Прецизионные ОУ

Многоцелевые усилители – как правило, широкополосные. Наибольшее распространение получили ОУ, которые выполняют роль базового универсального элемента для многих аналоговых узлов.

Генерация помех

Наибольшая генерация помех в микросхемах ТТЛ/ТТЛШ т.к. при переходе выхода от 1 к 0 сначала открывается VT4, затем закрывается VT3, т.е. существует короткое время (миг), когда оба транзистора открыты, в цепи питания создается скачек тока, который создает помехи для всех элементов.

Тема 2.4 Аналоговая микросхемо техника. (АИС)

1. Назначение и классификация АИМС.

2. Классификация и основные параметры операционных усилителей ОУ.

3. Входные, выходные цепи ОУ.

4. Основные схемы включения ОУ:

4.1 Инвертирующая;

4.2 Неинвертирующая.

5. Сумматор на ОУ.

6. Компаратор на ОУ.

7. Активные фильтры.

1) Аналоговые микросхемы (АИМС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции от времени, причем выходная информация, как правило, сходна по форме с входным сигналом. АИМС по этой причине называют линейными интегральными микросхемами.

Классификация:

АИМС различают по выполняемым функциям. Примеры:

2) Компараторы напряжений - сравнивают входные сигналы и выдают результат в цифровой форме.

3) Ограничители сигналов – изменяют форму сигнала.

4) Перемножители – осуществляют перемножение двух аналоговых сигналов. (модуляция, преобразование частоты, детектирование)

5) Электрические фильтры

6) Стабилизаторы напряжений или тока

7) Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

АИМС даже одной серии имеют различною схемотехнику, например, серия К174- включает более 20 типов микросхем.

АИМС не имеют общих параметров для всех типов микросхем.

2) ОУ (смотри тему «Усилители постоянного тока») Классификация и основные параметры ОУ:

1) ОУ общего назначения, например К140УД7

1.1 Коэффициент усиления по напряжению

К_u=50 В/мВ = 50*10³мВ/1мВ= 50000

1.2 Входное сопротивление R_вх=400кОм

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

1.4 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.

1.5 Частота единичного усиления f¹. f¹ = 0,8 МГц – это частота при которой K_u стремится к 1 или =1. f¹/10 -

1.6 Входной ток Iвх=200нА

1.7 Iвых=20мА

1.8 Uвых мах=11,5В, при ЭДС питании 15В

1.9 Uвх мах=12В

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

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

6) Высоковольтные ОУ U_{вых мах} до 19В

3) Входные цепи ОУ - На входе ОУ ставят дифференциальные каскады.

Выходные цепи ОУ – это эмиттерные повторители или однотактный или двухтактный каскад.

4) Основные схемы включения ОУ

ОУ без ООС не включаются, т.к. гигантский коэффициент приводит к тому, что сигналы усиливаются до max значения, т.е. происходит ограничение сигнала. Существует единственная схема включения ОУ без ООС – это компараторное включение. Существует две основные схемы включения ОУ:

1) Инвертирующая схема включения ОУ

2) Не инвертирующая схема включения ОУ

Инвертирующая схема включения ОУ

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

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.

Операционный инвертирующий усилитель

Признак схемы: Uвх подается на инвертирующий вход, а прямой вход соединен с общей точкой. ООС обязательна.

Рис.57

Свойства:

- Uвых всегда противоположно по фазе Uвх

- Uвых=-(R₂/R₁)*Uвх, где R₂/R₁ = К_иос – желаемый коэффициент усиления Uвх с учетом отрицательной обратной связи – ООС. R₁,R₂ – резисторы цепи ООС, задающий этот коэффициент.

- Входное сопротивление схемы Rвх=R₁

- выходное сопротивление Rвых=R_{вых ОУ}/1+К_u/ К_иос, где R_{вых ОУ} – выходное сопротивление ОУ без ООС, К_u – коэффициент усиления ОУ без ООС.

Не инвертирующий усилитель на ОУ

Признак схемы: Uвх подается на прямой вход, а инверсный вход применяется для создания ООС.

Рис.58

Свойства:

- Uвых всегда совпадает по фазе Uвх

- Uвых=К_uoc*Uвх, где К_uoc=1+R₂/R₁, желаемый коэффициент усиления Uвх, R₂,R₁ – резисторы цепи ООС, задающий этот коэффициент.

- Rвх=R_{вх ОУ}*(1+K_u/K_uoc)

- Rвых=R_{вых ОУ}/1+К_u/ К_иос, где K_u - коэффициент усиления ОУ без ООС.

Дата добавления: 2014-01-05