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

Р ассмотрим влияние ООС на примере усилителя, охваченного последовательной ООС по напряжению. Пусть на усилитель с ООС подается входной сигнал внешнего синусоидального источника с амплитудой , а непосредственно на вход - сигнал (рис. 81).То есть, если глубина обратной связи достаточно велика, то коэффициент усиления зависит только от свойств цепи обратной связи. Это свойство ООС позволяет создавать усилители со стабильным коэффициентом усиления, не зависящим, например, от изменения параметров транзисторов за счет изменения температуры р - n перехода.По аналогии с предыдущим рассмотрением, можно показать, что входное сопротивление усилителя с ООС Z_вхос и входное сопротивление усилителя без ООСZex связаны соотношением: Z_вхос= Zex (1 + KU ). То есть, последовательная ООС увеличивает входное сопротивление.Приведем без вывода следующие основные свойства усилителя с ООС:

введение ООС приводит к расширению полосы пропускания усилителя,
введение последовательной ООС приводит к увеличению входного сопротивления,
введение параллельной ООС уменьшает входное сопротивление усилителя,
введение ООС по напряжению уменьшает, а ООС по току увеличивает выходное сопротивление усилителя.

Усилители на ОУ

Операционные усилители (ОУ) представляют собой разновидность усилителей постоянного тока, предназначенных для усиления как постоянных, так и переменных сигналов с верхней границей АЧХ порядка сотен кГц. Свое название «операционные» усилители получили от первоначальной области их преимущественного применения для выполнения математических операций над аналоговыми величинами в аналоговых ЭВМ.

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, чтоRex->

,Kи ->

,Reыx -> 0. Эти условия соответствуют так называемому идеальному операционному усилителю.И

нвертирующий усилительСхема 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 естьRex->

,Kи ->

,Reыx -> 0. При этом i₊= i_–= 0. Поскольку выходное напряжение имеет определенное значение, то U_в_x_дифдолжно стремиться к нулю (в идеальном случаеKи ->

,U_в_x_диф= 0). Тогда точка А на схеме будет как бы заземлена: еен азывают виртуальной землей. А на входе ОУ будет виртуальное замыкание, при котором

U_в_x_диф= 0 и i_в_x_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

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

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

Цифровые схемы сравнения (компараторы)

Компаратор— сравнивающее устройство - логический электронный прибор с двумя входами и одним выходом. Компаратор выдает высокое напряжение (логическая 1) в случае, если напряжение на первом (прямом) входе выше, чем на втором (инвертирующем) и низкое выходное напряжение (логический 0) если напряжение первого входа ниже вольтажа второго.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.Компараторы обладают очень высокой чувствительностью к изменению входных сигналов. Например, в фотореле применение компараторов на ОУ вместо транзисторов позволяет существенно повысить чувствительность устройств к изменению светового потока, падающего на фотодиод.

LC – генераторы синусоидальных сигналов

Пример схемыLC генератора показан на рис. 94.

Рис. 94. Схема LC генератора синусоидальных сигналовОбратная 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.