18) Схемы на операционных усилителях Схемы на операционных усилителях.

Сразу же переходим к делу, и первой схемой, которую мы рассмотрим будет схемка, позволяющая либо передать сигнал на выход без изменений, либо инвертировать его. В предыдущей статье мы обсуждали принцип работы инвертора и повторителя, а сейчас совместим их в одно устройство 

Давайте разберемся, как это устройство работает. Пусть переключатель находится в режиме инвертора. Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение:  . А значит и  . Определим, какое напряжение будет на выходе. При таком положении переключателя мы получаем обычный инвертирующий усилитель, а для него:

Получается, схема работает как инвертор. Пусть теперь переключатель в режиме повторителя. Тогда на неинвертирующем входе  . Соответственно, и  . Вход операционного усилителя ток не потребляет, тогда определим, какой ток протекает по цепи вход — R — R — выход:

.

Получаем, что  , то есть сигнал на выходе повторяет сигнал на входе. Что и требовалось доказать =)

С этим разобрались, двигаемся дальше.

На ОУ можно сделать неплохой источник тока для заземленной нагрузки. Для этого необходимо включить в цепь транзистор следующим образом:

В этой схеме на резисторе   из-за обратной связи будет падать напряжение, равное ( ). Соответственно, эмиттерный ток транзистора равен:  . Вот и получается, что падение напряжения на резисторе порождает эмиттерный ток, который в свою очередь порождает ток в цепи коллектора, то есть выходной ток 

Теперь у нас на очереди схема дифференциального усилителя. Что это вообще такое? А это такое устройство, напряжение на выходе которого пропорционально разности напряжений на входах. Вот схемка:

Давайте разбираться ) Подадим на вход 1 напряжение  , а на вход 2 —  . Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение:

На инвертирующем входе будет точно такое же значение напряжения. Запишем выражения для тока , протекающего по цепи выход —   —   — вход 1:

Из этих выражений легко получаем значение выходного напряжения:

Вот и получили дифференциальный усилитель. Напряжение на выходе пропорционально разности напряжений на его входах.

Ну и еще одну схемку давайте сегодня рассмотрим — так называемый суммирующий усилитель. Его работа заключается в том, что напряжение на выходе равно сумме напряжений на входе. Как это реализовать? Да очень просто:

На неинвертирующем входе у нас  , значит и  . Все как и в предыдущих схемах ) Снова запишем выражение для протекающего тока:

Вот и получаем: 

Получили суммирование? Получили! Значит все правильно, суммирующий усилитель суммирует 

Разобрались мы с работой ОУ. На этом и заканчиваем сегодняшнее обсуждение!

19) Избирательные уселители на оу

В обычных широкополосных усилителях переменного тока стремятся полу­чить нижнюю граничную частоту f_н как можно меньше, а верхнюю f_в — как можно больше. В усилителях с емкостной связью   . В усилителях постоянного тока это отношение стремится к бесконечности.

 Избирательные усилители, в отличие от широкополосных, предназначены для усиления сигналов в некоторой узкой полосе частот, т.е. усиление у них избирательно по частоте. Поэтому такие усилители можно отнести к классу активных полосовых фильтров. Избирательные усилители очень широко используются в радиотехнике, телемеханике и технике связи, где необходимо выделение одного полезного сигнала из большого количества совместно принимаемых сигналов.

Избирательные усилители называют еще селективными.

Вид частотной характеристики избирательного усилителя показан на рис. 2.70. Как видно из рисунка, максимальное усиление обеспечивается на частоте селекции f₀ и уменьшается как при возрастании, так и при уменьшении частоты. Нижняя f_н и верхняя f_в граничные частоты определяются как такие, на которых усиление падает в   раз. Отношение боковых частот   в избирательных усилителях незначительно больше 1 (1,001–1,1). Селективность усиления оценивается добротностью:

Численное значение добротности на практике составляет от нескольких десятков до нескольких сотен. Чем выше добротность, а, следовательно, и избирательность усилителя, тем лучше можно отстроиться от помех и посторонних сигналов, но при этом возникает проблема обеспечения температурной и временной стабильности положения узкой полосы пропускания на частотной шкале.

 Все избирательные усилители можно разделить на два класса: усилители с частотно-избирательной нагрузкой и усилители с частотно-избирательной обратной связью. В первых, частотный фильтр включается в прямую цепь усиления, а во вторых — в цепь обратной связи.

На частотах свыше примерно 10–20 кГц наиболее применяемы избирательные усилители с частотно-избирательной нагрузкой в виде параллельного колебательного LC-контура, называемые еще резонансными. На низких частотах применение их ограничено в связи с ростом габаритов и массы индуктивности контура.

Схема резонансного усилителя показана на рис. 2.71. Связь колебательного контура с нагрузкой усилителя, которой обычно является сопротивление последующего каскада усиления, может быть трансформаторной, автотрансформаторной или емкостной через разделительный конденсатор, как это приведено на рисунке. Частотно-зависимый фильтр представляет собой параллельный колебательный контур, резонансная частота которого определяется значениями L и С:

На резонансной частоте сопротивление контура велико и коэффициент усиления каскада максимален. На низкой частоте увеличивается шунтирующее действие индуктивности, а на высокой — емкости, при этом усиление снижается. На резонансной частоте контур учитывается активным сопротивлением:

где   - характеристическое сопротивление контура, а r - суммарное сопротивление потерь в индуктивности и емкости.

Сопротивления R₀ и r определяют добротность контура:

 С учетом транзистора и нагрузки на переменном токе эквивалентное активное сопротивление коллекторной нагрузки будет:

 Здесь r_к(э) выходное коллекторное сопротивление транзистора в схеме ОЭ. При этом эквивалентная добротность уменьшится по сравнению с Q:

Вид частотных характеристик для различных значений добротности показан на рис. 2.72. На частотах 50 кГц–1 МГц значения Q могут достигать 200–250, а при использовании индуктивности с ферритовым сердечником — до 500. На частотах более 5 МГц значения добротности падают из-за влияния вихревых потерь в индуктивности и диэлектрических потерь в емкости.

 Иногда в резонансных усилителях для устранения возможности самовозбуждения из-за паразитных положительных обратных связей включают RC-цепи между входом и выходом для нейтрализации этих связей на резонансной частоте.

При работе на низкоомную нагрузку для того, чтобы не шунтировать контур и не снижать добротность, выходное напряжение снимают с дополнительной обмотки (трансформатор) или от части витков этой же обмотки (автотрансформатор). При этом для получения большого приведенного сопротивления R_н¢ >> R_н применяют понижающие трансформаторы с большим коэффициентом трансформации.

В низкочастотном диапазоне спектра (до 10 кГц) узкополосные усилителя выполняют с обратными связями через частотно-зависимые RC-цепи. На рис. 2.73 показана структурная схема избирательного усилителя с частотно-зависимой обратной связью. Коэффициент передачи b пени обратной связи зависит от частоты и минимален на частоте селекции f₀. На частотах, отличных от f₀, действие отрицательной обратной связи уменьшает коэффициент усиления усилителя. Могут использоваться различные частотно-зависимые цепи. Наиболее часто употребляется цепь в виде двойного T-образного моста. Принципиальная схема избирательного усилителя на ОУ с двойным T-мостом показана на рис. 2.74. Значение частоты селекции определяется параметрами Т-моста:

Готовит за Вас Покрытие Quantanium из настоящего камня! В подарок блендер topshoptv.com.ua 1 199 грн

Реакция как молния Профессиональные геймерские мышки rozetka.ua от 160 грн

Надоели вредители? Используйте отпугиватель вредителей Пест Репиллер! topshoptv.com.ua 539 грн

Наборы инструментов Специальные акции в мае! Спешите заказать. rozetka.ua от 100 грн

Туризм, охота... Нож - незаменимая вещь! Заказать rozetka.ua

Коэффициент усиления усилителя   зависит от частоты таким образом, что при f = f₀ когда b = 0, значение его максимально и значительно больше единицы, а при очень низких и очень высоких частотах, когда b = 1, значение его минимально и приближается к единичному.

Избирательность усилителя определяется эквивалентной добротностью   и тем больше, чем больше коэффициент усиления усилителя и чем больше добротностьQ_RC двойного Т-моста. Поэтому даже при небольшой добротности моста можно получить высокую избирательность усилителя, если выбрать усилительный элемент (в нашем случае ОУ) с большим усилением.