СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О СУММАТОРАХ НА БАЗЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ 3

2. РАСЧЕТ СУММАТОРА НА БАЗЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ 7

3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СУММАТОРА НА БАЗЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ 12

4. РАЗРАБОТКА 3Д МОДЕЛИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ СУММАТОРА НА БАЗЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ

5. ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

.

Введение

В данном курсовом проекте необходимо разработать и исследовать модель сумматора на базе операционного усилителя, соответствующий исходным данным.

Актуальность данного проекта заключается в том, что по размерам и цене операционные усилители (ОУ) практически не отличаются от отдельного транзистора. В то же время, преобразование сигнала схемой на ОУ почти исключительно определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Кроме того, благодаря практически идеальным характеристикам ОУ реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на дискретных элементах. ОУ почти полностью вытеснили отдельные транзисторы в качестве элементов схем во многих областях аналоговой схемотехники.

Цель курсового проекта – разработка модели для исследования сумматоров на базе операционного усилителя.

Предметом курсового проекта является модель сумматора.

Предмет курсового проекта – сумматор.

Задачи курсового проекта:

- теоретические сведения о сумматорах на базе операционного усилителя;

- расчет сумматора на базе операционного усилителя;

- разработка и исследование модели сумматора на базе операционного усилителя;

- разработка 3D модели печатной платы сумматора на базе операционного усилителя.

1. Теоретические сведения о сумматорах на базе операционного усилителя

Сумматор - логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учёт знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и тому подобное. Указанные операции выполняются в арифметическо-логических устройствах (АЛУ) или процессорных элементах, ядром которых являются сумматоры.

Схема сумматора на базе операционного усилителя может быть создана путем подключения большего количества входов к инвертирующему операционному усилителю (рисунок 1.2). Резистор, подключенный к инвертирующему входу, удерживается на виртуальном заземлении обратной связью, поэтому добавление новых входных сигналов не влияет на реакцию (отклик) существующих входных сигналов [3].

Рисунок 1.2 – Схема сумматора

Операционный усилитель (ОУ) — это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления и несимметричным выходом. Прообразом ОУ может служить классический дифференциальный усилитель с двумя входами и несимметричным выходом. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз.

Он предназначен для выполнения различных операций с аналоговыми сигналами: усиление и ослабление, сложение и вычитание, интегрирование и дифференцирование, логарифмирование и потенцирование, фильтрация и другие. ОУ в цифровой электронике используется реже. Идеальный ОУ обладает следующими свойствами:

– бесконечный коэффициент усиления по напряжению;

– бесконечное полное входное сопротивление;

– нулевое полное выходное сопротивление;

– равенство нулю выходного напряжения при равных напряжения на входах;

– бесконечная ширина полосы пропускания (отсутствие задержки при прохождении сигнала через усилитель) [1].

Рисунок 1.1 – Графическое обозначение операционного усилителя

Выводы операционного усилителя имеют следующие значения:

• – неинвертирующий вход;

• – инвертирующий вход;

• – выход;

• – плюс источника питания (также может обозначаться как , , );

– плюс источника питания (также может обозначаться как , , ).

Наименование «операционный усилитель» обусловлено тем, что, такие усилители получили применение для выполнения операций суммирования сигналов, их дифференцирования, интегрирования, инвертирования и т. д. Операционные усилители были разработаны как усовершенствованные балансные схемы усиления.

Усложнение схем операционных усилителей (современные операционные усилители включают десятки, а иногда и сотни элементарных ячеек: регистров, диодов, транзисторов, конденсаторов), использование генераторов стабильных токов и ряд других усовершенствований существенно расширили сферу возможных применений операционных усилителей.

Операционные усилители обычно выпускаются как отдельные компоненты, а также они могут являться элементами более сложных электронных схем. Они является разновидностью дифференциального усилителя.

ОУ выполняется в виде интегральной микросхемы и является одним из основных элементов аналоговой схемотехники, на основе которого можно создавать самые разнообразные электронные устройства: усилители, генераторы, сумматоры, интеграторы, дифференциаторы, активные фильтры и др. Реализация различных устройств на базе ОУ значительно проще, чем на отдельных транзисторах.

Операционные усилители имеют один выход и два входа: инвертирующий и неинвертирующий. В большинстве случаев сигнал подается на один из входов, а второй вход соединяется с нулевым проводом. При этом, если сигнал подается на инвертирующий вход, то помимо усиления осуществляется его инвертирование (изменение знака). Питание ОУ обычно осуществляется двухполярным (биполярным) напряжением, которое подводится к соответствующим выводам (+UП и –UП). Кроме того, ОУ может иметь выводы FC для подключения цепей частотной коррекции и выводы NC – для подключения элементов начальной балансировки (установки нуля на выходе при нулевом входном сигнале).

Неинвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких напряжений не изменяя её знак [4].

Выводы по разделу - в данном разделе были рассмотрены теоретические вопросы о сумматорах и операционных усилителей, которые будут использоваться в данной работе. Определения, назначение, применение. Приведены для ознакомления графические схемы и обозначения операционного усилителя и сумматора.