Раздел 3 Операционные усилители. Аналоговые электронные устройства. Усилители.

Содержание:

Раздел 1. Операционные усилители

Передаточная характеристика ОУ Синфазный сигнал Влияние входных токов на выходное напряжение Амплитудно-частотная характеристика ОУ

Раздел 2. Аналоговые электронные устройства. Усилители.

Усилители Коэффициент усиления Выходная мощность Коэффициент полезного действия Амплитудно-частотная характеристика Амплитудная характеристика Переходная характеристика Входное сопротивление Выходное сопротивление Обратная связь в усилителях Классификация обратных связей в усилителях Влияние отрицательной обратной связи на основные характеристики усилителя Коэффициент усиления АЧХ усилителя, охваченного ООС Входное сопротивление усилителя, охваченного ООС Выходное сопротивление усилителя, охваченного ООС Классы работы транзистора в усилителе Усилители на биполярных транзисторах Усилители на полевых транзисторах Вопросы для подготовки к тесту 

Раздел 1. Операционные усилители (оу)

ОУ представляет собой высококачественный усилитель постоянного тока. Он усиливает сигналы, начиная с нулевой частоты f = 0 до граничной частоты f_гр. ОУ выполняется в виде интегральной схемы. Условные графические обозначения (УГО) ОУ приведены на рисунке:

• 1 – инвертирующий (инверсный) вход;

• 2 – неинвертирующий (прямой) вход;

• 3 – выход;

• +U и -U – выводы для подключения положительного и отрицательного напряжения питания;

• 0В – общий вывод ("ноль вольт"). Вход и выход имеют общую точку   (земля);

• NC и FC – метки, характеризующие функции вывода.

В наиболее широко используемых ОУ питание осуществляется от расщепленного источника ± U с нулевым выводом. Обычно|+U| = |-U| = 3…18 В.

Часто на схемах используют упрощенные УГО (а, б). Вариант (а) используют обычно в зарубежной литературе. Варианты (а) и (б) не соответствуют ЕСКД и не могут использоваться в курсовом и дипломном проектировании.

Физический смысл инвертирующего и неинвертирующего входов в том, что при подаче синусоидального сигнала на инвертирующий вход фаза выходного сигнала сдвинута на 180 градусов по отношению к фазе входного сигнала, при подаче сигнала на неинвертирующий вход фазы входного и выходного сигналов совпадают.

ОУ усиливает разность входных напряжений – U_вх1 и U_вх2.

Напряжение U_диф между инвертирующим и неинвертирующим входами называют дифференциальным напряжением (дифференциальным сигналом).

U_диф = U_вх2 - U_вх1.

U_вых = k·U_диф, где k – коэффициент усиления ОУ.

Наверх

Передаточная характеристика оу

Операционный усилитель хорошо характеризует его передаточная характеристика – зависимость вида U_вых = f(U_диф), где f – некоторая функция.

Характеристика обычно не проходит через начало координат. У различных экземпляров операционных усилителей одного и того же типа эта характеристика может проходить как слева, так и справа от начала координат. Заранее предсказать точное положение этой характеристики невозможно. Значение напряжения U_диф, при котором выполняется условие U_вых= 0, называют напряжением смещения (напряжением смещения нуля) и обозначают через U_см. Например, у ОУ типа К140УД1 U_см = ±10 мВ

Для того, чтобы при нулевом усиливаемом сигнале напряжение на выходе было равно нулю, т.е. для того передаточная характеристика через начало координат, предусматривают меры по компенсации напряжения смещения (балансировка, коррекция нуля, настройка нуля). Для этого могут быть предусмотрены выводы "NC", на которые нужно подавать напряжение, компенсирующие U_см, что показано на рисунке:

Напряжение U_см зависит от различных факторов и может изменяться следующим образом:

• На единицы-десятки микровольт при изменении температуры на 1°С;

• На единицы-десятки микровольт при изменении напряжения питания на 1В;

• На доли-единицы микровольт при увеличении срока службы схемы на 1 месяц.

Диапазон выходного напряжения, соответствующий почти вертикальному участку передаточной характеристики, называется областью усиления. Соответствующий этому диапазону режим работы называют режим усиления (линейным, активным режимом).

В линейном режиме U_вых = k·U_диф, где k – коэффициент усиления по напряжению (коэффициент усиления напряжения, коэффициент усиления дифференциального сигнала), k = 10⁴…10⁵.

В режиме насыщения U_вых.max = +U_пит– 3В, U_вых.min = -U_пит+ 3В.

В приближенных расчетах принимают: U_вых.max = +U_пит, U_вых.min = -U_пит.

Диапазон значений напряжений U_диф настолько мал, что в режиме линейного усиления при практических расчетах принимают U_диф = 0.

Наверх