загрузка...
загрузка...
На головну

операційні підсилювачі

Мікросхеми «Інтегральні операційні підсилювачі» (ІОУ) побудовані на основі транзисторних диференціальних підсилювачів постійного струму. Тому вони можуть працювати як на постійному струмі (напруг), так і на змінному струмі (напруг) будь-якої форми в широкому діапазоні частот. Інтегральний операційний підсилювач за своїми параметрами і характеристикам можна вважати ідеальним підсилювачем. Тому він становить основу всієї аналогової електроніки. Їх виготовляють за спеціальною мікроелектронної технології у вигляді монолітних інтегральних схем, які за габаритами і ціною майже не відрізняються від транзистора. Тому реалізація різних функціональних блоків на основі ІОУ виявляється значно простіше, дешевше і надійніше, ніж на окремих транзисторах. Це і зумовило їх широке застосування в різних областях електроніки для створення різних пристроїв перетворення сигналів.

Інтегральні операційні підсилювачі мають великий за величиною коефіцієнт посилення, що дозволяє використовувати глибоку ООС, при якій виконується умова. А це значить, що коефіцієнт посилення підсилювача, побудованого на ІОУ, охопленому глибокою ООС, залежить тільки від параметрів ланцюга негативного зворотного зв'язку, т. Е.. Отже, властивості і параметри такого підсилювача визначаються структурою і параметрами ланцюга зворотного зв'язку. При відповідних структурі і параметрах ланцюга зворотного зв'язку операційний підсилювач може виконувати певні математичні операції - підсумовування, віднімання, диференціювання, інтегрування та ін. Тому такі підсилювачі і називають операційними.

На рис. 1 показано стандартне умовне позначення ІОУ в схемах.

Мал. 1



На рис. 1 знак вказує на те, що це підсилювач, а знак ? позначає, що підсилювач має великий коефіцієнт посилення. Так як ІОУ є диференціальним підсилювачем, то у нього є два входи (зліва вгорі) і один вихід (справа вгорі). Вхід з кружечком - інвертується вхід (гурток - знак інверсії), а без кружечка - неинвертирующий. висновки U1, U2і OУ служать для підключення до ІОУ напруг джерела живлення: U1 - + Un1, U2 - -Un2, OV - загальний провід джерела живлення. Висновки FC служать для підключення зовнішньої схеми частотної корекції ІОУ, а висновки NC- для підключення зовнішньої схеми балансування (корекції «О»).

Застосування стандартного позначення ІОУ обов'язково у всіх офіційних документах і схемах.

Однак в навчальних цілях далі ми будемо використовувати більш | зручне для розуміння і запам'ятовування теж стандартне позначення у вигляді трикутника, яке раніше набуло широкого поширення у вітчизняній і перекладній літературі (рис. 2).

Мал. 2

На рис. 2 показано умовне позначення ІОУ у вигляді тре кутника, як було вже сказано, інтегральний операційний підсилювач має два входи і один вихід.

Один «вхід Н» - неинвертирующий, при подачі на який вхідної напруги Uвх1 напруга Uвих буде «в фазі» з Uвх1(Однієї полярності), як це видно з рис. 3а.

 Мал. 3б
 Мал. 3а

Інший «вхід І» - інвертується, при подачі на який вхідної напруги Uвх2 вихідна напруга Uвих буде «в протифазі» з Uвх2 (Протилежної полярності), як це видно з ріс.3б.

У загальному випадку Uвих пропорційно різниці вхідних напруг Uдф= Uвх2 - Uвх1.

Операційний підсилювач живиться від двох джерел живлення з однаковими напругами Un1 і Un2, Найчастіше величиною 15В кожне. Вхідні напруги Uвх1 і Uвх2 підключаються, а вихідна напруга Uвих знімається відносно загального проводу, підключеного до спільної точки А з'єднання висновків джерел живлення (рис.2). На принципових електричних схемах пристроїв зазвичай вказують тільки вхідні і вихідні клеми (висновки).

Робота ІОУ характеризується кількома параметрами і характеристиками. Розглянемо основні з них.

Передатна характеристика (ПХ) ІОУ (часто звана амплітудної характеристикою АХ)

Uвих = ДоuUдф = Ku (Uвх2 - Uвх1)

де Кu - Коефіцієнт посилення по напрузі.

На рис. 4 наведена передавальна характеристика (ПХ) типового

ІОУ.

Мал. 4

Лінійна частина передавальної характеристики є робочою частиною ПХ підсилювача. Отже, коефіцієнт посилення ІОУ визначається тангенсом нахилу ПХ до осі Uдф, Т. Е.

Для типових ІОУ коефіцієнт посилення Доu має величину в межах 104 106.

Ідеальна ПХ проходить через нульову точку (суцільна лінія на рис. 4) Однак реальна ПХ через неидентичности параметрів вхідних ланцюгів зазвичай зміщена в ту чи іншу сторону на величину Uсм (Пунктир на рис.4). параметр Uсм називається напругою зміщення і становить кілька мілівольт, якщо ІОУ виготовлено на базі біполярних транзисторів, або кілька десятків мілівольт, якщо ІОУ виготовлено на базі польових транзисторів. Для зміщення реальної ПХ в нульову точку при Uвх1 = 0 і Uвх2 = 0 у багатьох ІОУ передбачені спеціальні висновки балансування.

Динамічні властивості ІОУ оцінюються по амплітудно частотній характеристиці (АЧХ) або по максимальній швидкості наростання Uвихпри подачі на вхід ступеневої напруги максимально допустимої амплітуди. Швидкості наростання V Uвиху різних ІОУ мають значення 0,3 50 В / мкс. Крім цих параметрів в довідниках вказані і інші параметри, номінальні і гранично допустимі.

Для усунення самозбудження підсилювачів на ІОУ використовується частотна корекція, яка здійснюється шляхом підключення до пецііальним висновків в корпусі ІОУ зовнішніх конденсаторів і резисторів. Для різних ІОУ використовуються свої ланцюга частотної корекції, зазначені в довідниках. У деяких ІОУ є внутрішня корекція. У табл. 1 наведені параметри деяких типів ІОУ.

Таблиця 1

 параметр  Тип ІОУ
 140УД6  К157УД2 двоканальний  574УД1Б швидкодіючий  153УД1
Uпіт, В
Iпіт, МА, не більше  2,8
КU
Iвх, МкА, не більше  0,03  0,5  0,0005  0,6
Uсм, МВ, не більше        
Uвих, В, не менше
Rвх, КОм, не менш -
Rвих, Ом, не більше - - -
Rн, КОм, не менш  2,0  1,5  2,0  2,0
 частотна корекція  внутрішня  зовнішня  внутрішня -
Предметні «-- попередня | наступна --» неінвертуючий підсилювач
загрузка...
© om.net.ua