Область применения ОУ

Элементная база электронных схем измерительных приборов

Часть2

Литература

Вопросы и упражнения 3

Микрокомпьютеры

Аналого-цифровые преобразователи

Вопросы и упражнения 2

Компаратор

Некоторые типовые схемы с использованием ОУ

Вопросы и упражнения 1. 5.

Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания, скорость нарастания сигнала

Вопросы и упражнения 1.

Смещение, сдвиги и дрейф операционных усилителей

Операционные усилители (ОУ),

СПБ 2010 г (29.10.10)

Часть 2

По дисциплине

«Технические измерения и измерительные приборы».

(Элементная база электронных схем измерительных приборов)

Для студентов 3-го курса..

1.1 Область применения ОУ

1.2 Схемы инвертирующего и неинвертирующего усилителей

1.3 Дифференциальные усилители

упражнения 1.1

.упражнения 1.2

.упражнения 1.3

.упражнения 1.4

упражнения 1.5.1

упражнения 1.5. 2

2.1 Повторитель напряжения

2.2 Усилитель электрического заряда

2.3 Усилитель тока

2.5 Мостовая схема дифференциального усилителя

2.6 ОУ специального назначения

2.7 Шумы и борьба с ними

Упражнение 2.1.

Упражнение 2.2.

Упражнение 2.3.

Упражнение 2.4.

Упражнение 2.5.

Микропроцессор

Микроконтроллер

Микроконвертор

Память

Узлы отображения информации

Клавиатура

Последовательный интерфейс

В этой части следующих лекций мы рассмотрим принципы построения некоторых основных узлов интеллектуальных сенсоров. Их принято называть " элементной базой.измерительных приборов.

В объём этого понятия входят: усилители, типовые схемы сравнения, АЦП, микрокомпьютеры, узлы взаимодействия с пользователем (клавиатура, дисплеи), внутренняя память, внешний интерфейс и т.д., – из которых и строятся интеллектуальные сенсоры.

Основное внимание в работе уделено аналоговой части схем, что касается применения цифровых элементов схем, то в работе указано только место их применения в структуре приборов.

1 Операционные усилители (ОУ),

Электронный усилитель - это устройство, повышающее напряжение, ток и мощность электрического сигнала за счет управ­ления током мощного источника питания., Особое место среди них занимают операционные усилители (ОУ), которые в настоящее время являются универсальными базовыми элементами для построения электронных усилителей и других аналоговых и цифро-аналоговых узлов электронной аппаратуры.

ОУ имеет два входных вывода, помеченные знаками (+) и (-). Они называются дифференциальными (разносными) входными выводами, так как выходное напряжение ОУ зависит от разности этих напряжений и коэффициента усиления усилителя. На рисунке ниже показаны выводы подключения питания + V и – V; два входных вывода Е1 и Е2; и выходной вывод V_вых.. Имеются ОУ с однополярным напряжением питания (rail-to-rail).

Е_Д =Δ Е= Е2 – Е1,

Рис1. Выводы ОУ.

Перед тем как рассмотреть работу схем примем следующие условия для идеального ОУ:

1. Коэффициент усиления по напряжению К самого ОУ (без включений обратной связи) чрезвычайно большой, часто

Е_Д – дифференциальное разностное входное напряжение между Е2 и Е1 на входах (+) и (-) ОУ,

Е_Д =Δ Е= Е2 – Е1, где Откорректируйте!!!

Е1-напряжение на входе (-); Е2- напряжение на входе (+)

V_вых – напряжение на выходе ОУ.

2. Коэффициент К – постоянен и не зависит от частоты входного сигнала.

3. Существуют ограничения уровня выходного напряжения ± V_{насыщения}. Практически можно считать, что

+ V_{насыщения}= + V_{питания} – 2В ;

– V_{насыщения}= – V_{питания} + 2В ;

Например, при напряжении питания ±12В:

+ V_{насыщения}= + 10В ;

– V_{насыщения}= – 10В.

4. Если ОУ работает как усилитель (а не ключ), т.е. выходной сигнал линейно меняется в пределах от + V_{насыщения} до – V_{насыщения}, то при большом К диапазон изменения входного сигнала Е_Д будет чрезвычайно мал, Е_Д ≈ 0.

Пример.

Если К =100 000, V_{питания} = ±12, то

+ V_{насыщения}= + 10В ; – V_{насыщения}= – 10В, а

|Е_Дmax| = |V_{насыщения}| / К = 10В / 100 000 = 10^-4 В = 0,1 мВ

Такое напряжение значительно меньше напряжения наведенных шумов сетевого фона и напряжения от токов утечки, которые могут превышать 1 мВ.

Для большинства практических целей можно считать Е_Д равным нулю. Этот вывод нетривиален, но он подтверждается практикой.

Иными словами, если V_вых не равно напряжению насыщения, то потенциал выхода (+) приблизительно равен потенциалу входа (-).

5. Ток, потребляемый этими входами ОУ пренебрежительно мал.

Применение ОУ не вызывает затруднений, если не требуется, чтобы эти устройства работали вблизи границ их расчетных параметров, т. е. отвечали требованиям идеального ОУ.

Дата добавления: 2014-01-15