Неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления схемы:

Если , то

Входное сопротивление схемы МОм

Выходное сопротивление схемы

Погрешности усилителей на базе ОУ

• Из-за неточности используемых внешних резисторов.

• Погрешность от изменения коэффициента усиления ОУ.

• Погрешность от напряжения смещения и от входных токов.

При правильном выборе резисторов уменьшается погрешность от входных токов. Необходимо, чтобы R₃=R₁║R₂

Дифференциальные усилители

Предназначены для усиления разности двух входных напряжений. Находят широкое применение в прецизионных измерительных устройствах, кардиографах и других устройствах, где необходимо усиление разности двух напряжений на фоне сильных помех.

Простейший дифференциальный усилитель

Построен на базе одного ОУ. Ниже приведено выражение, связывающее величину выходного напряжения Uвыхи входныхU₁иU₂.

Если , то

Недостатки схемы:

• низкое входное сопротивление;

• низкий коэффициент подавления синфазного сигнала;

• неравенство входных сопротивлений для U₁иU₂.

Инструментальный дифференциальный усилитель

Если ,

то

Достоинства:

• высокое входное сопротивление;

• возможность регулировки коэффициента усиления одним резистором R₁;

• большой коэффициент подавления синфазного сигнала (М_сф).

Операционные преобразователи

Простейший интегратор

Широко применяется в схемах аналоговой и аналого-цифровой обработки сигналов.

Рис. 1. Принципиальная схема. Рис. 2. Характеристика.

, где U₀– начальное напряжение на выходе интегратора.

Если Uвх=const, то

Простейший дифференциатор

Широко применяется в схемах аналоговой обработки сигналов.

ЕслиR₁=0, то

Инерционное звено первого порядка

Применяется, если нужно усилить постоянный входной сигнал и отфильтровать (ослабить) его переменную составляющую.

Преобразователи сопротивление-напряжение (ПСН)

В настоящее время широкое распространение получили резистивные датчики различных физических и технологических параметров и величин. Поскольку измерительные и преобразовательные устройства работают, как правило, с такими входными величинами как напряжение или ток, возникает необходимость в преобразовании величины сопротивления в напряжение или ток.

ПСН на базе стабилизатора тока

Рис. 1. Рис. 2.

Простейшая схема ПСН на стабилизаторе тока приведена на рис.1. Uвых ~Rх. Недостаток такой схемы – невысокая стабильность от температуры окружающей среды тока, и как следствие, самого ПСН.

Для улучшения параметров стабилизатора тока используется «токовое зеркало» (рис. 2.)

Простейший ПСН на ОУ

Гораздо более высокими характеристиками и стабильностью обладают ПСН на базе ОУ.

ПСН на ОУ с компенсацией начального значения сопротивления

В тех случаях, когда необходимо иметь нулевой выходной сигнал ПСН при некотором начальном (ненулевом) значении R_xприменяют ПСН с компенсацией начального значения сопротивления:

,

где U₀– образцовое (опорное) заданное напряжение.

Выпрямители

Выпрямители среднего значения

Это устройства, формирующие на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению выпрямленного напряжения. Использование ОУ имеет цель уменьшить погрешности преобразователя из-за неидеальности вольтамперной характеристики диода.

Uвх>0;;Rвых≈0.

Uвх<0;;.

Если R₁=R₂=2 · R₃, то

Недостатком такой схемы является сильная зависимость выходного сопротивления от знака входного напряжения.

Амплитудный выпрямитель

Применяется для формирования постоянного выходного напряжения пропорционального амплитудному значению входного напряжения.

Фазочувствительные выпрямители (синхронный детектор)

–фазовый сдвиг между входным сигналом и управляющим.

Компараторы

Это устройства для сравнения аналоговых сигналов. Если один из сигналов больше другого, то уровень выходного сигнала скачкообразно меняется.

Простейший компаратор

Построен на базе быстродействующего ОУ.

Если , то, и наоборот.

Компаратор с гистерезисом

Чтобы избавиться от возможных помех (дребезг контактов) при формировании импульсов, используют триггер Шмидта.

Он переключается только при подаче некоторого напряжения, больше порогового за счёт положительной обратной связи через резистор R2, т.е. обладает гистерезисом.

ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА В АНАЛОГОВЫЙ

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

Общие сведения

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения.

По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода.

По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные.

По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия.

 

Рис. . Классификация ЦАП