Линейный усилитель на операционном схема

Параметры по постоянному току[ править править вики-текст ] Ограниченное усиление: Токи коллекторов транзисторов Q3, Q4 и соответственно выходное напряжение в средней точке между транзисторами Q4 и Q6 остаются неизменными. Ограничение мощности рассеяния На выходном сопротивлении операционного усилителя, через которое протекает ток, рассеивается тепло. Отсюда также проистекает важный момент:

Операционный усилитель? Это очень просто!

Дорога в десять тысяч ли начинается с первого шага. Спаять — так спаять. Компьютер имеется, Интернет подключен. И вдруг оказывается, что схем для задуманного сабжа — вагон и маленькая тележка. Опыта нет, знаний маловато. Некоторые из них содержат какие-то прямоугольнички, треугольнички. Усилители, да еще и операционные… Как они работают — непонятно. Выбираем, что попроще, на знакомых транзисторах! Выбрали, спаяли, включили… HELP!!!

А для офисной работы достаточно и самого простого. Так же и с транзисторами. Спаять на них схему мало. Надо еще уметь её настроить. А для этого зачастую требуется опыт отнюдь не начального уровня. Так что же, бросать увлекательное занятие? С ними работать, оказывается, во многих случаях намного проще, чем с отдельными транзисторами. ЕСЛИ ЗНАТЬ — КАК! Итак, операционный усилитель ОУ является дифференциальным усилителем постоянного тока с двумя входами инвертирующим и неинвертирующим и одним выходом.

Кроме них ОУ имеет выводы питания: Эти пять выводов имеются в почти любом ОУ и принципиально необходимы для его работы. Примечание Существуют ОУ и не имеющие одного из входов. Либо инвертирующего инверторылибо неинвертирующего повторители, буферыно они применяются редко и мы их рассматривать не будем.

ОУ может иметь Линейный усилитель на операционном схема дополнительные выводы для балансировки и частотной коррекции, но эти выводы их функции мы также сейчас рассматривать не будем. Это задача более продвинутого изучения как внутренней структуры ОУ, так их работы. ОУ имеет огромный коэффициент усиления, как минимум, …, а реально — намного.

Поэтому, в первом приближении, можно даже допустить, что он равен бесконечности. Примечание Правда, ОУ первых разработок КУД1 или, как он тогда маркировался, К1УТ — отечественная реплика uA имел коэффициент усиления всего Верхний диапазон частот частотный диапазонусиливаемых ОУ сигналов зависит от многих причин, таких, как частотные характеристики транзисторов, из которых он состоит, коэффициента усиления схемы, построенной с применением ОУ и. Столь большое сопротивление входов означает, что на входной сигнал они практически не влияют.

Поэтому с большой степенью приближения к теоретическому идеалу можно считать, что ток во входы ОУ не течет. Это — первое важное правило, которое применяется при анализе работы ОУ. Прошу хорошо запомнить, Линейный усилитель на операционном схема оно касается только самого ОУ, а не схем с его применением!

Примечание При тщательном поиске в Гугле, к своему великому удивлению, внятного толкования смысла этого термина в отношении аналогового сигнала в электротехнике я не нашел. Видимо, оно подразумевается настолько очевидным, что даже в Линейный усилитель на операционном схема не нуждается. Одно из определений, гласящее: Один непонятный термин описывается другим, также непонятным термином.

Поэтому попробуем всё же сформулировать данное понятие самостоятельно, не привязываясь к принципам работы собственно ОУ. Иными словами, инверсия — это зеркальное отражение отзеркаливание сигнала относительно горизонтальной оси Х оси времени. Сигналы могут быть инверсными и асимметрично. Например, оба только в области положительных значений Рис. Возможны и другие варианты. Главным условием является их взаимная зеркальность относительно какого-то произвольным образом выбранного уровня например, искусственной средней точки, о которой речь также будет вестись.

Иными словами, полярность сигнала тоже не является определяющим фактором. Изображают ОУ на принципиальных схемах по-разному.

За рубежом ОУ раньше изображались, да и сейчас очень часто изображаются в виде равнобедренного треугольника Рис. Эти символы совершенно не означают, что Линейный усилитель на операционном схема соответствующих входах потенциал должен быть более положительным или более отрицательным, чем на другом. Они просто-напросто указывают, как реагирует потенциал выхода на потенциалы, подаваемые на входы. При обозначении ОУ на схемах инвертирующий и неинвертирующий входы можно менять местами, если так удобнее, однако, традиционно инвертирующий вход изображается вверху, а неинвертирующий — внизу.

Выводы питания, как правило, всегда располагают единственным способом положительный вверху, отрицательный — внизу. Часто выводы питания на схеме не рисуют, дабы Линейный усилитель на операционном схема загромождать её несущественными деталями например, при изображении одного усилителя из микросхемы с несколькими ОУ с общими выводами питания.

Все эти Линейный усилитель на операционном схема на реальной схеме соединены вместе одной шиной. ОУ почти всегда используются в схемах с отрицательной обратной связью ООС. Линейный усилитель на операционном схема связью называется эффект подачи части выходного напряжения усилителя на его вход, где оно алгебраически с учетом знака суммируется с входным напряжением.

О принципе суммирования сигналов речь пойдет ниже. В зависимости от того, на какой вход ОУ, инвертирующий или неинвертирующий, подается ОС, различают отрицательную обратную связь ООСкогда часть выходного сигнала подается на инвертирующий вход Рис.

В результате общее усиление каскада снижается. Во втором случае — суммируется со входным, общее усиление каскада повышается. На первый взгляд может показаться, что ПОС имеет положительный эффект, а ООС — совершенно бесполезная затея: Именно так и посчитали патентные эксперты США, когда в г. Блэк попытался запатентовать ООС. Однако, жертвуя усилением, Линейный усилитель на операционном схема существенно улучшаем другие важные параметры схемы, как, например, её линейность, частотный диапазон и пр.

Чем глубже ООС, тем меньше характеристики всей схемы зависят от характеристик ОУ. Примечание Глубина ООС показывает, во сколько раз изменяется коэффициент усиления схемы под её влиянием по сравнению с её отсутствием без ООС.

Выражается обычно в логарифмическом масштабе — децибелах. Поскольку мы договаривались, что формул в данной статье почти не будет, отмечу только, что чем меньше её цифровое значение, тем глубже ООС.

А вот ПОС учитывая собственное огромное усиление ОУимеет обратное влияние на характеристики схемы и самое неприятное — вызывает ее самовозбуждение. Она, конечно, тоже используется осознанно, например, в генераторах, компараторах с гистерезисом подробно об этом — далее и.

Поскольку ОУ имеет два входа, то Линейный усилитель на операционном схема такие основные виды его включения с использованием ООС Рис. Для анализа работы этих схем следует учесть второе важнейшее правило, которому подчиняется работа ОУ: Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю. Вместе с тем, любая формулировка должна быть необходимой и достаточной, чтобы ограничить всё подмножество подчиняющихся ей случаев.

Если внимательно рассмотреть схемы на Рис. Напряжение на выходе ОУ, охваченном ООС, стремится к тому, чтобы потенциал на инвертирующем входе уравнялся с потенциалом на неинвертирующем входе.

Правило 2 действительно только Линейный усилитель на операционном схема ОУ, охваченных ООС. При отсутствии любой ОС, либо при наличии ПОС, Правило 2 не действует! Виртуальный объект ведет себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности.

При использовании однополярного питания о чем будет вестись речь нижеда и во многих других схемах включения, ни на неинвертирующем, ни на инвертирующем входах ноля не. Поэтому давайте договоримся, что этот термин мы применять не будем, поскольку он мешает начальному пониманию принципов работы ОУ.

Вот с этой точки зрения и разберем схемы, приведенные на Рис. Кроме того, анализ будет проводить по постоянному току, так как изменяющийся переменный сигнал в каждый момент времени тоже можно представить как выборку значений постоянного тока. Во всех случаях обратная связь через Rоос заведена с выхода ОУ на его инвертирующий вход. Различие заключается только в том, на какие из входов подается входное напряжение. А Инвертирующее включение Рис.

Допустим, что сопротивления Rоос и Rвх равны друг другу и составляют 1 кОм в сумме их сопротивление равно 2 кОм. Исключительно для того, чтобы Линейный усилитель на операционном схема с целыми и круглыми величинами например, 1 кОм — 1 В — 1 мА. О том, какими они должны быть в реальности, речь пойдет отдельно. Согласно Правилу 2, на инвертирующем входе должно быть такой же потенциал, как и на зануленном неинвертирующем. Согласно закону Ома по нему будет протекать ток Iвх.

Направление протекания этого тока показано стрелкой. Примечание В электротехнике направление движения электрического тока традиционно принято обозначать от плюса к минусу.

Хотя в действительности он обусловлен перемещением электронов, имеющих отрицательный заряд, но этот факт был открыт намного позже, чем само явление электричества. Так что не будем отходить от традиций. Поскольку Rоос и Rвх включены делителем, а согласно Правилу 1 входы ОУ тока не потребляют, то для того, чтобы в средней точке этого делителя напряжение составляло 0 В, к правому выводу Rоос должно быть приложено напряжение минус 1 В, а протекающий по нему ток Iоос также должен быть равен 1 мА.

Если на вход подать напряжение отрицательной полярности, на выходе ОУ будет напряжение положительной полярности. Всё то же самое, только стрелки, показывающие протекание тока через Rоос и Rвх будут направлены в противоположную сторону. Таким образом, при равенстве номиналов Rоос и Rвх, напряжение на выходе ОУ будет равно напряжению на его входе по величине, но инверсное по полярности.

И мы получили инвертирующий повторитель. Эта схема нередко применяется, если нужно проинвертировать сигнал, полученный с помощью схем, принципиально являющихся инверторами. Чтобы в его средней точке остался потенциал 0 В равный потенциалу неинвертирующего входачерез Rоос должен протекать тот же ток 1 мАчто и через Rвх.

Калейдоскоп схем на операционных усилителях

Согласно Правилу 2, на инвертирующем входе должно быть такой же потенциал, как и на зануленном неинвертирующем, т. Выходной усилитель - обеспечивает высокую нагрузочную способность, низкое выходное сопротивление, ограничение тока и защиту при коротком замыкании. Так как сопротивления изменяются в равной степени, но в противоположных направлениях, то результирующее изменение напряжения будет в два раза больше одиночных изменений напряжений. Существуют так называемые "программируемые" операционные усилители, в которых с помощью внешнего резистора можно задавать ряд параметров, таких как ток покоя, усиление, полосу пропускания. Параметр обусловлен временем, необходимым для перезаряда внутренних ёмкостей. Дискретные - созданные из отдельных транзисторов или электронных ламп; Микросхемные - интегральные операционные усилители наиболее распространены; Гибридные - созданные на основе гибридных микросхем малой степени интеграции; Интегральные операционные усилители могут быть классифицированы по разным параметрам, включая:

4 комментариев