36. Особенности использования оу. Балансировка оу, схема автоматического установления нуля оу.
Особенности исползования ОУ.
Для питания ОУ применяются два разнополярных источника питания. Эти напряжения по абсолютному значению не должны отличаться друг от друга более чем на 10%. Обычно ОУ могут работать в широком диапазоне изменения питающих напряжений Un=(2¸18)B.
Для предотвращения паразитной генерации в цепях питания ОУ устанавливаются фильтры в виде конденсаторов емкостью (10¸68) нф.
Если ОУ не имеют защиты от короткого замыкания, то последовательно с выходом устанавливается резистор R3=200 Ом, включенный последовательно в цепь обратной связи. Такое включение не повышает величины выходного сопротивления (рис.80).
И
зменение
коэффициента усиления ОУ
возможно путем изменения величины
резисторов R1
и R2.
Однако такая регулировка может привести
к неустойчивости в работе усилителя.
Более предпочтительна регулировка,
представленная на рис.81. С помощью
потенциометра Rп
можно изменять коэффициент усиления
от 0 до
;
Балансировка ОУ представляет собой операцию по компенсации напряжения смещения в ОУ. Балансировка производится с помощью многооборотного потенциометра Rб , начало и конец которого подключены на входы R ОУ, а средний вывод - на источник питания Un (-Un). Для балансировки входы ОУ заземляются, и с помощью потенциометра Rб устанавливается напряжение Uвых=0. Балансировка позволяет компенсировать напряжение смещения ОУ в данный момент при действующих дестабилизирующих факторах. При изменении параметров питающих напряжений и внешних факторов, таких как температура и влажность окружающей среды, балансировка нарушается. Поэтому в ряде случаев применяется автоматическая установка нулей ОУ (рис.83).
В состав схемы автоматической установки нулей входит основной ОУ ДА1, вспомогательный ОУ ДА2, ключ SA1, который периодически замыкает вход ДА1 на землю. Во время замыкания напряжение смещения Uсм усиливается вспомогательным ОУ ДА1 и заряжает емкость памяти Сn, подключенную к прямому входу ОУ ДА1. Напряжение на емкости Cn стремится к Uc®Uсм. При размыкании ключа происходит
автоматическая
компенсация напряжения смещения. Частота
переключения ключа составляет (20¸50)
Гц. При изменении внешних условий,
напряжения питания и т.д. автоматически
производится компенсация напряжения
смещения. Для нормальной работы схемы
емкость памяти Cn
должна иметь высокую добротность, а
основной ОУ выбираться с большим входным
сопротивлением.
Активные фильтры. Классификация.
Активный фильтр представляет собой четырехполюсник, содержащий пассивные RC- цепи и активные элементы: транзисторы, электронные лампы или операционные усилители. В отличии от пассивных, активные фильтры обеспечивают более качественные характеристики.
Классификация активных фильтров. Активные фильтры можно разделить на группы по различным признакам: назначению, полосе пропускаемых частот, типу усилительных элементов, виду образуемых связей др. По полосе пропускаемых частот фильтры делятся на четыре основные группы: нижних частот, верхних частот, полосовые и заграждающие.
Фильтры нижних частот пропускают сигналы от постоянного напряжения до некоторой предельной частоты, называемой частотой среза фильтра. Фильтры верхних частот, наоборот, пропускают сигналы, начиная с частоты среза и выше. Полосовые фильтры пропускают сигналы в некоторой полосе частот от f1 до f2, а заграждающие фильтры, наоборот, не пропускают определенный спектр частот. Как полосовые, так и заграждающие фильтры могут иметь гребенчатую частотную характеристику, в которой будет несколько полос пропускания и затухания.
По назначению фильтры делятся на сглаживающие, заграждающие фильтры, фильтры для усилителей низкой или высокой частоты и др.
По типу усилительных элементов можно выделить транзисторные фильтры, фильтры на ОУ и т.д. Все рассмотренные фильтры могут иметь одну или несколько обратных связей. В связи с этим различают фильтры с одноконтурной и многоконтурной обратной связью. Кроме того, различают фильтры по количеству полюсов на частотной характеристике – фильтры первого порядка, второго и более высоких порядков. Фильтры высоких порядков имеют более крутые границы полос пропускания и затухания и более плоскую характеристику в области полосы пропускания. К таким фильтрам относятся фильтры Чебышева, Баттерворда, Бесселя и др.
Активный фильтр нижних частот первого порядка и его АЧХ приведены на рис. 84а.
Модуль
передаточной функции по напряжению на
синусоидальном сигнале равен
,
где
- коэффициент передачи фильтра на
постоянном напряжении,
- частота среза фильтра.
Ф ильтр верхних частот первого порядка (рис. 84б)
предназначен для выделения сигналов, частота которых выше некоторой заданной частоты, называемой частотой среза фильтра.
Коэффициент передачи фильтра определяется по формуле:
,
где
- коэффициент передачи фильтра при
,
-
частота среза фильтра.
Полосовой
фильтр предназначен для выделения
сигналов, частота которых лежит в
пределах полосы
.
Полосовые фильтры бывают двухполюсные (второго порядка) и многополюсные.
Передаточная характеристика фильтра второго порядка определяется выражением:
,
где
- резонансная частота фильтра,
- добротность фильтра.
Схема
и АЧХ заграждающего фильтра приведена
на рис. 84г на частоте
усиление КV
=0, а на
постоянном напряжении (
)
получаем KV
=K0.