Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Идеальный операционный усилитель




Операционный усилитель (см. рис. ниже) - это усилитель

  • с дифференциальным входом,
  • большим коэффициентом усиления,
  • большим входным сопротивлением
  • малым выходным сопротивлением.
  • широкий частотный диапазон, которой обеспечивают непосредственные связи (без разделительных конденсаторов)

Рис.3.

На рисунке 3 у операционного усилителя мы видим 5 линий проводников:

  1. U1 - неинвертирующий вход
  2. U2 - инвертирующий вход
  3. +Uвых - выход
  4. +Uпит - положительный вывод питания
  5. - Uпит - отрицательный вывод питания

Двуполярное питание обеспечивает возможность инверсии знака напряжения на инвертирующем входе U2, т.е. при подаче на вход U2 положительного сигнала на выходе сигнал будет отрицательным. Напряжение питания ОУ обычно +15 В/-15В, но иногда может варьирироваться от +5/-5 до +18/-18.

Идеальный ОУ чувствителен к дифференциальному (разностному) сигналу Uвх=U1-U2 и нечувствителен к синфазному сигналу Uсин=(U1+U2)/2. Последнее обстоятельство позволяет использовать ОУ в схемах с длинными линиями. Действительно, сигналы помехи ( наводки ) будут одинаковы на обоих входах, но на выходе они сложатся с разными знаками и дадут нуль. Источник сигнала (например датчик) должен иметь дифференциальный выход (полезные сигналы равные по величине, но разные по знаку), как показано на рисунке 4 ниже.

Рис.4.

Ниже показан входной каскад ОУ с пассивной нагрузкой. Транзисторы Т1, Т2 и резисторы образуют мостовую схему. Генератор тока (на схеме: кружок со стрелкой) обеспечивает постоянство суммы токов через левое и правое плечи моста. При подаче напряжения на базу, сопротивление транзистора падает и ток коллектора растет. Напряжение разбаланса моста поступает на второй каскад (часто тоже дифференциальный). Рабочая точка всегда должна оставаться в линейной области транзистора. Так как связь между каскадами - непосредственная (без конденсаторов), то ОУ может усиливать постоянное напряжение. Частотный диапазон при этом достаточно широкий от 0 до 1-10 МГц.

Рис.5.

Использование активной нагрузкой типа "токовое зеркало" (транзисторы Т34 на рисунке ниже) позволяет увеличить коэффициент усиления до миллионов раз. Равенство напряжений на базах транзисторов Т3 и Т4 приводит к равенству их коллекторных токов, один ток является "отражением" другого - отсюда и название схемы.

Рис.6.

В ОУ без обратной связи коэффициент усиления k сильно зависит от частоты (k падает с частотой как показано на рисунке ниже, кривая 1), поэтому для создания "плоской АЧХ" вводят корректирующие RC-цепи (кривые 2 и 3). Для балансировки нуля также используют внешний переменной резистор.

Рис.7.

Кроме того, при высоком значении коэффициента усиления трудно управлять усилителем и удерживать его от насыщения. Если часть выходного сигнала направить обратно на вход в противофазе с входным сигналом, т.е. создать отрицательную обратную связь, то усилитель будет более стабильным, но приведет к снижению коэффициента усиления. Типичные схемы включения ОУ с отрицательной обратной связью имеют коэффициент усиления от 10 до 1000, тогда как коэффициент усиления ОУ без обратной связи находится в диапазоне от 105 до 107. Если обратная связь положительна, усилитель переходит в режим генерации, т.е. становится автогенератором.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-01-01; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты