9.4 Сурет инвертті күшейткіш

Инвертті емес күшейткіштің дербес жағдайы тасымалдаудың бірегей коэффициенті бар кернеу қайталаушы болып табылады (9.3, в сурет) ; оның кіріс кедергісі жоғары және үлкеномдық өлшеуіш түрлендіргіш ӨТ келесі екілік азомды өлшеуіш түрлендіргіш ӨТ –пен байланыстыру үшін қолданылады.

Дифференциалды күшейткіштер үлкен өндірістік ақаулар жағдайындағы аз кіріс сигналынға ие датчиктерге, мысалы термопараларға, көлемдік датчиктерге, биотокті, датчиктерге және т.с.с. масштабты түрлендіргіш ретінде қолданыс табады.

Дифференциалды күшейткіштің қарапайым тізбегі 9.5, а суретінде көрсетілген. Кірістегі U1 және U2 сигналдарының күшейткіш коэффициенттерін түзету үшін кернеу бөлгіш қолданылады, мұнда шығыс кернеу осылай анықталады:

. (9.9)

Н а рисунке 9.5, б суретте кедергіні кернеуге өсіруді түрлендіретін дифференциалды күшейткіштің көпірлік тізбекке қосылған тізбегі көрсетілген. Мұндай күшейткіштер көпірлік тізбекке қосылатын және кедергінің өте аз өзерісіне әсер ете алатын датчиктерді қолдану кезінде қолданылады. На рисунке 9.5, б сурете температураның датчигі берілген, ескермеуге болатын температураның өзгерісіндегі Rt терморезистор өзінің кедергісін өзгертеді, нәтижесінде ОК кірістерінде потенциалдар айырымы пайда болып, күшейтілген сигнал шығысқа келеді. Тізбекті қосудың алдында көпірді баланстандыру керек, яғни номинальді температураны орнату керек, және көпірлік күшейткішке ОК шығысында сигнал болмайтындай кедергі тағайындау керек, тек осындай жағдайда ғана температураның бастапқы мәнінен ауытқуын өлшеуге болады,

а) б)

9 .5 сурет. Дифференциалды күшейткіш (а, б)

9.6 сурет. Балансталған Уитсон көпірі тар

9.7 сурет. Уитсон көпірінде резисторлардың қате таңдалуы

9.7, 9.8 суреттерінде тізбектің дұрыс құрылмаған түрлері. Датчиктін дұрыс қосылуы кезінде, датчиктің шығысында кернеу нольге тең (температураның номинальді мәнінде), 9.6. суретте көрсетілгендей. Малые сопротивления R1 және R2 кедергілерінің аз мәндері терморезистордан шығатын сигналға әсер етеді, шығыста кері тәуелділік туады (9.7 сурет). Кернеу бөлушінің инвертті емес кірісте болмауы тізбектегі симметрияның бұзылуына әкеледі ( 9.8 сурет).

9.8 сурет. Асимметриялық тізбек

Сумматор. 9.9 суретте екікірістік сумматордың тізбегі көрсетілген. Сумматордың әр кірісі ОК-ның инвертті кірісімен өлшейтін резистор арқылы жалғанады (R1, R2…Rn). Инвертті кіріс қосатын түйін деп аталады, мұнда барлық кіріс токтар және кері байланыс тогы қосылады. Сумматорда, пренебрегая кіріс ток пен ығыстырушы кернеуді, келесі қатынастар орындалады:

,

.

Алынған қатынастардан шығыс өрнек алу үшін мына өрнектерді алуға болады:

Соңғы өрнек болған жағдайда әділ.

Рисунок 9.9 сурет. Екікірістік кернеу сумматоры

9.3 Зертханалық жұмыстың мазмұны

1. Составить и рассчитать схемы усилителей с коэффициентом усиления: K=–(N*3–N) –инвертті күшейткіш үшін, K=N*3 – инвертті емес күшейткіш үшін, K=(N*3+N) –дифференциалды күшейткіш үшін күшейту коэффициенттерін есептеу және күшейткіштердің тізбегін құру керек, мұнда N - вариант номері.

2. а) шығыс кернеулері нольге тең, б) кернеу кірістен 4 есе үлкен болатындай, сумматор тізбегін құру керек

9.4 Бақылау сұрақтары

Кері байланыс, теріс кері байланыс, оң кері байланыс деп нені айтады?

ОК құрылымы жайлы айтып беріңіз?

ОК негізгі параметрлерін атаңыз.

ОК-дағы қандай негізгі күшейткіштерді білесіз, олардың күшейткіш коэффициенттері қалай есептеледі?

инвертті күшейткіштің жұмысын сипаттаңыз.

Көпірлік күшейткіштер қайда қолданылады?

Сумматордың шығыс кернеуін есептейтін формуланы қорытыңыз.

Егер күшейткіштің шығысынан кірісіне берілетін сигнал оның күшейюін азайтса, онда мұндай кері байланыс аталады:

А) терең;

B) оң;

C) теріс;

D) жиілікті-тәуелсіз;

E) берік емес.

Типтік операционды күшейткіш құрамына кіреді:

A) бір кіріс және бір шығыс;

B) бір кіріс және екі шығыс;

C) екі бірдей кіріс және бір шығыс;

D) бір тура, бір инвертті кірістер және бір шығыс;

E) база, эмиттер және коллектор.

Қандай жағдайда операционды күшейткіштің күшейткіш коэффициентті жоғары:

A) кіріс ретінде инвертті кірісті қолданған кезде;

B) кіріс ретінде инвертті емес кірісті қолданған кезде;

C) кірістердің біріккен кезінде;

D) кірістердің при замыкании жерге;

E) шығыстың қөрек көзіне при замыкании.

Дифференциалды күшейткіш деп, ... күшейтетін күшейткіш аталады:

A) ортақ сымның инвертті кірісіне қатысты берілетін кернеуді;

B) ортақ сымның инвертті емес кірісіне қатысты берілетін кернеуді;

C) айнымалы кернеуді;

D) күшейткіштің кірістері арасындағы кернеуді;

E) тұрақты кернеуді.

КБ-тағы ОК-ның тізбектерін талдауда қандай мүмкіндіктер жіберіледі?

A) Iкз 25 мА-дан аспайды;

B) ОК-ның Uшығ –і Uк.қ. –нен аспайды;

C) Кіріс сигналы болып екі кірісітегі сигналдар арасындағы айырым саналады;

D) Екі кірісітегі сигналдар арасындағы айырым нольге тең;

E) ОК шығыс тоғының типтік мәні Iшығ= 5 10mA.

Инвертті емес кірістегі кернеу инверттідегіден гөрі 2 В-қа үлкен . "ООС" алынбаған ОК Uшығ тең :

A) -2В;

B) 0В;

C) -2В-тан кіші;

D) +2В;

E) +2В-тан үлкен.

Тізбек шығысындағы кернеуді анықта:

A) +5В;

B) 0В;

C) -5В;

D) +6В;

E) -6В.

Тізбек шығысындағы кернеуді анықта:

A) +5В;

B) 0В;

C) -5В;

D) +6В;

E) -6В.

Кк = 10 кездегі R кедергіні тап:

A) 3 кОм;

B) 30 кОм;

C) 270 кОм;

D) 300 кОм;

E) 330кОм.

Сумматор тізбегін сипаттайтын теңдеуді анықта:

A) Uшығ = - (10е1+5е2-15е3);

B) Uшығ = - (10е1-15е2+5е3);

C) Uшығ = - (5е1-10е2+15е3);

D) Uшығ = - (15е1+10е2-5е3);

E) Uшығ = - (5е1+15е2-10е3).

9.5 Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон, 1999.- 512 с.

Ушаков В.Н., Долженко О.В. Электроника: от элементов до устройств. М., «Радио и связь», 1993. – 352 с.

Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

Основы промышленной электроники/ Под ред. Герасимова В.Г. – М.: Высшая школа, 1986.- 336 с.

9.6 № 3 зертханалық жұмысқа арналған файлдар тізімі

LAB9.doc — методикалық пособияның файлы

№ 4 зертханалық жұмыс

НА ОК-дағы КОМПАРАТОРЛАР .

АМПЛИТУДАЛЫҚ ШЕКТЕУЛЕР

10.1 Жұмыс мақсаты

ОК және амплитудалық шектеулер негізіндегі компараторлардың жұмысын танып білу.

10.2 Теориядан қысқаша мағлұмат

Компараторлардың функционалды қолданысы кіріс кернеулермен кейбір мәнге өту кезіндегі шығыстың өзгерісінде болып табылады. Компаратор ретінде ОК қолданылуы мүмкін. Мұндайда ОК күшейткіштік тәртіптегі аймақты тек жақын жерден өтіп, шығыс кернеудің оң және теріс шектеулі аймақтарында жұмыс істейді.

Рисунок 10.1 сурет. Нольдік деңгейдегі детектор (Uкір инвертті емес кіріске берілген) және оның «кіріс-шығыс» сипаттамасы

10.1 және 10.2 суреттерде нольге жақын бастапқы кернеуі бар нольдік деңгейдегі детекторлардың тізбектері мен сипаттамалары берілген. Тізбектер ОК кірісіне кіріс сигналды беру әдісімен өзгешеленеді. ОК кірісінің әр түрін кіріс сигналды беру үшін қолдану компаратордың шығысындағы кернеудің оң немесе теріс ауытқу кіріс кернеу деңгейін фиксациялауды жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

Суреттерде «кіріс-шығыс» сипаттамаларының түрлері берілген. Тігінен осьте шығыс кернеу орналасады, көлденең осьте – кіріс. Сипаттамалардың иілуі шығыс кернеудің ұлғаюының соңғы жылдамдығымен жасалынған.

10.2 сурет. Нольдік деңгейдегі детектор (Uкір инвертті кіріске берілген) және оның «кіріс-шығыс» сипаттамасы

Рисунок 10.3 Кіріс және шығыс кернеулер графигі

10.3 суретте үшбұрыш түріндегі кернеудің графигі және шығыстағы сигналдың нәтижелеуші түрі көрсетілген (10.2 суретте көрсетілген нольдік детекторге сәйкес ). Uкір теріс болғанда, Uшығ +Uнас деңгейінде болады, Uкір оң болған жағдайда Uшығ=–Uнас. Uкір 0В арқылы оң бағытта өткен кезде Uшығ +Uнас деңгейіне –Uнас деңгейіне ауысады, ал Uкір 0В арқылы теріс бағытта өткен кезде Uшығ –Uнас деңгейіне +Uнас деңгейіне ауысады.

Компораторлармен жұмыс кезінде қиындықтар тууы мүмкін, кіріс кернеу арқылы бастапқы мәнге жеткен кезінде шығыс кернеу деңгейінің бір өзгерісінің орнына, шығыс кернеу деңгейлері арасында үлкен ауытқулар болуы мүмкін, әсіресе кіріс сигналда шамалы шу болған кезде. (10.4 сурет).

Мұндай құбылыс кезінде тізбектің кейбір түрлерінің қызметтерінің дұрыс істемеуі мүмкін. Егер компаратор сипаттамасында гистерезис болған жағдайда мұның алдын алуға болады (10.5, 10.6 суреттер).

10.4 сурет. Нольдік детектор жұмысына шулардың әсер етуі

10.5 сурет. Шмит триггерін қолдану арқылы шулардың әсер етуінің ликвидациялау. (Uб.а. – астыңғы бастапқы кернеу, Uб.ү. – үстіңгі бастапқы кернеу)

10.6 сурет. Компоратор тізбегіндегі гистерезис кернеуінің пайда болуын сипаттайтын Uшығ –тың Uкір –тен тәуелділік графигі

Қандай да тізбек бір жағдайдан келесі жағдайға бір мәндегі сигналдың әсер етуі арқылы ауысып, ал бастапқы мәніне басқа мәндегі смгналдың әсер етуі арқылы қайтып келген жағдайдың барлығында тізбек жайлы былай дейді, ол гистерезиске ие.

Мұндай түрдегі тізбектің бірі болып Шмит триггері табылады. Астында оның екі тізбегі берілген. На рисунке 10.7 суретінде Шмиттің инверттеуші триггерінің тізбегі көрсетілген. Тізбек сипаттамасын қолдана отырып оның жұмысын қарастырайық (10.6 сурет).

10.7 сурет. Шмиттің инверттеуші триггері

Егер инверттеуші кіріске жеткілікті көп теріс кернеу Uкір қойылса, онда шығыс кедергі . Осыған орай тура кіріс кернеуі

. (10.1)

Егер Uкір көбейтсе, онда Uшығ болғанға дейін өзгермейді. жағдайында, оң кері байланыс арқасында, шығыс кернеу секіріспен Uшығmin (-Uнас) дейін өзгереді , ал тура кіріс кернеуі – ... дейін

. (10.2)

Әрі қарай Uкір көбейту кезінде шығыс кернеу өзгермейді.

Енді егер Uкір азайтса , онда Uшығ тек кезінде секіріспен Uвых max дейін өседі. Ауыстыру гистерезис мынаған тең болады:

. (10.3)

Триггер екі берік жағдайда болу үшін, ОК күшейткіш коэффициенті мен кері байланыс коэффициентінің көбейтіндісі 1-ден көп болуы керек.