Методические указания

Обратная связь в операционных усилителях (ОУ).

Охват ОУ отрицательной обратной связью позволяет получить схему, коэффициент передачи которой определяется только внешними элементами, подключёнными к ОУ, и не зависит от его коэффициента усиления ( К₀→ ∞, R_вх→ ∞, R_вых→0). Вывод формулы для коэффициента усиления ОУ с ООС можно выполнить несколькими способами.

Анализ на основе токовых соотношений.

Напряжение между входами ОУ U_(-)-(+)=0, поскольку потенциал точки1равен потенциалу общего провода

Напряжение U_вх приложено к→R₁,

I_вх протекает через R_ос , так как входное сопротивление ОУ стремится к бесконечностиI_вх1=0

По закону Ома U_Rос=I_вх∙ R_ос

U_вых= U_Rос ( точка 1 подключена к общему проводу)

Анализ на основе соотношений напряжений.

Передаточная функция ОУ U_вых=К₀(U_вх+-U_вх-)

Неинвертирующий вход подключен к общему проводу U_вх+=0

U _вх-= часть U_вх с делителя

часть U_вых, подаваемого через R_ос

Тогда

Подставляем:

Примеры решения задач

Задача 3.1. При изменении напряжения питания от 11 до 12В коэффициент усиления ОУ типа К140УД6 изменяется от до . Для случая введения линейной цепи ООС с определить значение и

(25 %)

- линейная ОС не меняет параметры от .

Задача 3.2. При уменьшении tº окружающей среды +30º до -50º С ОУ К554УД2 снижается с до . Определить максимальный коэффициент усиления при введении цепи линейной ООС при условии . Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резисторов цепи ООС одинаков.

- нестабильность коэффициента усиления ОУ без ООС.

- нестабильность коэффициента усиления

Если цепь ООС по напряжению

Задача 3.3. Спроектировать неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи 100 и входным сопротивлением 1кОм. Собственное входное сопротивление ОУ К140УД5Б

В схеме введена последовательная ООС по U.

Для получения требуемого на неинвертирующий вход включаем .

Примем , определим

Ошибка расчета

Варианты задач по теме 3

1. Изобразите схему сумматора, реализующего операцию

y=2x₁+0,3x₂+x₃.c использованием резисторов ряда Е24 (5%).

2. Реализуйте дифференцирующую схему с постоянной времени τ=1 мкс, и приведите уравнение выходного сигнала, максимальной амплитудой на выходе10 В. при С = 1 нФ

3. При изменении напряжения питания от 10 до 15В коэффициент усиления ОУ типа К140УД6 изменяется от до . Для случая введения линейной цепи ООС с определить значение и

4. Спроектировать неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи 200 и входным сопротивлением 100кОм. Собственное входное сопротивление ОУ К140УД5Б . В схеме введена последовательная ООС по U.

5. При уменьшении tº окружающей среды +20º до -30º С ОУ К554УД2 снижается с до . Определить максимальный коэффициент усиления при введении цепи линейной ООС при условии . Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резисторов цепи ООС одинаков.

6. Реализуйте интегрирующую схему с постоянной времени τ=1 мкс, и определите максимальное значение выходного сигнала при входном импульсе амплитудой 1В и длительностью 10 мкс.

7. В схеме инвертирующего трехвходового сумматора на ОУ: R₁=R₂=10 кОм R₃=R_oc=200 кОм, то подача сигнала U= -1В на вход 3, сигнала U= 0,1В на вход 2, сигнала U= 0,2В на вход 1 приведет к появлению U_вых, =? Приведите схему и расчет.

8. Реализуйте интегрирующую схему с постоянной времени τ=5 мс, и определите максимальное значение выходного сигнала при входном импульсе амплитудой 5В и длительностью 10 мс.

9. В схему трехвходового инвертирующего сумматора на ОУ поданы напряжения U1=1В, U2 = 0.2 В, U3 = - 0.5 В. Определите значение выходного сигнала при R1 = R2 = 20кОм, R3 = R_ОС = 100 кОм

10. Реализуйте дифференцирующую схему на ОУ с постоянной времени τ=1 нс, выберите элементы, запишите уравнение выходного сигнала и изобразите его временные диаграммы при входном импульсе с амплитудой 10 В длительностью 20 мкс и временем фронта 0,1t _имп.

Табл. 3.1.