🗊Презентация Операционные усилители

ГЛАВА 9. Операционные усилители

9.1. Условное обозначение и схема включения ОУ по постоянному току

9.2. Структурная схема ОУ

Схемы основных узлов ОУ

Электрическая принципиальная схема операционного усилителя К140УД1

9.3. Основные параметры и характеристики ОУ

9.4. Классификация ОУ по назначению

9.5. Понятие об идеальном ОУ. операционном усилителе Анализ устройств, содержащих операционный усилитель, значительно упрощается, если операционный усилитель считать идеальным. Под идеальным операционным усилителем понимают усилитель со следующими параметрами: 1. 2. 3. 4. ∆F= ∞ Входы идеального операционного усилителя можно считать виртуально коротко замкнутыми. В электротехнике вводятся такие определения: 1. Две точки электрической цепи, потенциалы которых равны и сопротивление между которыми равно нулю(рис.. ) называются короткозамкнутыми (КЗ). 2. Две точки электрической цепи, потенциалы которых равны и сопротивление между которыми равно бесконечности (рис.), называются виртуально короткозамкнутыми (ВКЗ). Вторым свойством обладают входы ОУ. Это следует, из соотношения что Последние означает, что входы ОУ виртуально замкнуты т.е. , а Rвх=∞ или Iвх оу=0.

9.6. Анализ устройств содержащих ОУ В большинстве случаев ОУ используется с обратными связями, которые определяют функциональное назначение устройства и его основные параметры.

9.6.2. Неинвертирующий усилитель.

9.6.3. Преобразователь ток-напряжение

9.6.4.. Инвертирующий сумматор

9.6.5. Усилитель разности напряжения

9.6.6. Дифференцирующий усилитель

9.6.7. Интегрирующий усилитель

9.6.8. Усилитель сигнала резистивного датчика

Ток через п/п диод равен: где - ток утечки при небольшом обратном смещении, e - заряд электрона (1.6*10-19Кл), U - напряжение на диоде, k - постоянная Больцмана (1.38*10-23Дж/К), Т - абсолютная постоянная температура в кельвинах. Построив зависимость Iд=F(Uвых) в линейном масштабе, получим логарифмическую характеристику в масштабе на плоскости U-I. Если построить зависимость Uвых= F(ln I), то получим прямую линию с наклоном около 26 мВ. Uвых достигает в близи 0.6 В

Компараторы напряжений

18,9. Аналоговые перемножители сигналов Аналоговые перемножители - это устройства, которые предназначены для перемножения двух аналоговых сигналов в виде напряжения и выдачи результата перемножения в форме напряжения. Их условное обозначение приведено на рис. Разработано несколько способов построения аналоговых перемножителей напряжения: логарифмирующие, квадратирующие, с широтноимпульсной модуляцией и др., однако в интегральных микросхемах преимущественно применяется метод построения перемножителей на принципе переменной крутизны. В основе этого метод лежит использование дифференциальных каскадов. Простейшая схема АП на основе дифференциального усилительного каскада приведена на рис. Выходное напряжение дифференциального каскада, определяется выражением Uвых=Rк(Iк2 – Iк1) = RкI0th(Uх/2т) ≈ RкI0 (Uх/2т), где Ux=U2–U1. Учитывая, что I0=UУ/R3, получим Uвых= RкI0 (Uх/2т) = Uх UУ RкI0 /(2 R3т) = КUхUУ. Следовательно, выходное напряжение является результатом перемножения двух напряжений Uх и UУ. …

Схемы аналоговых перемножителей

С помощью ОУ DA4 производят антилогарифмирование Следует заметить, что в данных выражениях используются напряжения, нормированные относительно одного вольта. Коэффициенты пропорциональности К1, К2, К3 определяются резистивными элементами, включенными в цепи ООС используемых ОУ. Большим недостатком подобных ПАС является сильная зависимость диапазона рабочих частот от амплитуд входных сигналов. Так, если при входном напряжении 10В верхняя частота перемножаемых напряжений может составлять 100кГц, то при входном напряжении 1В полоса рабочих частот сужается до 10кГц [13]. Принцип логарифмирования и антилогарифмирования используется в наиболее распространенном способе построения четырехквадрантных ПАС с нормировкой токов, которые обладают наилучшей совокупностью таких параметров, как линейность, широкополосность, температурная стабильность. Обычно они имеют дифференциальные входы, что расширяет их функциональные возможности. Перемножители с нормировкой токов выполняются по интегральной полупроводниковой технологии.

Схема улучшенного аналогового перемножителя Она состоит из двух параллельно соединенных дифференциальных каскадов на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. В них токи задаются дифференциальным каскадом на транзисторах VT5, VT6. Входным сигналом второго дифференциального каскада на транзисторахVT3, VT4 является дифференциальное напряжение UУ=V2 – V1, а входным сигналом для первого дифференциального каскада на транзисторах VT1,VT2 является напряжение Ux=U2–U1. Так как смена полярности напряжения UУ приводит к перераспределению токов между дифференциальными каскадами, то эта схема может работать как четырехквадрантный перемножитель входных напряжений. Выходное напряжение схемы определяется изменением коллекторных токов транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4 выражением Uвых = (I2 – I4) Rн - (I1 – I3) Rн =((I2 – I1) + (I4 – I3)) Rн . Учитывая, что (I4 – I3) = 2∆I34 = 2 Ux/(2(+1)Rэп = Ux/Rэп = = UxI5/т, (I2 – I1) = 2∆I12 = 2 Ux/(2(+1)Rэп = Ux/Rэп = = UxI6/т , получаем следующее выражением для выходного напряжения Uвых= Rн Uх(I6 – I5)/2т Разность выходных токов I6 – I5 определяется входнм дифференциальным напряжением UУ=V2 – V1 на входе дифференциального каскада на транзисторах VT5, VT6. (I6 – I5) = 2∆I56 = 2 UУ/(2(+1)Rэп = Ux/Rэп . Учитывая, что Rэп = т/I0, получим Uвых= Uх UУ RнI0/2т = К Uх UУ Введение избыточных дифференциальных каскадов и генератора тока с зеркальными свойствами увеличивает динамический диапазон схемы во много раз и делает аналоговые ИС перемножителей практически идеальными в широком диапазоне частот, что позволяет стандартизовать радиотехнические цепи.

Рис.3.1. Схема исследования амплитудного модулятора на АП.

Различные схемы на АП