1408

Операційні підсилювачі (ОП, ОУ)

Конспект урока

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Операційні підсилювачі (ОП, ОУ) - це різновид ППС у інтегральному виконанні. Як правило використовується схема ППС з диференційним входом. ОП має інвертуючі та неінвертуючі входи.

Украинкский

2012-08-07

366.5 KB

57 чел.

Тема: Операційні підсилювачі (ОП, ОУ)

Це різновид ППС у інтегральному виконанні. Як правило використовується схема ППС з диференційним входом. ОП має інвертуючі та неінвертуючі входи.

Ідеаьний ОП повинен мати нескінченно високий коефіцієнт підсилення KU→∞, Rвх→∞, Rвих→0.

Ці підсилювачі використовують для виконання математичних операцій над електричними сигналами.

Інвертуюче включення ОП:

і+іЗЗ=0, іп=0 оскільки Rвх→∞, отже і=-іЗЗ.

Інвертуючий суматор:

 

Диференційне включення:

  

Інтегратор:


Диференціатор:

 

Тема: Електронні генератори

Загальна характеристика

Це пристрої, призначенні для перетворення енергії джерела постійного струму в коливальну енергію. Електронні генератори створюють за допомогою реалізації кола додатного зворотного зв’язку у підсилювачі. У колах ДЗЗ використовують RL, LC, RC ланки.

Графічно умови збудження генератора можна показати:

Електронні генератори прийнято розділяти на низькочастотні, середньо частотні, високочастотні та надвисокочастотні.

Генератори LC

При підключенні джерела живлення Ек в коливальному контурі протікають згасаючі коливання і протікає струм колектора

В котушці кола бази за рахунок зворотного зв’язку виникає ЕРС взаємоіндукції, і напруга:

Ця напруга виявляється прикладеною до входу транзистора, тобто Uбе=UL (оскільки опори конденсаторів Сб і Се на частоті ω0 повинні бути незначними). На вході бази з’являється змінна складова струму бази іб, вона підсилюється транзистором, зростає ік, і далі процес повторюється. Потім виникне стабільне незгасаюче коливання (див. діаграму).

Баланс амплітуд:  Баланс фаз:   

 

Підсилювач перекидає фазу сигналу на π. Для виконання умови балансу фаз коло зворотного зв’язку повинно ще раз поміняти фазу сигналу на π. Для цього реалізують зустрічне підключення котушки:

LC генератори – високочастотні, оскільки на низькій частоті треба мати велику індуктивність.

Для створення генераторів низької частоти використовують

RC ланки ДЗЗ.

При включенні Ек в RC ланці з’являється згасаючий імпульс струму:

Цей імпульс має в своєму складі безліч гармонічних коливань з нескінченно близькими частотами. Для самозбудження генератора треба потрібно передбачити виконання балансу амплітуд та балансу фаз на одній робочій частоті f0 нашого генератора.

 

Одна ланка може повернути фазу на кут менше 90о. Для створення генератора потрібно не менше трьох RC ланок, які повернуть кут на 180о.

R паралель:

На цій частоті виконується умова балансу фаз:

Для С паралелі:

На робочій частоті RC ланки мають низький вхідний та вихідний опори. Для узгодження опорів в схемі підсилювача як правило використовують вхідний каскад емітерний повторювач.  

Генератори з RC паралеллю працюють на одній фіксованій частоті.

Генератор з мостом Вінна:

Це RC ланка, яка не змінює фази сигналу:

ψВ=0, при умові, що , тобто на частоті

Найчастіше реалізують в схемах R1=R2=R та С12=С, тоді ω0=1/RC.

На частоті ω0 модуль :

Підсилювач для виконання балансу амплітуд повинен мати К>=3. Схема:

Ланка RВЗЗСВЗЗ реалізує від’ємний зворотній зв’язок, щоб зменшити К двокаскадного підсилювача до 3 і додатково стабілізувати роботу пристрою. Змінювати частоту генератора можна змінюючи С або R у мості Вінна.

Тема: Електронні стабілізатори

Загальна характеристика

Це вихідні блоки (елементи) у структурній схемі блоку живлення електронної апаратури. Розрізняють стабілізатори змінної напруги та стабілізатори постійної напруги чи струму. За принципом побудови схеми стабілізатори розрізняються: параметричні стабілізатори та компенсаційні стабілізатори.

Для створення параметричних стабілізаторів використовуються стабілітрони, баретери, дроселі. У цих стабілізаторах використовується вольт-амперна характеристика нелінійного елемента.

У компенсаційних стабілізаторах реальна напруга на навантаженні порівнюється з її еталонним значенням (опорним), визначається розбіжність цих напруг, підсилюється, подається на регулюючий орган, а він автоматично цю розбіжність усуває.

Будь який стабілізатор характеризується:

1. Коефіцієнтом стабілізації:  

Параметричні стабілізатори забезпечують Кст порядку десятків і сотень, компенсаційні – до 1000.

2. Вихідний опір:

Цей опір повинен бути невеликий.

Параметричні стабілізатори:

Для стабілізації постійної напруги використовують стабілітрони, при зворотному підключенні.

Баластний резистор розраховують таким чином, щоб він забезпечив положення робочої точки.

Стабілітрони можна використовувати також у схемах стабілізації синусоїдних напруг.

Амплітудне значення трапецієподібної напруги на виході не залежить від амплітуди вхідного сигналу. Діюче значення стабілізованої напруги залежить від зміни амплітуди вхідного сигналу, але в невеликій мірі.

Компенсаційні стабілізатори:

Структурна схема компенсаційного стабілізатора:

Це так званий послідовний тип стабілізатора. Найпростішою схемою є схема така:

Транзистор в даній схемі повинен бути в  пів відкритому стані і напруга: Uбе=0,1...0,3 В.

Ця схема забезпечує Кст~150-300.

Схема забезпечує Кст~1000.

Тема: Інтегральні мікросхеми

Загальна характеристика

Інтегральна мікросхема являє собою напівпровідниковий елемент, що є функціонально завершеним пристроєм. В залежності від технології ІМС розділяються на: плівкові, напівпровідникові та гібридні. В залежності від кількості елементів ІМС бувають малої степені інтеграції, середньої, великої та над великої. МІС – 102, СІС – 103, ВІС – 104...105, НВІС >106. За функціональними можливостями ІМС бувають аналоговими і цифровими.

Плівкові ІМС

Виготовляються за плівковою технологією шляхом катодного, вакуумного, електрохімічного напилення плівок на діелектричну основу. Бувають тонкоплівкові зтовщиною плівки 1-2 мкм і товстоплівкові – 10-20 мкм. До складу таких ІМС входять тільки пасивні елементи R, L, C та контактні площинки.

Резистори:                                           Ємності:                                         Індуктивність:

Корпуси мікросхем бувають скляні, метало-скляні, керамічні, металокерамічні.

Напівпровідникові ІМС

Ці схеми створюються за напівпровідниковою технологією, причому в єдиному технологічному циклі в товщі чи на поверхні напівпровідникового кристалу створюються і активні і пасивні компоненти схеми. Як резистори використовують кристали з провідністю одного типу, як ємності використовують p-n перехід, включений у зворотному напрямі, транзистори бувають польовими та біполярними.

Проблемою інтегральних схем є ізоляція елементів один від одного і від корпусу. Елементи ізолюють або за допомогою діелектричної плівки SiO2 або за допомогою p-n переходу, включеного в зворотному напрямі, або за допомогою сапфірової підкладки.

Напівпровідникова технологія складна. Ефективна тільки при виготовленні великих партій (1000 і більше).

Гібридні мікросхеми – це плівкові мікросхеми з навісними без корпусними активними елементами. Суміщені мікросхеми – це напівпровідникових мікросхем і начіпних елементів. Розрізняють п’ять типів корпусів:

Маркування мікросхем ДСТУ-3212-95

1) Цифра – якщо 1,5,7 – це напівпровідникова мікросхема. Якщо 3 – плівкова, 2,4 – гібридна.

2) Цифра, яка означає підгрупу за конструктивно-технологічними ознаками.

3) Цифра – порядковий номер розробки.

Позиції 1), 2), 3) – створюють номер серії мікросхеми. Серія – це група ІМС, що створені за однаковою технологією, в однаковому конструктивному виконанні, узгоджені за колом живлення, можуть бути використані для створення одного функціонального блоку.

4) Дві букви для позначення групи або виду ІМС за функціональним призначенням.

5) Елемент – це цифра-порядковий номер мікросхеми у даній серії (однієї групи).

Перед першими елементами може стояти літера К – це мікросхема широкого використання. (К140УД7 – „140” – серія, „7” – варіант).

Група і літерне позначення

Вид і літерне позначення

Літерне позначення групи та виду

Підсилювач „У”

НЧ         „Н”

ВЧ         „В”

Операційний і диференційний „Д”

УН

УВ

УД

Генератори „Г”

Синусоїд.   „С”

Прямокут.  „Г”

ГС

ГГ

Аналогові МС

Аналогові МС (АІС) виконуються як парвило на транзисторах n-p-n типу. На транзисторних структурах реалізуються необхідні за функціональною схемою резистори, конденсатори та діоди, але такі структури не дають можливість створити велику ємність конденсатора. Оскільки ці конденсатори виконують в основному функції зв’язку між каскадами, то у АІС зв’язок між каскадами безпосередній, тому нижня гранична частота підсилювача fн=0, а отже це фактично підсилювачі постійного струму.

З метою стабілізації робочої точки на транзисторі використовують у схемі вузли, або блоки транзисторних стабілізаторів струму. Для запобігання дрейфу нуля використовують балансні схеми.

6

P

Si

Сапфір

Si

1

3

2

4

5

SiO2

Al

5

4

3

2

1

n

n

n

p

n+

p

n+

p

p (Si)

p (Si)

n+

n+

SiO2

Діелектрик

Al

Al

R (танатл, ніхром)

І

Uст

R2

Uбе1

G

R1

Rб

Uеб2

Т1

Т2

Rн

G

Rб

Uеб

Вих

Вх

Rн

Еталон

Порівн.

Підсил.

Регулятор

Uвх, Uвих

ωt

Uст

Uст

-(+)

+(-)

Uвх ~

G2

G1

Rб

Rн

Rб

Rн

Iстmax

Iстmin

Uст

ΔUст

Uпр

Ізв

Iпр

Iзв

СВЗЗ

R1

к

С1

Се2

Rк2

R''б2

R'б2

Ср2

Rе2

Се1

Rк1

R''б1

R'б1

Rе1

С2

RВЗЗ

R1

C2

R2

C1

к

Се2

Rк

Rе1

Ср1

R''б2

R''б1

R'б2

R'б1

R

C

R

C

R

C

Ср2

Rе2

На вхід

підсилюв.

R

C

R

C

R

C

До виходу

підсилюв.

Uвх

Uвих

C

R

i

t

C

R

R

C

Uвих

к

Се

Сб

R´´б

б

Lk

Lб

Ск

Rе

М

Uвих2

Uвих1

Uвх1

Uвх2

К

Uвих

Uвх

β

С

Uвих

Uвх

і

А

іп

іЗЗ

R

Uвх

і

А

іп

іЗЗ

R

Uвих

С

iЗЗ

i1

i2

NR

NR

R

Uвх+

Uвх-

Uвих

Uвх1

Uвх2

R

iN

Uвх3

Uвх2

R3

R2

і2

і3

і1

R1

Uвх1

Uвих

RЗЗ

А

іп

іЗЗ

Uвих

RЗЗ

Uвх

і

А

іп

іЗЗ

R

Uвх1

Uвх2

Uвх+

Uвх-

Uвих


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59760. Виховний захід на тему: Тепло батьківського хліба 69 KB
  Ознайомлювати учнів з минулим нашого народу звичаями нашого краю; прищеплювати учням бережливе ставлення до хліба; виховувати повагу до людей праці. Шановні гості Запрошуємо вас до нашої господпи на хліб та сіль на слово щире та бесіду мудру.
59761. Сценарій виховного заходу Бути українцем (за творчістю Василя Латанського) 88 KB
  ХІД УРОКУ Учитель. У Василя Григоровича щаслива учительська доля: він майстер своєї справи талановитий учитель-словесник відмінник освіти України.
59762. Літературна мандрівка місцями перебування Лесі Українки в Балаклаві 37.5 KB
  Наш край по праву вважають другою колискою таланту Лесі. Крим шанує ім’я однієї з найосвіченіших жінок світу митця з терновим вінком: ім’я Лесі носять вулиці бібліотеки кінотеатри; на Кримській землі встановлено стелу з персонажами Лісової пісні...
59763. День Святого Валентина – тематичне заняття в дошкільному закладі (старша група) 57 KB
  Мета: Виховувати любов до рідних, близьких; повагу до оточуючих людей; товариські і дружні почуття. Вчити дітей оцінювати вчинки товаришів. Формувати у дітей уявлення про те, що добра, чуйна людина завжди прийде на допомогу товаришу.
59764. Суспільно-політичне життя УРСР в 1985-1991 роках 40 KB
  Очікувані результати: після цього уроку учні зможуть аналізувати явища суспільнополітичного життя в зазначений період; характеризувати політику гласності лібералізації спроби провести політичні реформи зростання політичної активності населення; співставляти різні точки зору щодо процесів в роки перебудови в Україні та дає їм власну оцінку визначає вплив політичних процесів в роки перебудова на формування причин розпаду СРСР удосконалити навики роботи по створенню “асоціативного куща†презентації на задану тему сформувати і...
59766. Сполучені Штати Америки. Загальна характеристика 59.5 KB
  He was a seaman and made many sea voyages. In 1492 the King and the Queen of Spain gave him money to go to India. He decided to sail west as he was sure that our planet was round. And after sailing 4000 miles
59767. США в первой половине ХIХ века. Гражданская война в США 44 KB
  Цели: охарактеризовать особенности социально-экономического развития США раскрыть причины гражданской войны ознакомить учащихся с её ходом определить влияние личности А.Линкольна президентом...
59768. Адміністративний та державний устрій США. The White House and Its Dwellers 210.5 KB
  We have been studying America for 4 months already. We have learnt about geographical and economical peculiarities of the USA, about emblems, state system, cities of the USA.