Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электроника методичка.doc
Скачиваний:
5085
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.94 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

М.И.Нургалиев

ЭЛЕКТРОНИКА

Методическое пособие расчетно-графической работе

Казань 2006

УДК 621.38

Нургалиев М.И. Электроника. Методическое пособие. Казань: Изд-тво Казанского Государственного Технического Университета, 2006, 00 c.

Приведены методические указания и задания к курсовой работе, дан справочный технический материал, сведения из теории.

Предназначено для студентов очной формы обучения специальности 2010.

Расчетно-графическая работа. [1, §5,7; 4, §5,7,10.6; 15-18,20]

Расчетно-графическая работа содержит четыре задачи:

- расчет неинвертирующего усилителя ОУ.

- расчет инвертирующего усилителя на ОУ.

- расчет дифференцирующего усилителя на ОУ.

- расчет интегрирующего усилителя на ОУ.

3.Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1. Основная литература

  1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. Радио, 1980. (100 экз.).

  2. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. / Под редакцией Н.Д.Федорова.- М.:Радио и связь,1998. (15 экз.).

  3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов. -2-е изд., -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.(17экз.)

  4. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е.,Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.-М: Радио и связь, 1991. (41 экз).

3.2. Дополнительная литература

  1. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. - М.: Высшая школа, 1991. (5 экз.).

  2. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1987. (37 экз.).

  3. Справочник по интегральным схемам / Под общ. редакцией Б.В.Тарабрина. - М.: Энергия, 1980. (5 экз.).

  4. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника, М.: Радио и связь,1982. (5 экз.).

  5. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.Сов.радио,1979. (3 экз.).

Операционный усилитель

Одним из базовых устройств в интегральной схемотехнике является операционный усилитель (ОУ). На основе ОУ могут быть созданы другие различные функциональные устройства - генераторы электрических колебаний, фильтры, усилители, компараторы и др. Термин операционный происходит от первоначального применения таких усилителей - выполнение математических операций в аналоговых вычислительных машинах.

Условные обозначения

I - обозначение интегральной схемы общего применения.

II – номер серии (0-999); (0-9999).

III – функциональное назначение, например УД – усилитель дифференциальный.

IV – номер разработки (0-99).

V – разновидность по электрическим параметрам.

Графическое изображение оу

Рис.1

ОУ имеет два входа и один выход. Один из входов - (U- , Вх1) называется инвертирующим, другой - (U+ ,Вх2) называется неинвертирующим. Для питания ОУ обычно применяются два источника питания (+Е1, -Е2), что позволяет иметь входные и выходные напряжения разной полярности относительно земли, с потенциалом равным нулю. Это позволяет включать ОУ друг за другом, каскадно, не используя при этом разделительных конденсаторов. Кроме того, ОУ имеет вспомогательные клеммы для подключения элементов частотной коррекции, баланса нуля выходного напряжения. Клеммы питания (+Е1, -Е2), заземления (), баланса нуля, коррекции и другие называются служебными и могут в схеме не указываться.

ОУ может содержать в себе различные схемы - функциональные узлы: дифференциальные усилители (ДУ), усилители напряжени, схемы сдвига уровня постоянного напряжения (ССУ), генератор стабильного тока (ГСТ), эмиттерный повторитель (ЭП) и др. Операционный усилитель предназначен для выполнения различных операций над аналоговыми величинами.

Коэффициент усиления ОУ без отрицательной обратной связи (ООС) называют собственным коэффициентом усиления К0. Анализ устройств, содержащих операционный усилитель, значительно упрощается, если операционный усилитель считать идеальным. Под идеальным понимают ОУ со следующими параметрами.

- Коэффициент усиления К0 = ∞,

- Входное сопротивление Rвх=∞,

- выходное сопротивление

- Входной ток Iвх=0,

- ОУ сбалансирован, т.е. Uвых=0, при U=U+-U-=0.

Идеальных ОУ не существует. Однако параметры реальных ОУ с точки зрения погрешностей, создаваемых ими, близки к идеальным.

У реального ОУ входное сопротивление обычно не менее 1 МОм, коэффициент усиления более 105, выходное сопротивление 75 -200 Ом).

При работе ОУ в линейном режиме напряжение на его выходе возрастает с увеличением напряжения U+ (на неинвертирующем входе) или с уменьшением напряжения U- (на инвертирующем входе). Дифференциальный (Uдс ) и синфазный входной сигнал (Uсс )определяются:

Uдс= (U+ _ U-)

Uсс=0,5(U+ + U-)

Коэффициентом усиления ОУ без отрицательной обратной связи (ООС) называют собственным коэффициентом усиления (К0).

Коэффициент усиления дифференциального сигнала K0 определяется:

На рис.2 приведена амплитудная (передаточная) характеристика неинвентирующего ОУ.

Рис.2

Обычно Uвых max(+Eп- 1В) , а Uвых min(-Еп +1В).

Диапазон от U вых min до U вых max , где выходное напряжение зависит от входного напряжения линейно, называется динамическим диапазоном ОУ. Область, где UвыхUвых max и UвыхUвых min называется областью насыщения.

Диапазон входных напряжений от U вх min до U вх max собственно ОУ очень мал из-за большого коэффициента усиления Ко. Например, при Ко=106, Uвых max = Uвых min =10В, максимальное значение дифференциального входного напряжения равно:

при UвхUвх max наступает насыщение.

Поэтому для того, чтобы повысить динамический диапазон по входу и выходу, а также расширить диапазон рабочих частот ОУ охватывают отрицательной обратной связью (ООС), для этого часть выходного напряжения подают на инвертирующий вход.

Передаточная характеристика неидеального ОУ не проходит через ось координат (штриховая линия). Напряжение, которое необходимо подать на вход, для того чтобы Uвых= 0, называется напряжением смещения. (У ОУ с биполярными транзисторами на входе Ucм1мВ, а у ОУ с полевыми транзисторами на входе Uсм10мВ). На некоторых ОУ имеются специальные выводы для подсоединения потенциометров для компенсации напряжения смещения.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.