Оос обеспечивает:

1. Во сколько раз снижается Ku, во столько же раз уменьшаются уровни помех и искажений;

2. Стабилизируется работа схемы;

3. Выравнивается АЧХ и расширяется диапазон усиливаемых частот.

4. ООС позволяет задать любой К_{U ос} в пределах заданного К_U.

Рис.24

ООС обязательно применяется в современных усилителях.

10

ОУ – это усилитель постоянного тока, имеющий большой коэффициент усиления по напряжению, большое входное и малое выходное сопротивление.

ОУ имеет два входа и один выход.

Рис.55

Для ОУ различают три входных напряжения

Рис.56

- для инвертирующего входа Uвых всегда противоположно по фазе U_пр

- для не инвертирующего входа Uвых всегда совпадает по фазе с U_пр.

Напряжение Uдиф между инвертирующими и не инвертирующими входами называют дифференциальным напряжением.

Классификация и основные параметры ОУ:

1. ОУ общего назначения, например К140УД7

1. Коэффициент усиления по напряжению

К_u=50 В/мВ = 50*10³мВ/1мВ= 50000

2. Входное сопротивление R_вх=400кОм

3. Напряжение питания от плюс минус 3В, до плюс минус 15В.

4. Напряжение смещение нуля U_см = 4мВ – это напряжение подаваемое между входным ОУ для того чтобы скомпенсировать «дрейф нуля». Чем меньше U_см тем меньше искажения допускает ОУ. Это точностный параметр.

5. Частота единичного усиления f¹. f¹ = 0,8 МГц – это частота при которой K_u стремится к 1 или =1

6. Входной ток Iвх=200нА

7. Iвых=20мА

8. Uвых мах=11,5В, при ЭДС питании 15В

9. Uвх мах=12В

10. Внутренняя коррекция – есть в ОУ- речь идет о выравнивании АЧХ для уменьшения частотных искажений.

2. Прецизионные оу

Эти усилители малой U_см. К140УД13 (КМДП) U_см=0,005мВ

3. Быстродействующие – отличаются большей частотой единичного усиления f¹>10МГц, К140УД11, К154УД3.

4. Микромощные ОУ или батарейные – напряжение питания плюс минус 3В. К140УД12, К153УД4, К154УД1

5. Мощные ОУ отличаются I_вых>1А

Высоковольтные ОУ U_{вых мах} до 19В

11-12 СМОТРИ ФАЙЛ «ОУ12_04»

1. 13 Сумматор на ОУ

Рассмотрим инвертирующий сумматор на ОУ.

Рис.59

Найдем напряжение выхода:

Для этого учтем что точка А- кажущиеся 0

U_вых=-I_ос*R_ос (1)

Т.к. точка А и общая точка имеют одинаковый потенциал при R_вхОУ→ ∞, следовательно I_вх1+I_вх2+I_вх3=I_ос, при этом I_вх1=U_вх1/R₁, I_вх2=U_вх2/R₂, I_вх3=U_вх3/R₃.

U_вых1= -( U_вх1/R₁+ U_вх2/R₂+ U_вх3/R₃)*R_ос=(R_ос/R₁*U_вх1+R_ос/R₂*U_вх2+R_ос/R₃*U_вх3) (2), следовательно U_вых = сумме выходных напряжения со знаком минус с учетом весового коэффициента на каждом входе. K_{вес i}=R_oc/R_{вх i}. Весовой коэффициент входа i = отношению R_oc к R_вх данного входа. Сумматор на ОУ осуществляет алгебраическое сложение (с учетом знака) входных напряжений с учетом весового коэффициента на каждом входе.

14

1. ЦИМС или логические микросхемы предназначены для выполнения разнообразных логических функций; запоминания информации и ряда других операций в совокупности обеспечивающих возможность построения отдельных блоков ЭВМ.

Наибольшее распространение получили ЦИМС на биполярных и полевых МДП транзисторах.

Классификация:

1. По виду сигнала:

1. импульсные цифровые микросхемы, имеют динамические входы и реагируют только на изменение входных напряжений:

1. от 0 к 1 – прямой динамический вход

2. от 1 к 0 – инверсный динамический вход

1. потенциальные ЦИМС, имеют статические входы и реагируют на наличие 0 или 1:

1. рабочее напряжение 1 – прямой статический вход

2. рабочее напряжение 0 – инверсный статический вход

3. импульсно-потенциальные цифровые микросхемы – имеют как статические, так и динамические входы.

2. По типу основной логической схемы:

2.1) ЦИМС ТТЛ- транзисаторно-транзисторная логика.

2.2) ЦИМС ЭСЛ - эмиттерно-связаная логика

2.3) ЦИМС КМДП; “n”-МДП; “p”-МДП

2.4) ЦИМС И²Л

3. По типу используемых транзисторов:

3.1) ЦИМС на биполярных транзисторах;

3.2) ЦИМС на полевых транзисторах.

2. Основные параметры ЦИМС:

Основные параметры являются общими для всех существующих и возможных в будущем логических микросхем. Они позволяют сравнить между собой ЦИМС различных типов.

Параметры ЦИМС:

1. реализуемая логическая функция – в маркировке две буквы (группа, подгруппа)

2. нагрузочная способность микросхем – это свойство характеризуется коэффициентом разветвления по выходу – это максимальное число однотипных входов микросхем, которые можно подключить одновременно к данному выходу микросхем.

3. Коэффициент объединения по входу (Коб, m) – характеризует нагрузочную способность микросхемы по входу – это наибольшее число однотипных выходов, которые можно подключить одновременно к данному входу. Как правило, Коб бывает до 10.

4. Среднее время задержки при передаче сигнала в микросхеме t_{задержки среднее} = (t¹⁰_зад.+t⁰¹_зад.)/2

t¹⁰_зад. – перепад напряжения от 1 к 0

t⁰¹_зад. – перепад напряжения от 0 к 1

Быстродействие также характеризуется предельной рабочей частотой f_пр – это наибольшая частота следования импульсов на входе при котором еще сохраняется работоспособность микросхем f_пр=1/t_зад.ср.

5. Статическая помехоустойчивость – характеризуется напряжением помехи:

U_п – это максимально допустимое напряжение помехи действующее на данную микросхему на входе или в цепи питания при котором работоспособность микросхемы еще сохраняется.

Помехоустойчивость также характеризуется коэффициентом помехоустойчивости:

К_П = U_П / _ΔU_min ,

где _ΔU_min = U¹_min – U⁰_max ; _ΔU_min – минимальный перепад логических уровней. U¹_min – наименьшее значение напряжения логической единицы. U⁰_max –максимальное значение напряжения логического нуля.

6. Потребляемая мощность

Р_{ср.потреб} = (Р⁰_потреб + Р¹_потреб) / 2

по средней потребляемой мощности ЦИМС различают(четвертый признак классификации): a) мощные ЦИМС: 25 мВт < Р_{ср.потреб} ≤ 250 мВт b) ЦИМС средней мощности: 3 мВт < Р_{ср.потреб} ≤ 25 мВт c) маломощные ЦИМС: 0,3 мВт < Р_{ср.потреб} ≤ 3 мВт d) микромощные ЦИМС: 1 мкВт < Р_{ср.потреб} ≤ 300 мкВт e) нановатные ЦИМС: Р_{ср.потреб} < 1 мкВт

7. Для ЦИМС также указывают предельное значение входных и выходных напряжений, токов, сопротивлений логического 0 и 1.

15

В современных микросхемах ТТЛ реализуют базовый логический элемент со сложным инвертором.

I⁰_вх>> I¹_вх

т.к. это ток прямого включения p-n перехода Б-Э

I⁰_вх – отрицательный, т.к. направлен из микросхемы

Рис.50

VT1 и VT2 образуют «И-НЕ» с простым инвертором.

VT3 и VT4 образуют сложный инвертор. Убедимся, что схема выполняет функцию «И-НЕ»: 1) если на входах хотя бы один 0, то VT2 закрыт, U_к-э2 max, VT3 открыт, выход соединен через VT3 с +питания, при этом VT4 закрыт, U_б-э4 = I_э2 · R_э2 ; I_э2 = 0; U_б-э4 = 0, выход изолирован от общей точки, значит Y=1.

2) если на всех входах 1, то VT2 открыт, VT4 открыт, значит выход Y соединен с общей точкой, при этом VT3 закрыт, т.к. база 3 через VT2-VT4 закорочена на эмиттер 3, этому способствует VD, Y изолирован от + питания, значит Y=0. Преимущества сложного инвертора: 1) т.к VT3 и VT4 открываются поочередно, то почти в 2 раза увеличивается нагрузочная способность микросхем; 2) Несколько увеличивается потребляемая мощность микросхем, поэтому улучшается быстродействие; 3) при наличии линии разрешения возможно три состояния выхода микросхемы: а) первое состояние выхода: на линии разрешения 1, VDp закрыт, линия разрешения заблокирована, хотя бы на одном входе 0, выход Y через VT3 соединен с + питания (Y=1) и изолирован от общей точки. b) второе состояние выхода: На линии разрешения 1, на всех остальных входах 0, выход изолирован от + питания и соединен с общей точкой (Y=0) c) третье состояние выхода: на линии разрешения 0 (соединен с общей точкой), независимо от остальных входов, VDp открыт, к2, б3 соединяется с общей точкой, значит VT2, VT3, VT4 закрыты, выход Y изолирован от + питания и от общей точки – это высокий импеданс.

4) если убрать VT3, VD, R_к3 то выход будет соединен с коллектором VT4 и является свободным коллектором.

Правило: микросхемы со свободным коллектором включаются так, чтобы выход соединялся через нагрузку или добавочный внешний резистор с + питания.

Микросхемы со свободным коллектором имеют большую нагрузочную способность и несколько большее быстродействие.

Аналогичным образом можно получить микросхемы с открытым эмиттером.