Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Схемы включения операционных усилителей

Читайте также:
  1. Векторная диаграмма схемы
  2. Включения
  3. Возможные схемы напряженного состояния металла
  4. Вопрос 3 Усилительные приборы и схемы их включения.
  5. Вопрос 3. Схемы комплексного использования и охраны водных объектов
  6. Выбор туроператором схемы работы в дестинации
  7. Графический анализ работы схемы
  8. Детальный пример схемы формирования синхронного модуля STM-1.
  9. Диффузионное растворение цилиндрического включения в матрице
  10. Излучений на частотах самовозбуждения усилителей низкой частоты (УНЧ) ТСПИ.
  11. Интегральные микросхемы
  12. Интегральные схемы

 

Поскольку на входе ОУ стоит дифференциальный каскад усиления, имеющий инвертирующий и неинверти­рующий входы, различают два основных вида включения ОУ - инвертирующее и не инвертирующее, кроме того, ОУ за счет высокого коэффициента усиления должен быть охвачен глубокой ООС для обеспечения устойчивости его функционирования.

Схема каскада с инвертирующим включением ОУ изображена на рис. 10.7, а соответствующий график зависимости выходного напряжения ОУ от входного на­пряжения - на рис. 10.8.

Рис. 10.7. Инвертирующая схема включения ОУ

 

 

Рис. 10.8. Зависимость выходного напряжения Ивых от входного Uвх для инвертирующей схемы

 

Из которой видно, что в ней действует параллельная обратная связь по напряжению, для которой,

A = Uвых/Uвх = К/(1+ ККос),

при ККос >> 1, K >> 1/Коc

 

Кос = R1/Rос.

Из этого следует, что

К = К/(1 + ККос) = К/ККос = (К/К)(Rг/Rос) = Rос /R1.

 

Уменьшение коэффициента усиления при наличии параллельной отрицательной обратной связи физически объясняется тем, что при увеличении напряжения Uвх, увеличивается напряжение Uвых и вместе с ним возрастает также ток обратной связи Iос = (Uвх + Uвых)/ Rос. Это приводит к уменьшению изменения тока ΔIвх у = Iвх – ΔIос, что в свою очередь приводит уменьшению изменения напряжения ΔUвх = Iвх Rвх. Т.е. выходное напряжение препятствует изменению входного напряжения. Это влияние и есть проявление отрицательной обратной связи.

Рассмотрим схему неинвертирующего усилителя (рис. 10.9), где имеет место последовательная обратная связь по напряжению.

 

 

Рис. 10.9. Неинвертирующая схема включения ОУ

 

 

Коэффициент усиления с обратной связью K равный отношению выходного напряжения к ЭДС источника сигнала составит,

А = Uвых/ Uвх = К/(1 + Квх Кос К),

где K коэффициент усиления ОУ без обратной связи, Квх = Rвх/(Rг + Rвх) коэффициент передачи входной цепи, при Rвх >> Rг, Квх = 1, Кос коэффициент обратной связи Кос = R1/(R1+Rос),

Отсюда следует, что

K = Uвых/ Uвх = К/(1 + Кос К) = К/ККос = (К/КR1/(R1+Rос) = (R1 + Rос)/R1 =

= 1 + Rос/R1.

Уменьшение коэффициента усиления при наличии отрицательной обратной связи физически объясняется тем, что при увеличении напряжения Uвх, увеличивается напряжение Uвых и вместе с ним возрастает также напряжение обратной связи Uос = Кос Uвых. Это приводит к уменьшению изменения напряжения ΔUвх = Uвх – ΔUос. Т.е. выходное напряжение препятствует изменению входного напряжения. Это влияние и есть проявление отрицательной обратной связи.



График зависимости выходного напряжения опера­ционного усилителя от входного напряжения приведен на рис. 10.10.

Рис. 10.10. Зависимость выходного напряжения Uвых от входного Uвх для усилителя, выполненного по неинвертирующей схеме

 

ОУ широко используются в качестве компараторов. Компаратор - такой прибор, который сравнивает напря­жения на двух своих входах. Простейший компаратор представляет собой обыкновенный ОУ без цепей обратной связи. Если напряжение на инвертирующем входе компаратора будет больше, чем на неинвертирующем входе, то на его выходе будет присутствовать напряже­ние, соответствующее логическому нулю. Таким образом, компаратор сравнивает величины двух напряжений с противоположными полярностями напряжений. Так как коэффициент усиления ОУ велик, сравнение вход­ных напряжений компаратора выполняется с высокой точностью. Так как ОУ изначально были предназначены для проведения математических операций с аналоговыми сигналами, различают суммирующее, интегрирующее и дифференцирующее включение ОУ.

 

Схема суммирующего включения ОУ изображена на рис. 10.11.

Рис. 10.11. Схема суммирующего включения ОУ

 

Выходное напряжение каскада с суммирующим вклю­чением ОУ можно найти по формуле

Uвых = K (Uвх1 + Uвх2 + Uвх3).

Резистор R4 нужен для компенсации токов на входе каскада, для чего необходимо выполнение условия, что сопротивления по постоянному току на входах ОУ должны быть равны, т. е. R1 = R2 = R3 и т. д.

 

Схема интегрирующего включения ОУ изображена на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Схема интегрирующего включения ОУ

 

Выходное напряжение устройства с интегрирующим включением ОУ можно вычислить следующим образом:

Поскольку коэффициент усиления ОУ почти бесконечен, точка соединения R1 и Cос является мнимой землей; поэтому

iR1 = Uвх/R1.

Так как ток - это скорость изменения заряда q, то ток через конденсатор iC есть

iC = dq/dt,

при iR1 = iC,

dq/dt = Uвх/R1.

 

Но q = CUвых, поэтому

dq/dt = СdUвых/dt = Uвх/R1.

 

 

Интегрируя по времени, получим

Uвых = (1/RC)∫Uвхdt.

 

Схема дифференцирующего включения ОУ изображе­на на рис. 10.13.

Рис. 10.13. Схема дифференцирующего включения ОУ

 

Выходное напряжение каскада с дифференцирую­щим включением ОУ можно вычислить следующим образом:

В результате перемены места­ми резистора R и конденсатора С в интеграторе получается дифференциатор. Как и ранее, мы предполагаем, что ток, текущий по входу ОУ, пренебрежимо мал, и поэтому iC1 = iRос.

Точка точка соединения Rос и C1 является мнимой землей, так что

iRос = Uвых/ Rос

и

iC1 = CdUвх/dt (ток скорость изменения заряда),

поэтому

Uвых/ Rос = CdUвх/dt,

Uвых = RосCdUвх/dt.

 

В дифференциаторах на ОУ велика вероятность са­мовозбуждения ввиду того, что собственные шумы ОУ усиливаясь, поступают снова на вход ОУ, причем с рос­том частоты реактивное сопротивление конденсатора С1 уменьшается и коэффициент усиления каскада на ОУ уве­личивается, а значит, и амплитуда сигнала шумов возрас­тает. Для снижения вероятности самовозбуждения при­меняют отсекающие цепи, а именно - последовательно с конденсатором С1 включают резистор, а параллельно резистору Rос - конденсатор, тогда включенная на входе ОУ цепь из резистора и конденсатора на низких частотах уменьшает коэффициент усиления каскада, а RС-цепь, включенная между выходом ОУ и неинвертирующим входом на высоких частотах, уменьшает коэффициент усиления каскада, чем достигается снижение склонности к самовозбуждению дифференциального каскада на ОУ.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Операционные усилители | RC-генераторы с мостом Вина

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 2060; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2019) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.