Контрольные вопросы

1. Как влияет сопротивление R₁ в схеме (см. рис. 1.2) на коэффициент стабилизации?

2. Какие меры необходимо предпринять, если при расчете по формуле (1.6) величина входного напряжения получится отрицательной?

3. Может ли стабилизатор напряжения ослаблять пульсации входного напряжения?

4. Почему в схеме (см. рис. 1.5, а) ток нагрузки может быть значительно больше, чем в схеме на рис. 1.4, б?

5. Может ли коэффициент стабилизации в схеме на рис. 1.5, а существенно отличаться от коэффициента стабилизации в схеме на рис. 1.4, б?

6. Как определить выходное сопротивление блока питания?

7. Можно ли увеличить коэффициент полезного действия блока питания хотя бы до 90%?

Лабораторная работа №2 Исследование решающих усилителей на базе оу Краткая теория

Операционный усилитель (ОУ) – это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления. Обычно он используется в схемах, чаще всего в так называемых решающих усилителях, для выполнения математических операций, виды которых определяются внешними цепями обратной связи ОУ.

Передаточная функция электронной схемы есть отношение величины выходного сигнала U_выхк величине входного сигналаU_вх. Для усилителя напряжения передаточная функция (коэффициент усиления) определяется выражениемК_u = U_вых / U_вх. При разработке схемы наилучшим подходом является использование на первом этапе предположения об идеальности ОУ, что существенно упрощает расчет передаточной функции. На рис. 2.1 показана упрощенная эквивалентная схема ОУ. В представленной модели ОУ имеет входное сопротивлениеR_вх, включенное между двумя его входамиU₁иU₂. Выходная цепь состоит из управляемого источника (генератора) напряжения и включенного последова­тельно с ним выходного сопротивленияR_вых, связанного с выходом ОУ. Разность напряжений между входами ОУ вызывает протекание тока через сопротивлениеR_вх. Дифференциальное напряжение умножается на величинуК_u– коэффициент усиления ОУ, в результате чего получается значение выходного напряжения.

Рис. 2.1. Эквивалентная схема ОУ

Предполагается, что идеальный ОУ имеет характеристики:

• коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи в рабочей полосе частот равен бесконечности;

• входное сопротивление R_вхравно бесконечности;

• выходное сопротивление R_вых= 0;

• отсутствует напряжение смещения нуля, т.е. U_вых=0 при U₁=U₂;

• входные токи для обоих входов ОУ равны нулю.

Кроме того, из рис. 2.1 видно, что U_вых=K(U₂ – U₁) или U₂ –U₁=U_вых / К_u. Так как U_вых имеет конечное значение (обычно не более 20 В), а коэффициент усиления К_u бесконечно велик (типичное значение 100000), то U₂ – U₁ ≈ 0 и U₂ ≈ U₁.

Два последних факта существенно упрощают разработку схем на ОУ. Окончательно сформулируем их в следующем виде.

Правило 1. При работе ОУ в линейной области напряжения на двух его входах должны иметь одинаковые значения (U₂ ≈ U₁)_.

Правило 2. Входные токи для обоих входов ОУ равны нулю.

На принципиальных схемах в зарубежной литературе ОУ обозначается треугольным символом, как на рис. 2.1, но без его внутренней структуры, в отечественной литературе – в виде прямоугольника. Цепи подачи напряжения питания на ОУ могут и не показываться, но подразумеваться.