Операционные усилители

0-4

0-2

Способы снятия сигнала с выхода:

3-4 – симметричный выходной сигнал;

несимметричный

3-0

В усилителях постоянного тока (УПТ) присутствует дрейф нуля – ложный выходной сигнал, причиной появления которого является не входной игнал, а воздействие на УПТ одного или нескольких дестабилизирующих факторов.

Основные причины возникновения дрейфа:

Ø нестабильность напряжения питания;

Ø зависимость параметров транзисторов и элементов схемы от температуры;

Ø старение, замена элементов и связанное с этим изменение их параметров.

Основные способы уменьшения дрейфа:

Ø стабилизация напряжения или тока всех источников питания;

Ø применение глубокой ООС;

Ø компенсация температурного дрейфа элементами с нелинейной зависимостью параметров от температуры;

Ø применение балансных (мостовых) схем;

Ø применение схем УПТ с преобразованием частоты.

3.

входного напряжения на 180°. Входное напряжение подается на инвертирующий вход, а неинвертирующий – заземляется. Через Rос создается параллельная по напряжению ООС.

Инвертирующий ОУ (рис.5) – усиливает входной сигнал и сдвигает фазу

Рисунок 5 – Схема инвертирующего ОУ

Слева втекает входной ток I_вх, справа вытекает ток обратной связи I_ос, и ещё возможен ток, протекающий к инвертирующему входу ОУ. Но последний очень мал. Дело в том, что входное сопротивление ОУ обычно высокое, а может быть даже очень высокое, а входное напряжение очень мало. Поэтому этот ток измеряется нано- и даже пикоамперами, и мы можем смело им пренебречь (на рис. 5 этот ток перечёркнут).

Итак, есть только два тока: I_вх и I_ос. Они равны друг другу:

Подставим их значения:

Так как К_ос=U_вых/U_вх, получим

Итак, получили коэффициент усиления с инверсией. Если R_oc=R1, то К_ос= -1, то есть получился инвертор.

Неинвертирующий ОУ – в нем используется последовательная ООС по току, что резко увеличивает входное сопротивление по сравнению с инвертирующим.

Так как ОУ обладает большим К_ос, можно считать, что глубина обратной связи большая, и коэффициент усиления этой схемы равен

Но в данном случае равно падению напряжения на R1, которое возникает из-за протекания тока по цепи R_oc-R1:

Следовательно,

Это очень важная формула, она говорит, что К_ос не зависит от К₀ (когда глубина ООС большая), а зависит только от соотношения величин сопротивлений R_ос и R1. Такой усилитель называется неинвертирующим. Если R_oc=0, или выходной сигнал подаётся прямо на вход, то К_ос=1. Это – повторитель сигнала. Его суть состоит в согласовании входных и выходных сопротивлений. Это последовательная связь по напряжению, значит, входное сопротивление очень велико, а выходное – очень мало.

Операционным усилителем (ОУ) называют высококачественный интегральный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом, предназначенным для работы в схемах с обратной связью. Название усилителя связано с первоначальным применением – выполнением различных математических операций с аналоговыми сигналами (суммирование, вычитание, логарифмирование, интегрирование, дифференцирование и др.). В настоящее время ОУ выполняет многофункциональную роль в разнообразных устройствах. Они применяются для усиления, ограничения, перемножения, частотной фильтрации, генерирования сигналов в аналоговых и цифровых устройствах.

Обозначение ОУ приведено на рисунке 2.1а, где наряду с инвертирующим (Вх 1) и неинвертирующим (Вх 2) входами и выходом используются так же цепи частотной коррекции и балансировки (FC, NC) и два источника питания: +Е_П1, у которого минус соединен с общим проводом, и -Е_П2, у которого на общем проводе плюс. Использование двух источников питания позволяет получить двухполярный сигнал на выходе. Упрощенное обозна- чение ОУ приведено на рисунках 2.1б и 2.1в без выводов для подключения источников питания и внешних элементов.

Рисунок 2.1

Дата добавления: 2014-01-13