Усилители сигналов на одиночных ОУ (для МК)

February 4, 2011 by admin Комментировать »

 

   Чтобы увеличить амплитуду очень слабых входных сигналов, применяют микросхемы интегральных ОУ. Коэффициент усиления и питающие напряжения ОУ выбираются такими, чтобы на вход М К поступали сигналы в диапазоне цифровых (НИЗКИЙ/ВЫСОКИЙ) или аналоговых (+0.05… -0.05 В) уровней.

   Из широкораспространённых ОУ часто используют «классические» LM358, LM324, LM2902, TL062, допускающие работу как при однополярном питании +3…+30 В, так и при двухполярном питании ±(1.5… 15) В. Типовой ток потребления 1…2 мА; ток нагрузки до 40…50 мА; коэффициент усиления не менее 100000.

   Для снижения амплитудных искажений рекомендуется выбирать специальные типы ОУ, допускающих размах сигналов «rail-to-rail» по входу и (или) «rail-to-rail» по выходу. Для справки, «rail» в переводе с английского — это «перила, поручни, рельсы», в электронике — это пороговые напряжения вблизи GND и Vcc.

   На Рис. 3.19, а…ц показаны схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ, а на Рис. 3.20, а…ж — усилителей сигналов, состоящих из нескольких ОУ.

 

 

   Рис. 3.19. Схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ (начало):

   а) высокое входное сопротивление за счёт повторителя напряжения на микросхеме DA1

   б) прямое соединение ОУ DA1 с МК применяется, если они питаются от единого источника положительного напряжения +3…+5 В при отсутствии отрицательного питания ОУ; О

 

 

   Рис. 3.19. Схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ (продолжение):

   в) защитный диод VD1 может отсутствовать, если ток, протекающий через резистор R4 при отрицательном напряжении на выходе ОУ, меньше 1 мА. Это ток через внутренний диод М К;

   г) делитель на резисторах R2, R3 снижает максимальное напряжение, подаваемое на линию МК с выхода ОУ DA /, с +12 до +5 В (резисторное согласование уровней);

   д) резистор R2 регулирует усиление каскада на микросхеме DA1. Цепочка R3, С2 сглаживает «шорохи», возникающие при механическом вращении движка резистора R2

   е) ОУ на микросхеме DA 1 не имеет обратных связей и выполняет функцию компаратора. Порог регулируется резистором R3, элементы защиты — R2, VDI, VD2, С1;

   ж) резистор R1 — это нагрузка выхода интегрального компаратора DA /, имеющего открытый коллектор. Возможные замены — LM392N, LM311;

   з) ОУ DA 1 выполняет функцию компаратора, сравнивающего входной сигнал с напряжением +2.5 В (делитель /?/, R2). Конденсатор С1 устраняет самовозбуждение на высоких частотах;

   и) резистор RI обязателен при питании ОУ DA 1 от напряжений больше, чем +5 В, и меньше, чем-5 В. Этот резистор ограничивает ток, протекающий через внутренние защитные диоды МК при большом положительном и при большом отрицательном напряжении на выходе ОУ;

 

 

 

 

   О Рис. 3.19. Схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ (продолжение):

   к) преобразователь уровней: на входе -5…+5 В, на выходе 0…+5 В. Резисторами R3, R4 подбирается точная центровка и коэффициент ослабления сигнала, приходящего к МК;

   л) резистором /Урегулируется постоянная составляющая на входе МК;

   м) сигнал верхнего входа от датчика скорости «привязан» к уровню +2.5 В через делитель R3, R4. Диоды VDI, VD2 — защитные, конденсаторы С1, С2 фильтрующие;

   н) резистор R2 защищает М К от отрицательного напряжения -5 В, которое может появиться на выходе DA /. Если движок резистора R1 перевести в крайнее правое положение, то DA 1 из интегратора превращается в повторитель напряжения;

   о) входной сигнал проходит через активный ФНЧ с частотой среза 22 кГц. Если амплитуда на входе АЦП МК больше, чем 0…+5 В, то надо последовательно поставить резистор 1…ЮкОм;

 

 

 

 

   О Рис. 3.19.Схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ {продолжение):

   п) входной усилитель выполнен на высокоскоростном ОУ DAI v имеет защиту от всплесков напряжения с помощью диодов Шоттки VDI, VD2. Диапазон частот до 10 МГц; р) регулировка чувствительности (усиления) переменным резистором R2 с) диод VDI не пропускает отрицательную полуволну напряжения. Резистор R2ограничивает ток через внутренний диод МК при амплитуде на выходе DAI больше, чем +5 В;

   т) резистор обратной связи RI, в отличие от аналогичных схем, соединяется с защитным резистором R2 на входе МК, а не на выходе ОУ DA /;

   у) трёхполосный регулятор тембра с коррекцией АЧХ на низких (R4), средних (R5) и верхних (R6) частотах. Напряжение +2.5 В может подаваться от ИОН МК;

 

 

 

 

   Рис. 3.19. Схемы усилителей сигналов на одиночных ОУ (окончание):

   ф) усилитель DAI является компаратором, порог срабатывания которого определяется резистором R4. На выводе 3 микросхемы DAI суммируются отрицательное (резистор RI) и положительное (резисторы R4, R6) напряжения. Конденсатор С1 сглаживает пульсации сигнала ШИМ, генерируемого с выхода МК;

   х) активный ФНЧ на микросхеме DA I дополняется пассивным ФНЧ на элементах R3, СЗ. Делитель R3, согласует уровни сигналов, поскольку у DA1 и М К разное питание;

   ц) защита входа М К стабилитроном VDI и резисторами R2, R3, что необходимо при высоком двухполярном напряжении питания ОУ DAI.

 

    Источник:
Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты