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

59 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

38313. Історія світової економіки 519.5 KB
  Промисловий переворот в США. Промисловий переворот у США зайняв недовгий час. Промисловий переворот у США проходив пізніше ніж в Англії використавши англійський технічний досвід при цьому значно збагативши його. США знаходились у вигідному географічному положенні далеко від своїх конкурентів.
38314. Історія економічної думки 378 KB
  Собственность при рабовладении реализовалась через вкладывание воли одного человека в другого человека в отличии от товарного производства где воля вкладывалась в мертвую вещь. В зависимости от природы людей так и внешней природы складывались два способа производства: азиатский который прошли страны Востока а также и античный Древняя Греция и Рим. Однако в азиатском способе производства где природные процессы оставались длительное время неизменными обмен не получал широкого развития. Собственность на средства производства...
38316. История экономических учений, курс лекций 3.42 MB
  Учебная дисциплина «История экономики и экономических учений» состоит из двух блоков: «История экономики» и «История экономических учений». Данная дисциплина является своеобразным продолжением и дополнением курсов политической экономии, микро-макроэкономики и других наук, которые изучались студентами ранее.
38318. Історія економіки. Білети з відповідями 305 KB
  Величина её зависит от производительности труда. Другое его мнение в том что стоимость а значит и цена состоят из затрат труда и прибавочной стоимости. Он считал что в стоимости товара следует учитывать не только затраты труда на его производство но и затраты труда на производство средств производства с помощью которых производится данный товар а также затраты труда на производство материалов. Сміта про розподіл праці Искусство умение и сообразительность применения труда является следствием его разделения.
38319. ИСТОЧНИКИ ПРАВА ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 86.5 KB
  В соответствии с целями исследования были поставлены следующие конкретные задачи: определить понятие источника права Европейского Союза; исследовать систему источников первичного и вторичного права Союза; определить основные механизмы изменения источников первичного права ЕС, а именно: прямое изменение учредительных договоров, изменение толкования их норм, пересмотр системы источников первичного права.
38321. Микроэкономика и ее теория 599.5 KB
  Издержки производства в краткосрочном периоде. Издержки производства в долгосрочном периоде. Выбор монополистом цены и объёма производства. Конкурентные рынки факторов производства.