ПРИМЕНЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ в устройствах на микросхемах

May 24, 2014 by admin Комментировать »

Для практического использования ОУ насущной потребностью является знание того, как поведет себя реальный усилитель в той или иной типовой или оригинальной схеме включения, особенно при варировании номиналов и способов подключения внешних, навесных элементов. База данных по особенностям эксплуатации и вероятным (ожидаемым) характеристикам радиоэлектронных схем на основе ОУ позволит заметно облегчить работу специалиста, а любителя — вдохновить на поиски путей изучения или совершенствования схем включения ОУ.

Рис. 7.1. Типовая схема включения операционного усилителя с параллельной обратной связью (инвертирующий усилитель)

Рис. 7.2. Зависимость коэффициента передачи инвертирующего усилителя (рис. 7. Ί) при варьировании номинала резистора R2.R1=1 кОм, DA 7 UA709C (К553УД1А)

Рассмотрим далее основные особенности включения и эксплуатации ОУ. На рис. 7.1 приведена типовая, стандартная схема включения ОУ с параллельной обратной связью или так называемого инвертирующего усилителя. На рис. 7.2

Рис. 7.4. Вариант схемы повторителя/инвертора входного сигнала

Рис. 7.3. Схема повторителя/ инвертора входного сигнала

приведено семейство частотных зависимостей коэффициента передачи подобного усилителя при варьировании номинала резистора R2.

инвертирующего усилителя и его амплитудная характеристика

Рис. 7.6. Схема неинвертирующего усилителя и его амплитудная характеристика

Используя типовую схему включения ОУ, несложно предусмотреть возможность выполнения выбираемого по усмотрению пользователя повторителя/инвертора входного сигнала, рис. 7.3, 7.4 [7.1].

Классический инвертирующий усилитель и его амплитудная характеристика приведена на рис. 7.5.

Вариант реализации неинвертирующего усилителя показан на рис. 7.6.

Повторитель напряжения (рис. 7.7) представляет собой частный случай неинвертирующего усилителя, см. выше, что выполняется при Rl=°o, R2=0. Коэффициент передачи такого устройства близок к единице. Повторители напряжения применяют, главным образом, для согласования сопротивлений источника сигнала и нагрузки.

Рис. 7.7. Схема повторителя напряжения и его амплитудная характеристика

При охвате ОУ положительной обратной связью (рис. 7.8) его амплитудная характеристика принимает вид, показанный на рис. 7.8 с выраженной петлей гистерезиса.

Полоса пропускания усилителя (заливка серым цветом), см. график на рис. 7.9, рис. 7.10, определяется областью частот, в пределах которой коэффициент усиления имеет максимально возможное для данного усилителя значение, снижаясь по краям полосы не более, чем на 3 дБ (0,707 от исходного, максимального уровня).

Для усилителей постоянного тока нижняя граница усиливаемого диапазона частот равна 0 Гц, верхняя — определяется конструкционными особенностями самого ОУ. Для усилителей переменного тока емкость конденсатора С1, при которой УНЧ на ОУ имеет спад на уровне 3 дБ в

низкочастотной области, определяется из выражения:

Например, для Rl=l кОм, 0 = 1 мкФ нижняя граница усиливаемых частот усилителя составит 160 Гц, при 0=10 мкФ — 16 Гц и т. д. Отмечу, что для 0=100 мкФ расчетное значение несколько отличается от теоре-

Рис. 7.10. Амплитудно-частотные характеристики типового УНЧ на ОУ. Конденсаторы С1 и С2:1 — 100 мкФ; 2 — ЮмкФ; 3 — 1 мкФ. DA1 UA709C

Рис. 7.13. Схема увеличения выходной мощности УНЧ на основе операционного усилителя

тического. Верхнее значение границы усиливаемых устройством частот не зависит от номиналов емкостей конденсаторов С1 и С2 и составляет 10 кГц. Коэффициент усиления УНЧ определяется соотношением R2/R1 и составляет 40 дБ (100 раз).

Рис. 7.14. Вариант схемы увеличения выходной мощности УНЧ на основе операционного усилителя

Операционные усилители обычно имеют малый выходной ток, зачастую недостаточный для обеспечения требуемого тока нагрузки. Кратно по числу задействованных операционных усилителей можно увеличить этот ток, рис. 7.11 [7.2]. Коэффициент передачи устройства равен единице. При необходимости усилить сигнал схему дополняют резистивной цепочкой Ra, Rb, отношение номиналов резисторов которой определяет коэффициент усиления. Попутно отметим, что при подобном способе включения элементов в урп, где п — количество параллельно включенных усилителей, снижается шум устройства.

Для умощнения выходного сигнала, снимаемого с выхода операционного усилителя, могут быть использованы электронные схемы, органически наращивающие структуру выходных каскадов микросхемы, рис. 7.12—7.14 [7.1, 7.2]. Суммарный коэффициент усиления устройств по напряжению при этом остается неизменным.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

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