СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Нажмите для полного просмотра!

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №2

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №3

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №4

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №5

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №6

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №7

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №8

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №9

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №10

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №11

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №12

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №13

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №14

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №15

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №16

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №17

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №18

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №19

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №20

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №21

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №22

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №23

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №24

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №25

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №26

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №27

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №28

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №29

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №30

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №31

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №32

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ, слайд №33

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ. Доклад-сообщение содержит 33 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Слайд 2

Описание слайда:

ОСНОВНЫЕ ТЕМЫ ЛЕКЦИИ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИ-ТЕЛЯХ ТРИГГЕР ШМИТТА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ЧАСТОТНОЙ ХАРАК-ТЕРИСТИКИ ОУ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Слайд 3

Описание слайда:

ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В УСИЛИТЕЛЯХ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ используется для сравнения выходного параметра с заданным значением и выполнения соответствующей коррекции. ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (ООС) - это процесс передачи части выходного сигнала обратно на вход в противофазе, при этом погашается часть входного сигнала. ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (ПОС) - это процесс передачи части выходного сигнала на вход усилителя в фазе с входным сигналом. При этом возможно возникновение генерации, если коэффициент передачи от входа усилителя через цепь обратной связи будет более единицы. В дальнейшем будут рассматриваться преимуще-ственно отрицательная обратная связь (ООС).

Слайд 4

Описание слайда:

По способу передачи выходного сигнала ОС разделяется на: По способу передачи выходного сигнала ОС разделяется на:  ОС ПО ВЫХОДНОМУ НАПРЯЖЕНИЮ - с выхода сни-мается часть напряжения сигнала и подается на вход схемы;  ОС ПО ВЫХОДНОМУ ТОКУ - последовательно с нагрузкой включается резистор; напряжение, выделяемое на этом резисторе, пропорционально выходному току, это напряжение по цепи обратной связи подается на вход усилителя. По способу подачи сигнала на вход усилителя ОС разделяется на:  ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ОС - сигнал ОС подается на вход усилителя последовательно с источником входного сигнала;  ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОС - сигнал ОС подается на вход усилителя параллельно с источником входного сигнала.

Слайд 5

Описание слайда:

Комбинируя два способа передачи выходного сигнала и два способа подачи сигнала ОС на вход усилителя, можно получить четыре схемы усилителей с обратной связью: Комбинируя два способа передачи выходного сигнала и два способа подачи сигнала ОС на вход усилителя, можно получить четыре схемы усилителей с обратной связью:

Слайд 6

Описание слайда:

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ отрицательная обратная связь уменьшает входное сопротивление всей схемы, равное: ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ отрицательная обратная связь уменьшает входное сопротивление всей схемы, равное: Rвх = ΔUвх / ΔIвх. Параллельно входному сопротивлению усилителя подключается еще и цепь обратной связи. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ООС увеличивает входное сопротивление, потому что последовательно с входным сопротивлением усилителя включена цепь обратной связи.

Слайд 7

Описание слайда:

Отрицательная обратная связь по выходному напряжению контролирует выходное напряжение и уменьшает его нестабильность при изменении сопротивления нагрузки (Rн), т.е. приближает выходной каскад усилителя по свойствам к источнику эдс. Как известно: у источника эдс минимальное выходное сопротивление, поэтому ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление. Отрицательная обратная связь по выходному напряжению контролирует выходное напряжение и уменьшает его нестабильность при изменении сопротивления нагрузки (Rн), т.е. приближает выходной каскад усилителя по свойствам к источнику эдс. Как известно: у источника эдс минимальное выходное сопротивление, поэтому ООС по напряжению уменьшает выходное сопротивление. Аналогично - ООС по выходному току контроли-рует выходной ток усилителя и уменьшает его нестабильность при изменении сопротивления нагрузки, т.е. приближает выходной каскад усилителя по параметрам к источнику тока (имеющего большое выходное сопротивление). Таким образом, ООС по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.

Слайд 8

Описание слайда:

ИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ На рис. приведена схема ОУ, охваченного параллельной ООС по выходному напряжению. Эта схема известна под названием "ИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ", потому что с уменьшением входного напряжения выходное напряжение - увеличивается. При анализе этой схемы будем считать ОУ идеальным.

Слайд 9

Описание слайда:

Iвх = Uвх / R1; Iос = - Uвых / R2; Iвх = Uвх / R1; Iос = - Uвых / R2; Uвых = - Uвх * R2 / R1; Коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя равен: Ku = Uвых / Uвх = - R2 / R1. Если выбрать R1=R2, то схема будет инвертировать входной сигнал с коэффициентом передачи Ku = -1. Поскольку инвертирующий вход ОУ находится под нулевым потенциалом, входное сопротивление схемы равно R1. Выходное сопротивление схемы инвертирующего усилителя очень маленькое за счет ООС по выходному напряжению.

Слайд 10

Описание слайда:

При расчете параметров схемы инвертирующего усилителя на ОУ задаются коэффициентом усиления по напряжению Ku, выбирают номинал резистора R2 и рассчитывают номинал резистора R1. При расчете параметров схемы инвертирующего усилителя на ОУ задаются коэффициентом усиления по напряжению Ku, выбирают номинал резистора R2 и рассчитывают номинал резистора R1. Необходимо учитывать, что к резистору R2 приложено все выходное напряжение, т.е. этот резистор включен параллельно сопротивлению нагрузки усилителя. Для большинства маломощных ОУ сопротивление нагрузки должно быть не менее 2-х кОм. Поэтому номинал R2 выбирают в несколько раз большим 2-х кОм - например, 10 кОм, и по формуле рассчитывают R1. Выбирать очень большие номиналы резисторов R1 и R2 (сотни кОм и более) нежелательно, потому что наличие монтажных емкостей приводит к запаздыванию сигналов по цепям обратной связи и может нарушить работу схемы на высоких частотах.

Слайд 11

Описание слайда:

НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ На рис. приведена схема ОУ, охваченного последова-тельной ООС по выходному напряжению. Эта схема называ-ется НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, потому что входной сигнал подается на неинвертирющий вход ОУ. Напряжение обратной связи, выделяемое на резисторе R1, подается на вход ОУ последовательно с источником входного напряжения (Uвх).

Слайд 12

Описание слайда:

Резисторы R1 и R2 включены параллельно выходу ОУ, поэтому номинал резисторов (R1+R2) выбирается в несколько раз большим допустимого сопротивления нагрузки ОУ (например, 10 кОм). Резисторы R1 и R2 включены параллельно выходу ОУ, поэтому номинал резисторов (R1+R2) выбирается в несколько раз большим допустимого сопротивления нагрузки ОУ (например, 10 кОм).

Слайд 13

Описание слайда:

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВХОДНОГО ТОКА В НАПРЯЖЕНИЕ Непосредственно из схемы можно сделать вывод о том, что: Uвых = - Iвх * R

Слайд 14

Описание слайда:

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ВЫХОДНОЙ ТОК Схема ОУ, охваченного последовательной ООС по выходному току, называется преобразователем входного напряжения в выходной ток

Слайд 15

Описание слайда:

АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР Схема интегратора может быть получена заменой в инвертирующем усилителе резистора R2 на конденсатор. Для этой схемы напряжения на входах ОУ равны нулю. Ток Iвх зависит от величины резистора R:

Слайд 16

Описание слайда:

АНАЛОГОВЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАТОР Аналогичными рас-суждениями можно показать, что выходное напряжение в схеме на рис. равно:

Слайд 17

Описание слайда:

ИНВЕРТИРУЮЩИЙ СУММАТОР Как видно из схемы, при равенстве всех номиналов резисторов - выходное напряжение определя-ется из соотношения:

Слайд 18

Описание слайда:

С помощью резисторов, включенных во входную цепь, можно реализовать различные весовые коэффициенты для каждого из слагаемых: С помощью резисторов, включенных во входную цепь, можно реализовать различные весовые коэффициенты для каждого из слагаемых: Uвых = - (Uвх1 * (Rос / R1) + + Uвх2 * (Rос / R2) +… + Uвхm * (Rос / Rm)) Для реализации НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО СУММАТОРА необходимо на выходе обычного инвертирующего сумматора добавить аналоговый инвертор.

Слайд 19

Описание слайда:

АНАЛОГОВЫЙ ВЫЧИТАТЕЛЬ При равенстве номиналов всех рези-сторов, напряжение на неинвертиру-ющем входе (Uн) равно:

Слайд 20

Описание слайда:

Учитывая следствие первого свойства идеального ОУ: Uи=Uн, имеем окончательное выражение: Учитывая следствие первого свойства идеального ОУ: Uи=Uн, имеем окончательное выражение: Uвых = Uвх2 – Uвх1 . Если выбрать номиналы резисторов из соотношения: R2 = R4 = k * R1 = k * R3, то выходное напряжение определяется формулой: Uвых = k * (Uвх2 – Uвх1) .

Слайд 21

Описание слайда:

ЛОГАРИФМИРУЮЩИЙ И АНТИЛОГАРИФМИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛИ Логарифмирующий усилитель использует нелинейные свойства Вольт-Амперной характеристики p-n-перехода: где: =kT/q - термический потенциал; m - коэффициент, связанный с поверхностной рекомбинацией (в диапазоне рабочих токов кремниевых транзисторов m = 1,0...1,3). Is - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность (Ампер)

Слайд 22

Описание слайда:

При U / mФ >>1 : При U / mФ >>1 : Uвх / R = Is * exp (-Uвых / mФ). Поэтому : Uвых = - mФ * ln (Uвх / Is R)

Слайд 23

Описание слайда:

Примером использования изученных схем может служить перемножитель аналоговых сигналов. Сумматор на микросхеме DA3 складывает напряжения, пропорциональные логарифмам входных сигналов Uвх1 и Uвх2, что соответствует умножению входных сигналов. Антилогарифмирующий усилитель восстанавливает логарифм суммы до исходного значения. Примером использования изученных схем может служить перемножитель аналоговых сигналов. Сумматор на микросхеме DA3 складывает напряжения, пропорциональные логарифмам входных сигналов Uвх1 и Uвх2, что соответствует умножению входных сигналов. Антилогарифмирующий усилитель восстанавливает логарифм суммы до исходного значения.

Слайд 24

Описание слайда:

ТРИГГЕР ШМИТТА НА ОУ Введением положительной обратной связи в ОУ можно реализовать ТРИГГЕР ШМИТТА. На рис приведена схема неинвертирующего триггера Шмитта. Триггер Шмитта с инверсией приведен на рис. Ширина петли гистерезиса (∆U) определяется максимальным размахом выходного напряжения и параметрами цепи обратной связи:

Слайд 25

Описание слайда:

Примером исполь-зования триггера Шмит-та может служить схема генератора прямоуголь-ных импульсов Примером исполь-зования триггера Шмит-та может служить схема генератора прямоуголь-ных импульсов

Слайд 26

Описание слайда:

Выходное напряжение интегратора Uвых1 имеет пилообразную форму повышенной линейности, потому что является интегралом от прямоугольного напряжения с выхода триггера Шмитта. Амплитуда пилообразного сигнала равна ширине зоны гистерезиса. Выходное напряжение Uвых2 имеет прямоугольную форму с максимальной для данного ОУ амплитудой. Скважность импульсов на выходе триггера Шмитта можно регулировать переменным резистором R1. При этом на выходе интегратора изменяется соотношение между спадающей и нарастающей частью пилообразного напряжения. Выходное напряжение интегратора Uвых1 имеет пилообразную форму повышенной линейности, потому что является интегралом от прямоугольного напряжения с выхода триггера Шмитта. Амплитуда пилообразного сигнала равна ширине зоны гистерезиса. Выходное напряжение Uвых2 имеет прямоугольную форму с максимальной для данного ОУ амплитудой. Скважность импульсов на выходе триггера Шмитта можно регулировать переменным резистором R1. При этом на выходе интегратора изменяется соотношение между спадающей и нарастающей частью пилообразного напряжения.

Слайд 27

Описание слайда:

МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОУ. Основные параметры схем на ОУ определяются парамет-рами отрицательной обратной связи. Однако, введение ООС делает такие схемы склонными к самовозбуждению на высоких частотах. Это объясняется задержкой распространения сигнала в самом ОУ и в цепях обратной связи. Величины этих задержек находятся в пределах от десятков до сотен наносекунд. На частотах в несколько мегагерц, для которых величина этой задержки составляет половину периода, отрицательная обратная связь превращается в положительную.

Слайд 28

Описание слайда:

Если на этой частоте коэффициент передачи ОУ и цепи обратной связи будет равен или более единицы, схема обязательно загенерирует, т.к. выполняются два условия генерации: Если на этой частоте коэффициент передачи ОУ и цепи обратной связи будет равен или более единицы, схема обязательно загенерирует, т.к. выполняются два условия генерации:  наличие положительной обратной связи, т.е. сдвиг фаз между входным сигналом и сигналом на выходе цепи обратной связи кратен 360°;  коэффициент передачи со входа через усилитель и цепь ОС равен или более 1. Для устранения генерации в схемах ОУ с ООС необходимо уменьшить коэффициент передачи на этой частоте до величины, менее единицы. С этой целью к ОУ подключаются корректирующие звенья, состоящие из резисторов и конденсаторов. Это, естественно, приводит к снижению быстродействия ОУ. Современные ОУ с граничной частотой единичного усиления не более 5 МГц имеют, как правило, внутренние цепи коррекции.

Слайд 29

Описание слайда:

КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Компараторы напряжения относятся к специализиро-ванным ОУ, в которых нормальным является нелинейный режим работы каскадов. Компаратор предназначен для сравнения входного сигнала с опорным (или сравнения двух сигналов). При этом в зависимости от того, больше входной сигнал опорного или меньше (на доли миливольта), на выходе компаратора за минимальное время должно установиться напряжение логического “0" или лог. "1". Выходной сигнал компаратора, как правило, подается на вход логических схем, поэтому выходные напряжения компараторов согласуются с логическими уровнями ТТЛ, КМОП или ЭСЛ схем. Обычный ОУ может быть с успехом применен для работы в качестве компаратора. Однако, схемы компараторов, специально разработанные для этих целей, имеют ряд преимуществ в сравнении с обычными ОУ.

Слайд 30

Описание слайда:

Компараторы переключаются гораздо быстрее, чем ОУ. Для этого при проектировании компараторов специально предусматриваются меры, обеспечивающие быстрый выход усилительных каскадов из режима насыщения. Компараторы переключаются гораздо быстрее, чем ОУ. Для этого при проектировании компараторов специально предусматриваются меры, обеспечивающие быстрый выход усилительных каскадов из режима насыщения. Компараторы не предназначены для работы в режиме с отрицательной обратной связью. Поэтому в них не обеспечивается линейность участка передаточной характе-ристики между двумя уровнями ограничения. Схемы компараторов обычно схожи со схемами ОУ, имеют аналогичную структурную схему. Параметры компараторов почти такие же, как и у ОУ. Это коэффициент усиления (Ku), напряжение смещения (Есм), входные токи, коэффициент подавления синфазного сигнала, время переключения и другие. Для согласования с логическими элементами выходной каскад аналогичен выходным каскадам логических схем.

Слайд 31

Описание слайда:

Вопросы для экспресс-контроля 1. Зачем в схемах на ОУ применяют обратные связи? 2. Перечислите основные математические преобра-зования сигналов, которые могут быть реализованы на ОУ. 3. Приведите основные схемы включения ОУ и формулы для расчета коэффициентов усиления. 4. Приведите схемы инвертирующего и неинверти-рующего триггеров Шмита. Чем определяется ширина зоны гистерезиса? 5. Для чего применяются компараторы напря-жения?

Слайд 32

Описание слайда:

Вопросы для экспресс-контроля 6. Чем отличаются микросхемы компараторов напряжения от ОУ? 7. Для чего необходимо корректировать частотную характеристику ОУ?