загрузка...
загрузка...
На головну

операційні підсилювачі

Операційний підсилювач (ОУ) - це високоякісний підсилювач, призначений для посилення як постійних, так і змінних сигналів. Спочатку такі підсилювачі використовувалися в аналогових обчислювальних пристроях для виконання математичних операцій (додавання, віднімання і т. Д.). Це пояснює походження терміна «операційний».

В даний час операційні підсилювачі широко використовуються у вигляді напівпровідникових інтегральних схем. Ці схеми містять велику кількість (десятки) елементів (транзисторів, діодів і т. Д.), Але за розмірами і вартості наближаються до окремих транзисторів. Операційні підсилювачі зручно використовувати для вирішення найрізноманітніших завдань перетворення і генерування малопотужних сигналів, тому ці підсилювачі дуже широко застосовуються на практиці.

Розглянемо найбільш широко використовувані різновиди операційних підсилювачів, для харчування яких застосовуються два джерела напруги (зазвичай +15 В і -15 В). По-іншому це називається живленням від джерела з нульовим виводом або від розщепленого джерела.

Умовне графічне позначення операційного підсилювача показано на рис. 7.1.

Мал. 7.1. Графічне позначення операційного підсилювача

Позначення загального висновку «0V» розшифровується як «нуль вольт». Для пояснення призначення висновків на рис. 7.2 приведена типова схема на операційному підсилювачі - схема инвертирующего підсилювача.

Мал. 7.2. Инвертирующий підсилювач на основі операційного підсилювача

Якщо вхідна напруга uвх досить мало по модулю, то вихідна напруга uвих визначається виразом

.

 Часто на схемах висновки +U, -U и 0V не вказують (але мають на увазі) і використовують спрощене умовне графічне позначення (рис. 7.3). При цьому наведена на рис. 7.2 типова схема набуває спрощений вид (рис. 7.4).

Мал. 7.3 Рис. 7.4

Позначимо напруги на висновках операційного підсилювача (рис. 7.5).

Мал. 7.5

напруга uдиф між інвертуючим і неінвертірующего входами називають диференціальним напругою (диференціальним сигналом). Зрозуміло, що . Операційні підсилювачі конструюють таким чином, щоб вони якомога більше змінювали напругу uвих при зміні диференціального сигналу (т. е. різниці ) І якомога менше змінювали напругу uвих при однаковій зміні напруг и .

нехай uдиф= 0. Позначимо синфазное напруга (синфазний сигнал) . Операційні підсилювачі конструюють таким чином, щоб вплив синфазного сигналу на вихідну напругу було якомога менше.

Передатна характеристика. Операційний підсилювач добре характеризує його передавальна характеристика - залежність виду

,

де f - Деяка функція.

Графік цієї залежності для операційного підсилювача К140УД1Б наведено на рис. 7.6. Ця конкретна характеристика не проходить через початок координат. значення напруги uдиф, При якому виконується умова uвих= 0, називають напругою зміщення нуля і позначають через Uсм. Для операційного підсилювача типу К140УД1А відомо, що напруга Uсм лежить в діапазоні від -10 мВ до + 10 мВ. А це означає, що при нульовій напрузі uдиф напруга uвих може лежати в межах від мінімально можливого (близько -7 В) До максимально можливого (близько +10 В).

Мал. 7.6. Передатна характеристика операційного

підсилювача К140УД1Б

Для того, щоб при нульовому сигналі на вході напруга на виході дорівнювало нулю, т. Е. Для того, щоб передавальна характеристика проходила через початок координат, передбачають заходи щодо компенсації напруги зміщення (балансування, корекція нуля, настройка нуля). У деяких операційних підсилювачах для компенсації напруги зміщення передбачені спеціальні висновки. Типова схема включення операційного підсилювача типу К140УД8, в якому передбачені такі висновки, представлена на рис. 7.7.

Мал. 7.7. Схема включення операційного підсилювача К140УД8

Через NC позначені спеціальні висновки для балансування. Цифрами позначені номери висновків.

Діапазон вихідної напруги, відповідний майже вертикальному ділянці передавальної характеристики, називається областю посилення. Відповідний цьому діапазону режим роботи називають режимом посилення (лінійним, активним режимом). У лінійному режимі

,

де К - Коефіцієнт посилення по напрузі (коефіцієнт посилення напруги, коефіцієнт підсилення диференціального сигналу).

зазвичай величина К лежить в межах 104... 105. Наприклад, для операційного підсилювача типу К140УД1Б К= 1 350 ... 12000, для операційного підсилювача К140УД14А К не менше 50000.

Діапазони вихідної напруги поза області посилення називаються областями насичення. Відповідний цим областям режим називають режимом насичення.

Реальні електронні пристрої на основі операційних підсилювачів практично завжди мають коефіцієнт посилення значно менше К, Так як в них використовується негативний зворотний зв'язок (рис. 7.2).

Фототранзистор і фототиристор «-- попередня | наступна --» інтегральні мікросхеми
загрузка...
© om.net.ua