Министерство образования российской федерации

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА КТЭИ

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

А.Е. Терлыч

«АВТОМАТИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ В ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОЙ, КАБЕЛЬНОЙ И КОНДЕНСАТОРНОЙ ТЕХНИКЕ»

Конспект лекций для студентов специальности 180300 заочной формы обучения

Пермь 2003

ОСНОВЫ АНАЛОГОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ - УСИЛЕНИЕ, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, ИНТЕГРИРОВАНИЕ, ФИЛЬТРАЦИЯ, ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЕ.

Интегральные операционные усилители (ОУ)

ОУ – дифференциальный усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления более 1000.

Рис. 1. Эквивалентная схема. Рис. 2. Условное графическое обозначение.

Разность напряжений на входах ОУ называют дифференциальным (разностным) входным сигналом ОУ, а полусумму этих напряжений— синфазным входным сигналом.

Параметры ОУ

Коэффициент усиления(К)

, где ,

Коэффициент усиления для различных ОУ лежит в диапазоне К=10³÷10⁷

Напряжение смещения

– дифференциальное входное напряжение, при котором выходное напряжение усилителя равно нулю. Для «биполярных» ОУ (биполярные входные каскады) – е_см=0,1-10мВ, для «полевых» ОУ –е_см=10-100мВ

Рис. 3. Амплитудная характеристика ОУ.

Входной ток ОУ ( i_вх)

Для «биполярных» ОУ (биполярные входные каскады) –i_вх=0,01-1 мкА, для «полевых» ОУ – i_вх <1 нА

Входное сопротивление (r_вх)

– сопротивление со стороны одного из входов ОУ, в то время как другой заземлен. r_вх>10³-10⁹Ом

Выходное сопротивление

Ом

Коэффициент ослабления синфазного сигнала

отношение коэффициента усиления к коэффициенту передачи синфазного сигнала.

,дБ.

Динамические свойства ОУ

Частота единичного усиления

Это частота, при которой K=1

Скорость нарастания выходного напряжения

Это время его установления

В/мкс

Температурный дрейф напряжения смещения

Для биполярных ОУ (биполярные входные каскады) –мкВ/ºС

Для полевых ОУ –мкВ/ºС

Температурный коэффициент коэффициента усиления

Характеризует стабильность коэффициента усиления при изменении температуры. Обычно этот коэффициент изменяется не более чем в 10 раз в диапазоне рабочих температур ОУ.

Схемы простейших усилителей на базе ОУ.

Операционные усилители благодаря своей универсальности находят самое широкое применение в аналоговой схемотехнике. На базе ОУ строятся такие устройства, как усилители переменного и постоянного напряжения, тока и мощности, функциональные преобразователи, устройства согласования и т.д.

Инвертирующий усилитель

Предназначен для усиления постоянного и переменного напряжения Uвхс заданным коэффициентом усиленияК_И,причем полярность выходного напряженияUвыхимеет противоположный знак по отношению кUвх.

Коэффициент обратной связи:

Входное напряжение проходит на инвертирующий вход с коэффициентом ослабления:

Коэффициент усиления схемы: .

На практике, для большинства случаев, где не требуется особенно высокая точность задания К_И, можно пользоваться упрощенным выражением для определения коэффициента усиления. Действительно, если, то.

Входное сопротивление схемы

Выходное сопротивление схемы