Операционный усилитель

Электронный усилитель – усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках.

Усилитель постоянного тока (УПТ) – усилитель, способный усиливать не только постоянные токи и напряжения, но и медленно изменяющиеся электрические сигналы (до определённой верхней частоты).

Операционный усилитель (ОУ) – это усилитель постоянного тока (УПТ) в интегральном исполнении с двумя входами (неинвертирующим и инвертирующим), или как говорят, с дифференциальным входом, с большим коэффициентом усиления для дифференциального сигнала, с большим входным и малым выходным сопротивлениями.

Вход ОУ называют дифференциальным, т.к. ОУ усиливает разность («разность» по англ. – «difference») потенциалов (напряжений относительно общего вывода («земли»)) на неинвертирующем и инвертирующем входах:

u_вых = K_у(u_вх+ – u_вых­–),

где u_вых – выходное напряжение; K_у – коэффициент усиления для дифференциального сигнала; u_вх+ и u_вых­– –напряжения относительно общего вывода («земли») на неинвертирующем и инвертирующем входах соответственно.

Основные виды устройств преобразовательной техники

Все преобразователи делятся на 2 большие группы:

▪ электромашинные преобразователи – преобразователи на основе электрических машин;

▪ статические преобразователи – устройства, предназначенные для преобразования рода тока, напряжения и частоты в силовых, вспомогательных и низковольтных цепях управления и защиты, которые не содержат подвижных частей (поэтому и называются статическими), состоят в общем случае из трансформатора (на переменном токе), управляемых и неуправляемых вентилей, аппаратуры управления, охлаждения, защиты и сигнализации.

Основные виды статических преобразователей

Выпрямители (AC-DC-преобразователи) – преобразователи переменного двухполярного (знакопеременного) напряжения U_~ в однополярное (знакопостоянное) пульсирующее напряжение U₌ , которое теоретически будет постоянным только при использовании использовать фильтр низких частот (ФНЧ) с бесконечной индуктивностью и бесконечной ёмкостью. Выпрямители применяются в тех случаях, когда есть только источники переменного двухполярного (знакопеременного) напряжения, а нагрузка (прибор) требует для правильной работы однополярное (знакопостоянное) напряжение.

Инверторы (DC-AC-преобразователи) – преобразователи постоянного напряжения U₌ в переменное двухполярное (знакопеременное) напряжение U_~, которое в общем случае не синусоидальное, а прямоугольное, и для получения синусоидального напряжения надо использовать фильтр низких частот (ФНЧ). Инверторы применяются в тех случаях, когда есть только источники постоянного напряжения, а нагрузка (прибор) требует для правильной работы переменное двухполярное (знакопеременное) напряжение.

Преобразователи частоты (ПЧ) – это преобразователи переменного напряжения одной частоты U_f1 в переменное напряжение другой частоты (постоянной или регулируемой) U_f2.

Преобразователи числа фаз – это преобразователь переменного входного напряжения U_m1 с числом фаз т₁ в переменное напряжение U_m2 с другим числом фаз т₂.

Преобразователи (регуляторы, трансформаторы) постоянного напряжения (DC-DC-преобразователи) – это преобразователи, преобразующие постоянное напряжение одного значения U₌₁ в постоянное напряжение другого значения U₌₂.

Преобразователи (регуляторы переменного напряжения) – это преобразователи, преобразующие переменное напряжение одного действующего значения U_~1 в переменное напряжение другого действующего значения U_~2.

------------------------------------------------------------------------

Элементная база, используемая в статических преобразователях

Все элементы, используемые в статических преобразователях, работают в ключевом режиме.

Элементы (вентили), используемые в статических преобразователях, делятся на следующие группы:

1. неуправляемые:

- диоды;

2. управляемые:

1) полууправляемые (незапраемые);

- тиристоры (однооперационные, незапираемые);

- симистроры;

2) полностью управляемые (запраемые):

- двухоперационные (запираемые) тиристоры;

- транзисторы:

• БПТ;

• ПТ;

• IGBT (БПТИЗ).

Однооперационный тиристор – полупроводниковый прибор, переходит в проводящее состояние при положительном напряжении на аноде-катоде и наличии управляющего импульса тока на электроде управления.

Однооперационный тиристор управляется током в виде короткого импульса.

Выключить однооперационный тиристор по цепи управления невозможно. Он выключается только при уменьшении протекающего через него тока до нуля.

Симистор – полупроводниковый прибор, который может проводить ток в обе стороны, т.е. симистор – два однооперационных тиристора, включенных антипараллельно (встречно параллельно).

Двухоперационный (запираемый) тиристор – полупроводниковый прибор, отличающийся от однооперационного тиристора тем, что их можно закрыть (запереть) по цепи управления путём подачи на управляющий электрод импульса тока обратной полярности (относительно полярности открывающего импульса).

IGBT-транзистор (Insolated Gate Bipolar Transistor – биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ)) – полупроводниковый прибор, представляющий собой комбинацию полевого транзистора по входу и биполярного транзистора по выходу, что позволяет получить электрический ключ на достаточно большие токи, с малым сопротивлением по выходу в открытом состоянии и при затрате малых мощностей по цепи управления.