Файл: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3.docx

В настоящее время ОУ применяются при создании устройств самого разного назначения и изготавливаются в виде полупроводниковых интегральных микросхем.

Упрощенная схема ОУ показана на рис. 84. Обычно операционный усилитель состоит из входного дифференциального каскада (1), усилителя с большим коэффициентом усиления (2), и относительно мощного выходного каскада (3). При анализе схем на ОУ часто полагают, что R_ex -> , K_и -> , R_eыx -> 0. Эти условия соответствуют так называемому идеальному операционному усилителю.

И нвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя на ОУ показана на рис. 85. Из схемы видно, что в ней действует параллельная обратная связь по напряжению.

При упрощенном расчете усилителя обычно полагают, что ОУ идеален, то есть R_ex -> , K_и -> , R_eыx -> 0. При этом i₊ = i_– = 0. Поскольку выходное напряжение имеет определенное значение, то U_{вx диф} должно стремиться к нулю (в идеальном случае

K_и -> , U_{вx диф} = 0). Тогда точка А на схеме будет как бы заземлена: ее

н

---

азывают виртуальной землей. А на входе ОУ будет виртуальное замыкание, при котором U_{вx диф} = 0 и i_{вx диф} =0.

Неинвертирующий усилитель

С хема неинвертирующего усилителя на ОУ показана на рис. 86. и содержит последовательную обратную связь по напряжению. В соответствии с ранее принятыми допущения

12. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

---

Примеры применения ОУ для выполнения математических операций

Вычитающий усилитель (рис. 90)

В вычитающем усилителе один входной сигнал подается на инвертирующий вход, а второй - на неинвертирующий.

Поскольку все устройство работает в линейном режиме можно использовать принцип суперпозиции.

Предположим вначале, что U _вх2 = 0, тогда соответствующее выход­ное напряжение



Интегратор

Интегратор — это схема, способная выполнять математическую операцию интегрирования. Пример такой схемы на ОУ показан на рис. 91 и отличается от схемы инвертирующего усилителя тем, что вместо сопротивления обратной связи включен конденсатор.



Например, подавая на вход интегратора прямоугольный импульс, на его выходе можно получить линейно нарастающее (пилообразное) напряжение.

Дифференциатор

Такое устройство является комплиментарным по отношению к интегратору. Пример схемы дифференциатора на ОУ показан на рис. 92.

13. Цифровые схемы сравнения (компараторы)

Рассмотрим работу ОУ в импульсном режиме на примере схемы, показанной на рис. 102. К неинвертирующему входу ОУ подключен источник постоянной ЭДС Е0, а к инвертирующему входу - источник сигнала с линейно изменяющейся во времени ЭДС U_с = kt.




На входах ОУ действуют два напряжения, а на выходе, в зависимости от знака разности Е₀ - U_с, выходное напряжение будет близко либо к +Е, либо к -Е: скачок будет иметь место в момент времени t

---

₍₎ = E₍₎ /k.

Описанный режим работы ОУ используется в схемах сравнения измеряемого напряжения, называемых компараторами. Компараторы обладают очень высокой чувствительностью к изменению входных сигналов. Например, в рассмотренных ранее схемах фотореле примене­ние компараторов на ОУ вместо транзисторов позволяет существенно повысить чувствительность устройств к изменению светового потока, падающего на фотодиод.

14. LC – генераторы синусоидальных сигналов

Для построения генератора синусоидальных сигналов, очевидно, необходимо использовать частотно - избирательную (резонансную) цепь, которая обеспечивает условия баланса фаз и амплитуд только на резонансной частоте. В зависимости от элементов, составляющих частотно - избирательную цепь различают LC и RC генераторы синусои­дальных сигналов.

Первые содержат в цепях обратной связи катушки индуктивности и конденсаторы и используют явления резонансов напряжений или токов, вторые - резисторы и конденсаторы.

Пример схемы LC генератора показан на рис. 94.




Рис. 94. Схема LC генератора синусоидальных сигналов



Обратная связь осуществляется при помощи трансформатора, первичная обмотка которого вместе с конденсатором С образуют колебательный контур, определяющий частоту синусоидального сигнала генератора.

Усиленное входное напряжение на резонансной частоте _р = 1 / имеет на коллекторе транзистора максимальную амплитуду и фазовый сдвиг 180°. Часть этого напряжения снимается со вторичной обмотки в качестве напряжения обратной связи. Для выполнения условия баланса фаз трансформатор должен осуществлять поворот фазы сигнала еще на 180°. Если первичная и вторичная обмотки трансформатора имеют одно направление намотки, то для инвертирования фазы необходимо вторичную обмотку включить встречно по отношению к первичной. Точки около обозначений обмоток трансформатора на рис. 94 указывают на выводы обмоток с синфазным напряжением.

---

Коэффициент трансформации должен быть таким, чтобы обеспечить условие баланса амплитуд, и при условии работы транзистора в режиме А после подключения к источнику напряжения сразу возникает генерация.

15. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14

---