Файл: Electron_SE.pdf

136

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

ñó÷àñíèõ ÎÏ äîçâîëÿº, çîêðåìà, áåç âíåñåííÿ ïîì³òíî¿ ïîõèáêè ïðè

ðîçðàõóíêó ñõåì íà ÎÏ, ïðèéìàòè K

UÎÏ

® ¥

, R

âõÎÏ

® ¥

, R

âèõÎÏ

®

0, à çíà-

÷èòü ââàæàòè ÎÏ çà ³äåàëüíèé!

Ðîçãëÿíåìî äåÿê³ ïðèêëàäè åëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â íà ÎÏ.

4.6.2. ²íâåðòóþ÷èé ï³äñèëþâà÷

²íâåðòóþ÷èé ï³äñèëþâà÷ (íåîáõ³äíî ðîçð³çíÿòè ïîíÿòòÿ “îïåðàö³é-

íèé ï³äñèëþâà÷” ³ “ï³äñèëþâà÷, âèêîíàíèé íà îïåðàö³éíîìó ï³äñèëþâà÷³”),

ñõåìó ÿêîãî çîáðàæåíî íà ðèñ. 4.15,à, çì³íþº çíàê âèõ³äíîãî ñèãíàëó

â³äíîñíî âõ³äíîãî. Â³í ñòâîðþºòüñÿ ââåäåííÿì ïàðàëåëüíîãî ÍÇÇ çà äî-

ïîìîãîþ ðåçèñòîðà R

ÇÇ

 íà ³íâåðòóþ÷èé âõ³ä ÎÏ – íà öåé âõ³ä ïîäàºòüñÿ

÷àñòèíà âèõ³äíîãî ñèãíàëó ç ä³ëüíèêà R

ÇÇ

,R

1

.

U

0

à

I

ÇÇ

I

1

U

âèõ

U

âõ

R

ÇÇ

R1

DA

U

0

=0

à

I

1

=1 

ìÀ

U

âèõ

= -10 

Â

U

âõ

=1 

Â

R2

R1

DA

+

_

PV1

1 

ê Îì

PV3

10 

ê Îì

I

2 

= - I

1

PV5

+

_

+

_

_

+

PV2

U

R1

=1 

Â

PV4

U

R2

=10 

Â

à )

á)

Ðèñ. 4.15 – ²íâåðòóþ÷èé ï³äñèëþâà÷ íà ÎÏ

137

4. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÏÎÑÒ²ÉÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

Íå³íâåðòóþ÷èé âõ³ä ç’ºäíóºòüñÿ ³ç ñï³ëüíîþ òî÷êîþ ñõåìè (òî÷êîþ

ç íóëüîâèì ïîòåíö³àëîì). Âõ³äíèé ñèãíàë ÷åðåç ðåçèñòîð R

1

 ïîäàºòüñÿ

íà ³íâåðòóþ÷èé âõ³ä ÎÏ. Êîëà æèâëåííÿ ³ ëàíöþãè êîðåêö³¿ òóò ³ íàäàë³

íå ïîêàçàíî.

Âèõîäÿ÷è ç íàâåäåíîãî âèùå, à ñàìå: ââàæàþ÷è ÎÏ çà ³äåàëüíèé,

ïðè àíàë³ç³ ñõåì ç ÎÏ ñë³ä âèõîäèòè ç òàêèõ ïîëîæåíü:

1) êîåô³ö³ºíò ï³äñèëåííÿ ÎÏ íåñê³í÷åííèé;

2) âõîäè ÎÏ ñòðóìó íå ñïîæèâàþòü (R

âõÎÏ

=

¥

);

3) ó âèõ³äíèõ êîëàõ ÎÏ ïàä³ííÿ íàïðóãè â³äñóòíº (R

âèõÎÏ

=0);

4) ÿêùî ÎÏ îõîïëåíî ÍÇÇ ³ â³í ïðàöþº ó ë³í³éíîìó ðåæèì³ (â ðåæè-

ì³ ï³äñèëåííÿ, à íå íàñè÷åííÿ), ð³çíèöÿ ïîòåíö³àë³â ì³æ éîãî âõîäàìè

U

âõÎÏ

=U

0 

=  0.

  Äîâåäåìî îñòàííº ïîëîæåííÿ.

U

âèõÎÏ

=K

UÎÏ

U

âõÎÏ

;

.

UOÏ

âèõÎÏ

âõÎÏ

Ê

U

U

=

ßêùî K

UÎÏ 

® ¥

, òî U

âõÎÏ

®

0.

Ðåàëüíî U

âõÎÏ

=U

0 

íóëþ íå äîð³âíþº. Àëå öå íàñò³ëüêè íåçíà÷íà âå-

ëè÷èíà, ùî äëÿ á³ëüøîñò³ ñõåì íà ÎÏ íåþ ìîæíà çíåõòóâàòè. Ä³éñíî,

ÿêùî,  íàïðèêëàä,  U

âèõÎÏ

=10  Â  (öå  ìàéæå  â³äïîâ³äຠ íàñè÷åííþ),  à

K

UÎÏ

=100000, òî U

0 

= 100 ìêÂ!

Îñê³ëüêè íà íå³íâåðòóþ÷èé âõ³ä ïîäàíà íàïðóãà U

Í 

=

0 (â³í 璺äíà-

íèé ç íóëüîâîþ òî÷êîþ), à U

0

=0, òî ³ ïîòåíö³àë ³íâåðòóþ÷îãî âõîäó

òàêîæ äîð³âíþº íóëþ (â³ðòóàëüíèé íóëü). Ó ðåçóëüòàò³ äæåðåëîì âõ³äíî-

ãî ñèãíàëó ïðèñòð³é ñïðèéìàºòüñÿ ÿê R

1

 – âõ³äíèé îï³ð ï³äñèëþâà÷à

äîð³âíþº âåëè÷èí³ îïîðó ðåçèñòîðà R

1

.

Çà ïåðøèì çàêîíîì Ê³ðõãîôà äëÿ âóçëà à ìàºìî:

I

1 

=I

ÇÇ 

.                                                   (4.11)

Òîáòî                                 

ÇÇ

âèõ

âõ

R

U

R

U

-

=

1

 –                               

(4.12)

ÎÏ, çàáåçïå÷óþ÷è ð³âí³ñòü U

0

=0, ñòâîðþº íà âèõîä³ òàêó íàïðóãó, ùîá

â³äâåñòè ñòðóì I

1 

÷åðåç ðåçèñòîð R

ÇÇ

.

Òîä³

1

R

R

U

U

K

ÇÇ

âõ

âèõ

UÇÇ

-

=

=

.

(4.13)

138

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Îòæå, Ê

UÇÇ

 çàëåæèòü ëèøå â³ä ñï³ââ³äíîøåííÿ îïîð³â ðåçèñòîð³â

ä³ëüíèêà ÍÇÇ. Çíàê «–» âêàçóº íà ³íâåðñ³þ âõ³äíîãî ñèãíàëó.

Âõ³äíèé îï³ð ñõåìè äîð³âíþº âåëè÷èí³ R

1

.

ßêùî R

ÇÇ 

>

R

1

, òî 

âõ

ÇÇ

âèõ

U

R

R

U

1

−

=

 – ìàºìî ³íâåðòóþ÷èé ìàñøòàáíèé

ï³äñèëþâà÷ (ç ìàñøòàáíèì êîåô³ö³ºíòîì Ê

UÇÇ

=

–R

ÇÇ 

/R

1

).

Ïðè R

ÇÇ 

=R

1

, K

UÇÇ 

= -1 – ñõåìà íàáóâຠâëàñòèâîñòåé ³íâåðòóþ÷îãî

ïîâòîðþâà÷à âõ³äíî¿ íàïðóãè (³íâåðòîð ïîëÿðíîcò³).

Íà ðèñ. 4.15, á íàâåäåíî ñõåìó, ùî ïîÿñíþº âèêëàäåí³ ïîëîæåííÿ.

Òàê, ÿêùî R

1

=1 êÎì, R

2

=10 êÎì, à U

âõ

=1 Â, òî ìàòèìåìî íàñòóïíå.

Îñê³ëüêè ð³çíèöÿ ïîòåíö³àë³â ì³æ âõîäàìè ÎÏ U

0

 ïðàêòè÷íî äîð³â-

íþº íóëåâ³, òî âîëüòìåòð PV3 ïîêàçóº íóëü. Çíà÷èòü, ïîäóìêè ìîæíà

ââàæàòè öåé âîëüòìåòð çàêîðî÷åíèì ïðîâ³äíèêîì, ïîçíà÷åíèì øòðè-

õîâîþ ë³í³ºþ, ùî ç’ºäíóº òî÷êó à ç íóëüîâèì ïðîâ³äíèêîì ñõåìè. Òîä³

âîëüòìåòðè PV1 ³ PV2 ïîêàçóþòü îäíå é òå æ çíà÷åííÿ íàïðóãè 1 Â, ùî

äîð³âíþº U

âõ

. Çíà÷èòü ÷åðåç R

1

 â òî÷êó à ç íóëüîâèì ïîòåíö³àëîì òå÷å

ñòðóì I

1 

= U

âõ

/ R

1

= 1 Â/1 êÎì = 1 ìÀ, à âåñü ïðèñòð³é äæåðåëîì ñèãíà-

ëó ñïðèéìàºòüñÿ ÿê R

1

.

×åðåç òå, ùî íàñïðàâä³ ïðîâ³äíèêà, ïîçíà÷åíîãî øòðèõîâîþ ë³í³ºþ,

íåìຠ³ âõ³äíèé îï³ð ÎÏ íåñê³í÷åííèé, òî â³ä òî÷êè à ïðîò³êຠñòðóì I

2

= I

1

 ÷åðåç R

2

 â âèõ³ä ÎÏ. Íà R

2

 â³í âèêëèêຠïàä³ííÿ íàïðóãè ç³ çíà÷åí-

íÿì U 

R2 

= I

2

R

2

 = I

1

 R

2 

= 1 ìÀ · 10 êÎì = 10 Â, ùî éîãî ïîêàçóº âîëüò-

ìåòð PV4, ï³ä³ìêíåíèé äî òî÷êè à ç íóëüîâèì ïîòåíö³àëîì òà äî âèõî-

äó ÎÏ. Î÷åâèäíî, ùî âîëüòìåòð PV5, ï³ä³ìêíåíèé äî âèõîäó ÎÏ òà

íóëüîâîãî ïðîâ³äíèêà ïîêàçóº íàïðóãó ì³íóñ 10 Â, ùî äîð³âíþº U

âèõ

.

4.6.3. Íå³íâåðòóþ÷èé ï³äñèëþâà÷

Íå³íâåðòóþ÷èé ï³äñèëþâà÷, ñõåìà ÿêîãî çîáðàæåíà íà ðèñ. 4.16,

ìîæíà îòðèìàòè, ÿêùî ââåñòè ïîñë³äîâíèé ÍÇÇ çà íàïðóãîþ íà ³íâåð-

òóþ÷èé âõ³ä, à âõ³äíèé ñèãíàë ïîäàòè íà íå³íâåðòóþ÷èé âõ³ä ÎÏ.

Òóò U

Í

=U

âõ

 , à âõ³äíèé ñòðóì ²

âõ

=0, áî R

âõÎÏ

=

¥

.

Îñê³ëüêè U

0

=0 (äèâ. ïï. 4.6.2), òî U

R1

=U

âõ

, à U

âõ

/R

1

= ²

ÇÇ

.

Ç ³íøîãî áîêó

139

4. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÏÎÑÒ²ÉÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

.

1

R

R

U

²

ÇÇ

âèõ

ÇÇ

+

=

Îòæå, 

1

1

R

R

U

R

U

ÇÇ

âèõ

âõ

+

=

,

çâ³äêè  

).

1

(

1

ÇÇ

âõ

âèõ

R

R

U

U

+

=

  (4.14)

Òîä³ êîåô³ö³ºíò ï³äñèëåííÿ íå³íâåð-

òóþ÷îãî ï³äñèëþâà÷à

.

1

1

ÇÇ

âõ

âèõ

UÇÇ

R

R

U

U

K

+

=

=

     (4.15)

ßêùî  R

ÇÇ

=0,  à  R

1

® ¥

,  îäåðæèìî  íå-

³íâåðòóþ÷èé ïîâòîðþâà÷, ñõåìó ÿêîãî

çîáðàæåíî íà ðèñ. 4.17.

Íå³íâåðòóþ÷èé òà ³íâåðòóþ÷èé ï³äñè-

ëþâà÷³ øèðîêî âèêîðèñòîâóþòüñÿ ÿê âèñîêî-

ñòàá³ëüí³ ï³äñèëþâà÷³ ð³çíîãî ïðèçíà÷åííÿ.

Ïðè÷îìó,  íå³íâåðòóþ÷èé  ìຠ âåëèêèé

âõ³äíèé îï³ð (òåîðåòè÷í íåñê³í÷åííèé)

³ âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ ï³äñèëåííÿ ñèãíàë³â

äæåðåë ³ç âèñîêèì âèõ³äíèì îïîðîì.

4.6.4. Ïåðåòâîðþâà÷ ñòðóìó ó íàïðóãó

Ñõåìà ïåðåòâîðþâà÷à ñòðóìó ó íà-

ïðóãó, çîáðàæåíà íà ðèñ. 4.18, º âàð³àí-

òîì ñõåìè ðèñ. 4.16 çà óìîâè, ùî R

1

=0.

Ïðè öüîìó

ÇÇ

âèõ

ÇÇ

âõ

R

U

I

I

−

=

=

,          (4.16)

çâ³äêè

ÇÇ

âõ

âèõ

R

I

U

−

=

.             (4.17)

Ìàë³ çíà÷åííÿ âõ³äíîãî òà âèõ³äíîãî

îïîð³â çàçíà÷åíî¿ ñõåìè º ¿¿ âàæëèâîþ

U

0

U

âèõ 

=

U

âõ

U

âõ

DA

Ðèñ. 4.17 – Ïîâòîðþâà÷

íàïðóãè íà ÎÏ

U

0

U

âèõ

U

âõ

R1

DA

R

ÇÇ

²

ÇÇ

²

âõ

Ðèñ. 4.16 – Íå³íâåðòóþ÷èé

ï³äñèëþâà÷ íà ÎÏ

Ðèñ. 4.18 – Ïåðåòâîðþâà÷

ñòðóìó ó íàïðóãó

U

0

à

I

ÇÇ

I

âõ

U

âèõ

R

ÇÇ

DA

140

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

ïåðåâàãîþ ïðè âèêîðèñòàíí³ ÿê ïåðåòâîðþâà÷à ñòðóìó äæåðåëà âõ³äíîãî

ñèãíàëó ó íàïðóãó.

4.6.5. ²íâåðòóþ÷èé ñóìàòîð

Ñõåìà ³íâåðòóþ÷îãî ñóìàòîðà çîáðàæåíà íà ðèñ. 4.19. Â³í âèêî-

íàíèé çà òèïîì ³íâåðòóþ÷îãî ï³äñèëþâà÷à (ðèñ. 4.15) ç ê³ëüê³ñòþ ïàðà-

ëåëüíèõ ã³ëîê íà âõîä³, ùî äîð³âíþº ÷èñëó ñèãíàë³â. ßêùî îïîðè âñ³õ

ðåçèñòîð³â ñõåìè îäíàêîâ³

R

ÇÇ

=R

1

= R

2

=...= R

n

<< R

âõÎÏ

,

òî ïðè I

âõÎÏ

=0 ìàºìî

n

ÇÇ

I

I

I

I

+

+

+

=

...

2

1

    (4.18)

àáî

).

(

...

2

1

n

âèõ

U

U

U

U

+

+

+

−

=

(4.19)

Îñòàííº ñï³ââ³äíîøåííÿ â³ä-

áèâຠð³âíîïðàâíó âàãîâó ó÷àñòü

äîäàíê³â ó ¿õ ñóì³. Ï³äñóìîâóâàí-

íÿ ìîæå âèêîíóâàòèñü òàêîæ ç ð³çíèìè âàãîâèìè êîåô³ö³ºíòàìè äëÿ

êîæíîãî ç äîäàíê³â.

Äîñÿãàºòüñÿ öå âèêîðèñòàííÿì ð³çíèõ çíà÷åíü îïîð³â ðåçèñòîð³â ó

âõ³äíèõ ã³ëêàõ

).

...

2

2

1

1

n

n

ÇÇ

ÇÇ

ÇÇ

âèõ

U

R

R

U

R

R

U

R

R

U

+

+

+

−

= (

                  (4.20)

Òèì, ùî òî÷êà ç’ºäíàííÿ ðåçèñòîð³â ìຠíóëüîâèé ïîòåíö³àë (“â³ðòó-

àëüíèé íóëü”), âèêëþ÷àºòüñÿ âçàºìíèé âïëèâ äæåðåë âõ³äíèõ íàïðóã.

4.6.6. Íå³íâåðòóþ÷èé ñóìàòîð

Íå³íâåðòóþ÷èé ñóìàòîð ìîæíà îòðèìàòè øëÿõîì ïîñë³äîâíîãî ç’ºä-

íàííÿ  ñóìàòîðà  (ðèñ.  4.19)  òà  ³íâåðòîðà  (ðèñ.  4.15).  Àëå  íà  îñíîâ³

íå³íâåðòóþ÷îãî ï³äñèëþâà÷à (ðèñ. 4.16) éîãî ìîæíà ñòâîðèòè çíà÷íî

ïðîñò³ø堖 ÿê öå ïîêàçàíî íà ðèñ. 4.20.

U

0

U

âèõ

U

1

U

2

U

n

I

1

I

2

I

n

I

ÇÇ

R

n

R

ÇÇ

R1

R2

DA

Ðèñ. 4.19 – ²íâåðòóþ÷èé ñóìàòîð