
- •Определение и основные характеристики оу
- •Устройство операционных усилителей
- •Характеристики операционных усилителей
- •Усилительные характеристики
- •Дрейфовые характеристики
- •Входные характеристики
- •Выходные характеристики
- •Энергетические характеристики
- •Частотные характеристики
- •Скоростные характеристики
- •Классификация оу
- •Основные схемы включения оу
- •Неинвертирующий усилитель на оу
- •Инвертирующий усилитель
- •Внешняя компенсация сдвига.
- •Измерение коэффициента усиления оу без обратной связи.
- •Исследование инвертирующего операционного усилителя
- •Измерение выходного сопротивления Rвых
- •Исследование неинвертирующего оу.
- •Измерить выходное сопротивление Rвых.
- •Содержание отчета
- •Вопросы для самоконтроля
- •Виды преобразователей сигналов на операционных усилителях Применение операционных усилителей
- •Суммирующие схемы
- •Инвертирующий сумматор
- •Суммирующая схема с масштабными коэффициентами.
- •Неинвертирующий сумматор.
- •Суммирующие схемы
- •Инвертирующий сумматор
- •Суммирующая схема с масштабными коэффициентами.
- •Неинвертирующий сумматор.
- •Интеграторы
- •Интегратор.
- •Примеры интегрирования.
- •Реальный интегратор
- •Дифференциаторы
- •Реальные дифференциаторы
- •Примеры дифференцирования сигналов
- •Выводы:
- •Выпрямители
- •Компараторы
- •Триггер Шмитта
- •Фазовращатель
- •Логарифмические схемы
- •Выводы:
- •Лабораторная работа n2 применение операционных усилителей
- •Внимание!!! Макетирование и сборка схемы на оу.
- •Порядок выполнения работы. Линейные и нелинейные преобразователи сигналов.
- •1. Исследование активного двухполупериодного выпрямителя.
- •3. Исследование компаратора.
- •Аналоговые вычислительные схемы.
- •1. Схема сложения вычитания.
- •2. Исследование интегрирующей и дифференцирующей цепей.
- •Лабораторная работа n2 Суммирующие схемы
- •Интеграторы и дифференциаторы
- •Литература
- •Содержание Операционные усилители
Определение и основные характеристики оу
Операционный усилитель (ОУ) - это модульный многоканальный усилитель с дифференциальным входом, по своим характеристикам приближающийся к идеальному усилителю.
С идеальным усилителем
обычно ассоциируются следующие свойства:
бесконечный коэффициент усиления по
напряжению Кu
,
бесконечное полное входное сопротивление
Zвх
,
равенство нулю выходного напряжения
при отсутствии сигнала на входе Uвых
= 0 при Uвх
= 0, бесконечно широкая полоса пропускания
D f
(отсутствие
задержки при прохождении сигнала через
усилитель).
Само название "операционный усилитель" связано с матеметическими операциями, которые в начале развития вычислительных устройств осуществлялись с помощью операционных усилителей (ОУ). Функции современных интегральных ОУ стали более универсальными, а сами ОУ, являясь источниками напряжения, управляемыми напряжением, находят широкое применение в устройствах современной электроники.
Интегральные ОУ используются в качастве инвертирующих и неинвертирующих усилителей и повторителей напряжения во многих электронных устройствах. На их основе создаются различные интеграторы, дифференциаторы и сумматоры; схемы умножения, деления, логарифмирования, антилогарифмирования. Различные функциональные преобразователи, схемы сжатия сигнала, источники постоянного тока и стабильного напряжения, компараторы, гармонические и релаксационные генераторы, активные фильтры и другие устройства в большинстве случаев раелизуются на интегральных ОУ. Многие устройства на основе интегральных ОУ имеют малые габариты, массу и стоимость.
Условное обозначение ОУ показано на (рис. 1.1)
Рис. 1.1
Один из входов усилителя (+) называется неинвертирующим, а второй (-) или (o) - инвертирующим.
При подаче сигнала на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак(протиаоположный по фазе) по сравнению с приращением входного сигнала.
Устройство операционных усилителей
Блок - схема ОУ приведена на (рис. 1.2)
Рис. 1.2
Большинство интегральных ОУ выполняется в виде многокаскадных усилителей, содержащих входной, промежуточные и выходной каскады.Входной каскад ОУ - это дифференциальный усилитель.Дифференциальный каскад имеет высокий коэффициент усиления по отношению к одинаковым сигналам, поданным на входы одновременно (синфазные сигналы).
Синфазными сигналами называются поданные одновременно на оба входа сигналы с одинаковой фазой и амплитудой.
Дифференциальный усилитель имеет высокое полное сопротивление по отношению к любым поданным на его входы сигналам.Входной каскад ОУ является наиболее ответственным, так как им определяется величина полного входного сопротивления и в нем минимизируется чувствительность к синфазным сигналам и напряжение сдвига.
Напряжение сдвига - это небольшие по величине нежелательные сигналы, которые возникают внутри усилителя и приводят к появлению некоторого напряжения на его выходе при нулевых напряжениях на обоих входах.
Причиной их появления является неточное согласование напряжений эмиттер - база входных транзисторов.
За входными каскадами следует один или несколько промежуточных , они обеспечивают уменьшение напряжения покоя на выходе усилителя до близкой к нулю величины и усиление по напряжению и по току. Усиление по напряжению необходимо для получения высокого общего коэффициента усиления по напряжению, а усиление по току - для обеспечения тока, достаточного для работы оконченного каскада.
Выходной каскад должен обеспечить низкое полное выходное сопротивление ОУ и ток, достаточный для питания заданной нагрузки. В качестве выходного каскада обычно используется простой или комплиментарный эмиттерный повторитель.
Питание схемы осуществляется от двух источников +Uип и -Uип с одинаковым напряжением.Источники питания имеют общую точку. При двух источниках питания упрощается схемотехника и технология изготовления не только выходного каскада, но и входного.Два источника питания позволяют увеличить входное сопротивление дифференциального каскада, так как при двух источниках питания можно обойтись без резисторных делителей в базовых цепях или цепях затворов входных транзисторов, уменьшающих входное сопротивление каскада.
Таким образом, интегральные ОУ должны иметь как минимум пять выводов: два входных (инвертирующий и неинвертирующий), выходной и два вывода для подключения источников питания. Помимо того у интегральных ОУ могут быть два вывода для балансировки и два вывода для коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).