1. Схемы защиты от полярности и уровня питания оу.
В операционных усилителях используются внешние цепи:
- цепи коррекции частотной характеристики – частотно-зависимые RC-цепи;
- цепи балансировки для установки нулевого напряжения на выходе при нулевом входном;
- цепи защиты:
1) от пробоя на входе при высоком входном напряжении. При входном дифференциальном напряжении больше напряжения отпирания диода диоды отпираются и закорачивают вход ДУ, защищая его (рис.8.6,а);
Рисунок 8.6 – Цепи защиты ОУ
2) от короткого замыкания на выходе включается последовательно резистор примерно 400 Ом (рис.8.6,б);
3) от переполюсовки источника питания (рис.8.6,в), при неправильной полярности включения;
4) от перенапряжения источника питания (рис.8.6,г);
- цепи обратной связи.
Обычно в ОУ используется отрицательная обратная связь, т.к. без нее даже при Uвх диф = 0 коэффициент усиления стремится к бесконечности и Uвых может достичь предельного значения.
Отрицательная обратная связь (ООС) позволяет:
- создать схему с заданными функциями;
- достичь нужного коэффициента усиления;
- повысить стабильность и устойчивость схемы;
- добиться необходимых Rвх и Rвых;
- уменьшить линейные и нелинейные искажения.
2) По заданным параметрам схемы инвертирующего сумматора определить значение выходного напряжения. Roc = 10 кОм, R1 = R2 = R3 = 1 кОм, Uвх1 = 1 В, Uвх2 = -3 В, Uвх3 = 5 В. Uвых - ?
Билет №28
1. Схемы защиты от уровней входного и выходного напряжений оу.
1) от пробоя на входе при высоком входном напряжении. При входном дифференциальном напряжении больше напряжения отпирания диода диоды отпираются и закорачивают вход ДУ, защищая его (рис.8.6,а);
Рисунок 8.6 – Цепи защиты ОУ
2) от короткого замыкания на выходе включается последовательно резистор примерно 400 Ом (рис.8.6,б);
3) от переполюсовки источника питания (рис.8.6,в), при неправильной полярности включения;
4) от перенапряжения источника питания (рис.8.6,г);
2. По заданным параметрам схемы инвертирующего сумматора определить значение выходного напряжения. Roc = 10кОм, R1 = R2 = R3 = 1 кОм, Uвх1 = -2 В, Uвх1 = 8 В, Uвх1 = -4 В. Uвых - ?
Рисунок 9.3 – Схема инвертирующего сумматора
Из (рис.9.3) следует, что Iос = I1 + I2 + I3, т.к. Rвх→ ∞, Iвх = 0,
Если R1 = R2 = R3 = R, то
Uвых=
-
(-2В+8В-4В)
= -20В
Билет №30
Инвертирующий усилитель
R1и Roc действуют как делитель напряжения между Uвых и Uвх, и отношение
Uвых/Uвх равно таковому для R oc/R1.
Ku=1
2)
UTH= Umax*r1/r2= ±10*1/10=±1B
Билет № 34
1. Определить тип ОУ и форму Uвых, если Uвх1 = 1В, Uвх2 = 2В, Uвх3 = 3В.
Инвертирующий интегратор, который получают заменой резистора в обратной связи инвертирующего (масштабного) усилителя конденсатором С.
Uвх=Uвх1+Uвх2+Uвх3=6 В
2. По заданным параметрам схемы инвертирующего триггера Шмитта определить значение порогового напряжения. R1 = 1 кОм, R2 = 9 кОм, Umax = ±10 В, UTH - ?
Uпор=Umax*
3. Разработать схему, реализующую заданную
функцию
Билет № 31
1. Определите тип ОУ и KU, если Roc = 1K; R1= 0,1K.
представлена схема неинвертирующего масштабного усилителя. Цепь Rос – R1 создает последовательную ООС по напряжению. Входной сигнал подается на неинвертирующий вход. Согласно (9.1) I1 = Ioc .
Из (рис.9.2,а) находим
Uвх = I1R1, Uвых = I1 (R1+Rос).
Коэффициент усиления неинвертирующего масштабного усилителя равен
Ku=1+1/0.1=11
2. По заданным параметрам схемы неинвертирующего триггера Шмитта определить значение максимального выходного напряжения. R1 = 2 кОм, R2 = 10 кОм, UTH = ±2 В. Umax - ?
Umax=R2*Utn/R1=10*2/2=10
Билет №37
Триггер Шмита а) неинвентирующий
б) инвентирующий
Q=2=> T=2t=2*ln2*RC
R=100kOm
C=20нФ
γос=0.462
Т=2*0.693*2/1000=0,00277
5R
X
X
X
U1
SUM
U2
Uout
Билет № 38
На данной схеме изображен инвертирующий Триггер Шмитта
Релаксационными называют генераторы, у которых усилитель работает в переключающем (релейном) режиме. К ним относят автоколебательный и ждущий мультивибраторы, генераторы пилообразных и треугольных колебаний. Основой релаксационных генераторов на ОУ является обычно регенеративный компаратор, называемый триггером Шмитта (ТШ). Регенеративный компаратор может быть выполнен на ОУ с резистивной ПОС. Переходная характеристика компаратора имеет гистерезис, ширина которого равна удвоенному пороговому напряжению 2Uпор, при чем для схемы инвертирующего компоратора:
где Umax
– максимальное выходное напряжение ОУ
(насыщение) в зависимости от типа ОУ.
Билет№40
1.схема инвертирующего ТШ с опорным напряжением +Uоп (рис.9.15,а).
Рисунок 9.15 – Схема инвертирующего ТШ с опорным напряжением (а) и его амплитудная характеристика (б)
Т
риггер
Шмидта
Триггер Шмидта имеет два состояния устойчивого равновесия и преобразует аналоговый сигнал в импульсный. На рисунке приведена принципиальная схема триггера . Резисторы R1, R2 создают положительную обратную связь, которая обеспечивает лавинообразное переключение выхода триггера из положительного в отрицательное и наоборот
На рисунке передаточная характеристика триггера
Пороговые напряжения, при которых происходит переключение триггера, определяются как:
U пор1= Uоп + ((U+вых мак - Uоп)*R2)/(R1+R2)
U
пор2= Uоп - ((U-вых мак + Uоп)*R2)/(R1+R2)
Из рисунка видно, что при Uвх=0, на выходе Uвых=U+выхмакс, так как на неинвертирующем входе Uвх+ Uоп>0. Когда Uвх возрастает до Uпор1, равное смещению Uвх+ триггер переключается Uвых= U – выхмакс. За счет положительной обратной связи R1, R2 теперь смещение на Uвх+ станет равным Uпор2. Когда Uвх уменьшится до Uпор2, произойдет обратное переключение триггера в Uвых=U+выхмакс и т.д. Так как пороговое напряжение меняется от одного значения к другому скачком, триггер является управляемым компаратором
2. Длительность импульса равна
.
Период повторения импульсов
.
Скважность Q = T/tи =2.
Для построения мультивибратора со скважностью Q2 необходимо, чтобы цепь заряда отличалась от цепи разряда (рис.11.3).
Рисунок 11.3 – Схема мультивибратора со скважностью Q>2
Заряд идет по цепи: Uвых, R’, VD1, С, корпус, разряд – по цепи: +С, VD2, R’’, корпус, –С. длительность положительного импульса
Длительность отрицательного импульса
Скважность
.
или
для γoc
<<1
RC = 0,5Tпр.