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

41678. Исследование источника дискретной информации 165.5 KB
  А при изпользлвании кода Хаффмена избыточность уменьшилась до 0,51%, из этого следует что избыточность при кодировании этим методом уменьшилась в 16 раз. А при использовании кода Шеннона – Фано избыточность уменьшилась всего в 5,5 раз. Исходя из полученных значений, в нашем случае эффективнее использовать методику кодирования Хаффмена.
41679. Возможности текстового редактора WORD для работы с документами 193.87 KB
  Создание электронной подписи документа и проверка ее подлинности В разделе справка текстового редактора в окне поиск наберите ключевые слова цифровая подпись документа и найдите статью Цифровые подписи и сертификаты в которой вы сможете узнать что такое цифровая подпись что собой представляет сертификат подписи и центр сертификации что обеспечивает цифровая подпись. Для дополнительного чтения Получение цифрового сертификата от центра сертификации или партнера Майкрософт Если предполагается обмениваться документами...
41680. Режимы течения 43.45 KB
  Изменение уровня воды в баке м h 003 002 003 003 2. Температура воды С Т 23 23 23 23 4. Кинематический коэффициент вязкости воды см с v = 17. Объем воды поступившей в бак за время t см3 W = Bh 0000252 0000168 0000252 0000168 6.
41681. Цифровой осциллограф, генераторы сигналов, блок питания и вольтметр универсальный 5.65 MB
  Осциллограф конструктивно выполнен в виде платы расширения ПЭВМ и вставляется в любой из свободных слотов PCIшины материнской платы. Внешний вид осциллографа представлен на рисунке 1.1 Внешний вид осциллографа BORDO На внешней панели осциллографа имеются три стандартных разъема типа СР50. ПЗВМ управляет всеми режимами работы осциллографа осуществляет считывание информации из буферного ОЗУ ее обработку и передачу в видеопамять ПЭВМ для наблюдения на экране монитора.
41682. Основные приемы работы в Microsoft Excel 2007. Создание таблиц 8.21 MB
  Выделить ячейки с А1 по F1 и выполнить объединение ячеек Главная Выравнивание Объединение ячеек. Произвести форматирование набранных заголовков для этого необходимо выделить их и выполнить команду Главная Выравнивание Выравнивание в соответствии и рисунком. Задать внутренние и внешние границы созданной таблицы Главная Выравнивание Граница. Оформить внешние границы двойной линией Главная Выравнивание Граница.
41683. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЯ СЕЛЬСКОЙ РАДИАЛЬНОЙ СЕТИ И ВЫБОР НАДБАВОК У ТРАНСФОРМАТОРОВ 82.16 KB
  Регулирование напряжения в сельских электрических сетях улучшает режим напряжений у потребителей, повышая качество поставляемой электрической энергии. С другой стороны, регулирование напряжения увеличивает допустимую потерю напряжения до предела, определяемого экономической целесообразностью, и благодаря этому уменьшает расход металла проводов.
41684. Работа с файлами и каталогами в операционной системе MS-Dos 890.07 KB
  Просмотр каталогов.Создание каталогов Задача Просмотр дерева каталогов научиться работать с файлами и каталогами в ОС MS-DOS
41686. ОЗНАКОМЛЕНИЕ СО СРЕДСТВАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ В ПРОГРАММЕ EWB 41.97 KB
  Высокой точностью отличается табличный метод но он наиболее трудоемкий и требует наличие полной принципиальной схемы электронного устройства знание интенсивностей отказов и коэффициента электрической нагрузки каждого элемента схемы. Поэтому последовательность лабораторных работ согласована с этапами расчета надежности а именно: изучение принципиальной схемы усилителя; назначение элементов схемы и их влияние на надежность; настройка схемы и измерение токов и напряжений на каждом элементе схемы; расчет коэффициентов нагрузки и...