Усилители на базе оу

При синтезе различных электронных приборов широкое применение находят специальные интегральные микросхемы, которые получили название операционных усилителей (ОУ). В курсовом проекте на их базе рекомендуется создавать различные схемы (узлы) преобразования аналоговых сигналов (усиление, суммирование, вычитание, согласование подключения датчика температуры и других узлов). Для упрощения анализа будем принимать число аналоговых сигналов не более двух. Во всех схемах усилителей на ОУ реализуется отрицательная обратная связь (ООС), когда часть выходного сигнала схемы обязательно подается на инверсный вход микросхемы.

1. Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя показана на рис. П2.1.

Выходной сигнал U_вых инверсен по отношению к входным и равен:

С помощью инвертирующего усилителя можно суммировать аналоговые сигналы, если они синфазные, или вычитать, если входные напряжения противофазные. Сопротивление R способствует увеличению точности усиления и сказывается при малых входных сигналах, выравнивая внутренние входные токи ОУ. Обычно R рассчитывается как:

где символ «||» означает параллельное соединение.

К недостаткам инвертирующего усилителя можно отнести зависимость коэффициентов усиления (К₁ и К₂) от нестабильности входных резисторов R₁ или R₂ из-за того, что в их номинал необходимо включать выходное сопротивление R_вых предыдущего каскада, которое из-за специфики работы бывает непостоянным.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (продолжение)

2. Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя приведена на рис. П2.2.

Выходной сигнал U_вых усилителя рис. П2.2 равен

Входная цепь усилителя обладает очень большим сопротивлением (ОУ имеет R_вх от сотен Мом до нескольких ГОм). Благодаря этому небольшие флуктуации R_вых предыдущего каскада практически не оказывают влияния на коэффициент усиления (в отличие от инвертирующего усилителя в формуле вычисления К сопротивление R₁ отсутствует).

3. Усилитель-повторитель

Применяется в основном для согласования каскадов. Его схема приведена на рис. П2.3.

Выходное напряжение U_вых равно: U_вых = U_вх .

4. Разностный (дифференциальный) усилитель

Схема разностного усилителя приведена на рис. П2.4.

В курсовом проекте предлагается схема усилителя, когда все резисторы

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (продолжение)

выбираются одного номинала (R₁ = R₂ = R₃ = R_ОС). Тогда выходной сигнал равен : U_вых = U_вх1 – U_вх2

С помощью разностного усилителя можно вычитать аналоговые сигналы (если они синфазны) или получать их сумму (если они противофазные). Основной недостаток инвертирующего усилителя характерен для схемы

рис 2.4.

5. Измерительный усилитель

В курсовом проекте мостовую схему с датчиком температуры рекомендуется подключать к специальной интегральной микросхеме, которую называют измерительным усилителем (ИУ) (см. раздел 7). Эта схема приведена на рис. П2.5.

Внутренняя структура ИУ приведена в разделе 7. Входные сигналы обрабатываются с помощью неинвертирующих усилителей. Это позволяет исключить влияние R_д-т от температуры (R_вых моста) на величину коэффициента усиления К_из. Его величина однозначно определяется резистором R_из. Разные фирмы при синтезе микросхемы используют сопротивление разного номинала и для расчета К_из приводят оригинальные формулы. Диапазон коэффициента усиления приводят как справочную величину.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3