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

60 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

45953. Теория и технология термической обработки стали: виды, применение 13.64 KB
  Основными видами термической обработки являются: отжиг закалка и отпуск. Отжиг бывает полный неполный диффузионый рекристаллизационный и нормализа Закалка. Закалкавид термической обработки заключающийся в нагреве изделий с контролируемой скоростью1000С час до температуры АС330500С выше линии окончания фазовых переходов GS диаграммы железо углерод выдержке при этойтемпературе для выравнивания температуры по сечению и осуществления фазовых переходов Fe3C Feα Feγ и быстром охлаждении в воде или масле. Закалка бывает обычная...
45954. Пластмассы: состав, структура, классификация, свойства, применение 13.75 KB
  Полиэтилен со степенью полимеризации 20 предет собой жидкость обладающая смазывающими сввами. Полиэтилен со степенью полимеризации 2000 предет собой твердый пластичныйупругий металл испмый для изгния пленок. К не полярным относятся: полиэтилен второпласты орг. Полиэтилен.
45955. Каучук и резина: строение, состав, свойства, методы получения, применение 14.01 KB
  Особенно важным и спецким сввом каучука явлся его эластть упругость способть каучука восстанавливать свою первоначую форму после прекращения действия сил вызвавших деформацию. Резинами наз высоко молекулярный матл редко сетчатые стрры которые получают в резте вулканизации каучука с наполнителями. В состав входят: связующие в виде каучука естеств. сера в колве 13 которая служит для смешивания каучука наполнители в виде порошковой сожи материала ткани или другие волокнакапронмягчители парафин стеориновая кислота...
45956. Химико-термическая обработка стали: виды, технология, оборудование, свойства, применение 187.39 KB
  ХТО - процесс насыщения поверхности детали различными легирующими элементами с целью изменения состава структуры и свойств поверхностного слоя детали. Поверхность детали может насыщаться следующими элементами: углерод азотом хромом кремний алюминий бром. Цель: получить на поверхности детали высокую тв. достаточной вязкости и пластичности сердцевины деталикулачки эксцентрики.
45957. Упругая и пластическая деформация металлов и сплавов: сущность и механизм осуществления. Наклёп и рекристаллизация. Горячая и холодная обработка давлением 101.14 KB
  Упругая и пластическая деформация металлов и сплавов: сущность и механизм осуществления. Деформация - это измние формы и размеров тела дефция может вызываться воздействием внешних сил а также др. К дефциям относятся такие явления как сдвиг сжатие растяжение изгиб и кручение. Упругая дефция это дефция которая исчезает после снятия нагрузки.
45958. Новые металлические материалы: композиционные материалы, металлические стекла, металлы с памятью формы- свойства, состав, применение 182.71 KB
  Новые металлические материалы: композиционные материалы металлические стекла металлы с памятью формы свойства состав применение. К новым Ме материалам относят: 1 сплавы с эффектом памяти формы 2 ситаллы 3 комп ситаллы которые имеютозиционные материалы 4 порошковые материалы. Композиционные материалы состоят из основы матрицы и упрочнителя. В качестве матрицы используются Ме материалы нержавейка Х18Н8Туглеродные материалы карбонкерамические материалы.
45959. Стекло и керамика: состав, свойства, технология изготовления деталей, применение в машиностроении 13.86 KB
  Стекло и керамика: состав свойства технология изготовления деталей применение в машиностроении. По сост делятся: на силикаты SiO2 алюмосиликатные l2O3SiO2 и бромосиликатные B2O3SiO2. Технология изготовления стеклянных изделий состоит из следующих операций: варка стекла в многотонных печах ванного типа прокатка листового стекла прессование выдувание спекание из стеклянного порошка литье под давлением и центробежное литье. В состав керамики могут входить глины шамит песок полевой шпат и тд.
45960. Производства чугуна: исходные материалы, устройство доменной печи, технология плавки чугуна, продукты доменной плавки 72.17 KB
  РУДЫ ФЛЮСЫ И ТОПЛИВО Железные руды основной исходный материал для выплавки чугуна. Железные руды в отличие от медных и многих других относительно богаты. Наиболее богатые руды содержат 60 железа и больше наиболее бедные 3040. По типу рудного минерала руды бывают следующих основных видов.
45961. Способы изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах. Ручная, машинная и вакуумная формовка 15.44 KB
  Основными способами изготовления отливок является литье в песчаные формы по выплавляемым моделям в оболочковые формы в кокиль под давлением и центробежное. Указанными способами можно изготовлять отливки в разовые формы литье в песчаные формы по выплавляемым моделям и в оболочковые формы и в металлические формы литье в кокиль под давлением и центробежное. Литейные формы изготовляют как из неметаллических материалов песчаные формы формы изготовляемые по выплавляемым моделям оболочковые формы для одноразового...