и время нарастания t_н связаны следующей зависимостью:

(2.5)

где В – измеряется в герцах, а t_н – в секундах.

Максимальная частота f_max, при которой можно получить неискаженное выходное напряжение с амплитудой V_{вых пик}, определяется скоростью нарастания в соответствии с выражением:

(2.6)

где f_max – максимальная частота в герцах,

– скорость нарастания напряжения В/мкс,

V_{вых пик} – максимальное неискаженное выходное напряжение в вольтах.

В табл. указаны параметры ОУ, влияющие на его работу в различных схемах в зависимости от величины сигнала.

Условно считаем, что

V_вых мало – если амплитуда ≤ 1 В

V_вых велико – если амплитуда > 1 В

Таблица 1.

Параметры ОУ, которые могут влиять на характеристику схемы	Область применения
	Усилитель постоянного тока		Усилитель переменного тока
	Vвых мало	Vвых велико	Vвых мало	Vвых велико
Входной ток смещения	+	+ / –	–	–
Ток сдвига	+	+ / –	–	–
Входное напряжение сдвига	+	+ / –	–	–
Дрейф	+	–	–	–
Частотная характеристика	–	–	+	+
Скорость нарастания	–	+	–	+

Упражнение1.1

Рассчитать схему инвертирующего усилителя, если: максимальный входной сигнал Е_вх= 0,05 В.; напряжение питания V_{питания} = ±12 В.; R_н=5 кОм. R_вх=5 кОм

Определить: I_вх, V_вых, R_ос, I_вых.

Упражнение1.2

Рассчитать схему не инвертирующего усилителя, если: максимальный входной сигнал Е_вх= 1 В.; напряжение питания V_{питания} = ±9 В.; R_н=3 кОм. R₁=3 кОм.

Определить: I_вх, V_вых, R_ос, I_вых.

Упражнение1.3

В схеме инвертирующего усилителя R_ос=100 кОм

Найти оптимальную величину компенсирующего сопротивления R для случаев, когда R_вх равно а) 10 кОм, б) 100 кОм.,

Упражнение 1.4

ОУ имеет следующие параметры, характеризующие дрейф

При изменении температуры от 20 до 70 ˚С ток I_{вх сдв} изменяется не более чем на 0,1нА/˚С, а напряжение V_{вх сдв} не более чем на 5 мкВ/˚С.

Предположим, V_вых было настроено на нуль при t =20 ˚С. Определить максимальную ошибку, вносимую в выходное напряжение схемы инвертирующего усилителя дрейфом при изменении температуры до 70 ˚С., если: максимальный входной сигнал Е_вх= 0,05 В.; напряжение питания V_{питания} = ±12 В.

В схеме инвертирующего усилителя R_ос 2 мОм; R_вх1 кОм

Упражнение1.5.1

Определить коэффициент усиления инвертирующего усилителя, на частотах f₁ = 100 Гц, f₂ = 1000 Гц, f₃  10 000 Гц.

Если коэффициент единичного усиления B = 10⁶ Гц

R_ос = 1мОм.; R_вх= 1кОм

Определить полосу пропускания .

Упражнение1.5.2

На какой максимальной частоте f_max можно получить неискаженное выходное напряжение с амплитудой а) 10 В ; б) 1 В ;

Если, скорость нарастания выходного напряжения будет: = 10 В/мкс.

R₁=3 кОм.

Упражнение А

Рассчитать схему неинвертирующего усилителя, так чтобы его коэффициент усиления был равен 5 (K_oc= 5) при Е_вх=2 В и сопротивлении нагрузки R_н=5 кОМ., R₁=5 кОМ Определить: I_вх, V_вых, R_ос, I_вых.

. Упражнение Б

Рассчитать схему неинвертирующего усилителя, так чтобы его коэффициент усиления был равен 10 (K_oc= 10) при Е_вх=1 В и сопротивлении нагрузки R_н=5 кОМ. R₁=5 кОм

Определить: I_вх, V_вых, R_ос, I_вых.

Литература

1 Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных интегральных схем. М. Мир, 1985 г.

2 Алипов А.Н., Муравник Л.М, Ронжина Н. Л., Сафьянников Н.М

Технические средства медицинских лабораторных фотометрических исследований. Учебное пособие. Часть1.. СПГУТ 2005г.

3 А.Н. Алипов, Л.М. Муравник, Н.Л. Ронжина, Н.М. Сафьянников

Медицинские лабораторные фотометрические приборы и комплексы. Издательство РЕНОМЕ СПб 2010 г.

4 Войтович И.Д., Корсунский В.М. Интеллектуальные сенсоры БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2009

5 Пасынков В. В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы СПб., М., Краснодар Лань, 2003 г

.

6 Ишанин Г. Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Польщаков Г. В. Источники и приемники излучения. СПб. Политехника 1991 г.