Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ответы
1. Пассивным элементом схемы называется элемент, не имеющий внутренних источников энергии, и выполняющий либо накопление энергии (конденсатор, индуктивность), либо ее рассеяние (резистор). Пассивным компонентом, строго говоря, называется электронный компонент, соотвествующий пассивному элементу схемы.
Однако, поскольку пассивные компоненты имеют общие конструктивные и технологические черты (малые размеры, малое число выводов (как правило, два-три), низкую стоимость и, как правило, достаточно высокую стойкость к воздействиям при сборке узлов), в производстве электроники часто под термином "пассивный компонент" понимается компонент, обладающий данными чертами безотносительно к его функциональному назначению.
Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него . На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики
2. Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.
Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.
Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.
Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.
Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.
Индуктивность (от лат. inductio — наведение, побуждение), физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Ток, текущий в проводящем контуре, создаёт в окружающем пространстве магнитное поле, причём магнитный поток Ф, пронизывающий контур (сцепленный с ним), прямо пропорционален силе тока I :
Ф= L I
Коэффициент пропорциональности L называется коэффициентом самоиндукции контура и зависит от размеров и формы контура, а также от магнитной проницаемости окружающей среды. В Международной системе единиц (СИ) измеряется в Генри.
Свойства индуктивности
-Индуктивность всегда положительна.
-Индуктивность зависит только от геометрических размеров контура и магнитных свойств среды (сердечника).
3. Сигнал – это формализованное представление сущности материального физического мира, которое содержит сведения о состоянии и свойствах некоторого объекта или процесса и с математической точки зрения является функцией одной или нескольких переменных. Обработка сигнала позволяет перевести эти сведения в форму изображения, удобную для последующей компьютерной обработки. Трактовка сигнала и изображения в виде функции позволяет рассматривать сигнал как математическую модель. Сигнал, как модель, может быть представлен в математической форме как выражение (формула), во временной (или пространственной) области – график от переменной времени (координат пространства), в частотной области – график от значений частоты.
Классификация сигналов :
Основные характеристики сигналов
Амплитудой называется модуль наибольшего отклонения сигнала от нулевого значения. Амплитуда всегда положительна. На графике амплитуде соответствует разница между самой высокой (или низкой) точкой сигнала и горизонтальной осью графика. В свою очередь, разница между самым высоким и самым низким значением называется размах сигнала.
Частота указывает на количество периодов колебаний сигнала в одну секунду и измеряется в Герцах [Гц] (1 Гц = 1 колебание в секунду).
Фаза указывает на относительное временное соотношение между сигналами. Сигналы могут находиться в фазе, противофазе или некотором промежуточном положении, когда один сигнал сдвинут относительно другого.
Мощность, сигнала s(t), проходящего, например, через резистор электрической цепи.
Энергия сигнала на интервале существования Т.
4. RC-фильтры:
Если к источнику переменного синусоидального напряжения U частотой f подключить последовательно резистор сопротивлением R и конденсатор ёмкостью C, падение напряжения на каждом из элементов можно вычислить исходя из коэффициента деления с импедансом Z.
Импеданс - комплексное (полное) сопротивление цепи для гармонического сигнала.
Z² = R² + X² ; Z = √(R² + X²) , где Х - реактивное сопротивление.
Тогда на выводах резистора напряжение UR будет составлять:
XC – реактивное сопротивление конденсатора, равное 1/2πfC
При равенстве R = XC на частоте f, выражение упростится сокращением R и примет вид:
Следовательно, на частоте f равенство активного и реактивного сопротивлений цепочки RC обеспечит одинаковую амплитуду переменного синусоидального напряжения на каждом из элементов в √2 раз меньше входного напряжения, что составляет приблизительно 0.7 от его значения.
В этом случае частота f определится исходя из сопротивления R и ёмкости С выражением:
τ - постоянная времени цепи RC равна произведению RC.
5. Диод (от др.-греч. δις[1] — два и -од[2] означающего путь) — двухэлектродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.
Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.
Специальные типы диодов
Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.
Туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.
Варикапы (диоды Джона Джеумма). Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости.
Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако, выпускаются светодиоды и с излучением в ИК диапазоне, а с недавних пор — и в УФ.
Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет.
Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.
Солнечный элемент. Подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p-n переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт-амперная характеристика описывает поведение двухполюсника на постоянном токе.
6. Для трехполюсных элементов (таких, как транзистор) часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при так или иначе заданных параметрах на третьем выводе элемента.
Транзи́стор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.
Биполярные
n-p-n
p-n-p
7. Токи в транзисторе.
В активном режиме работы транзистора дырки, инжектируемые из эмиттера, движутся затем в базе и втягиваются полем коллекторного перехода, образуя коллекторный ток IK. В следствие рекомбинации в базе и других причин IK < IЭ. На основании закона Кирхгофа для токов в цепях электродов транзистора можно записать: IЭ = IK + IБ.
В активном режиме к эмиттерному переходу приложено прямое напряжение и через переход течет ток IЭ, который содержит составляющие IЭр и IЭп – токов инжекции дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер, составляющую IЭr – тока рекомбинации в эмиттерном переходе, а также ток утечки IЭу: IЭ=IЭр + IЭп + IЭr + IЭу.
Токами IЭп, IЭr, IЭу пренебрежем: IЭ » IЭр.
Ток коллектора – это ток через переход, к которому в активном режиме приложено обратное напряжение. Помимо обратного тока через коллекторный переход протекает ток экстракции дырок из базы в коллектор равный дырочной составляющей эмиттерного тока за вычетом тока, обусловленного рекомбинацией дырок в базе.
Ток базы может быть определен как разность токов эмиттера и коллектора.
Обратные токи переходов.
Обратным током коллектора (или эмиттера) называют ток при заданном обратном напряжении на коллекторном (или эмиттерном) переходе при условии, что цепь другого перехода разомкнута: IЭ = 0 (или IК = 0)
Поскольку обратный ток коллектора, определяемый процессами генерации носителей в коллекторе, базе и коллекторном переходе, представляет собой не управляемую процессами в эмиттерном переходе часть коллекторного тока. Ток IКБО играет важную толь в работе транзистора в активном режиме, когда коллекторный переход находится под обратным напряжением.
8. Каскад с общим эмиттером:
При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного (для гармонического сигнала фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°). Каскад усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, поэтому наиболее распространено. Однако при такой схеме нелинейные искажения сигнала значительно больше. Кроме того, при данной схеме включения на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы, такие как напряжение питания, или температура окружающей среды. Обычно для компенсации этих факторов применяют отрицательную обратную связь, но она снижает коэффициент усиления.
Достоинства:
Большой коэффициент усиления по току
Большой коэффициент усиления по напряжению
Наибольшее усиление мощности
Можно обойтись одним источником питания
Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
Недостатки:
Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой
9. Каскад с общей базой:
Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.
Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора. Достоинствами схемы являются стабильные температурные и частотные свойства, то есть параметры схемы(коэффициент усиления напряжения, тока и входное сопротивление) остаются неизменными при изменении температуры окружающей среды. Недостатками схемы являются малое входное сопротивление и отсутствие усиления по току.
Достоинства:
Хорошие температурные и частотные свойства.
Высокое допустимое напряжение
Недостатки:
Малое усиление по току, так как α < 1
Малое входное сопротивление
Два разных источника напряжения для питания.
10. Каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель):
Эмиттерный повторитель — частный случай повторителей напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к единице. При этом входное сопротивление относительно велико (однако оно меньше, чем входное сопротивление истокового повторителя), а выходное — мало.
В эмиттерном повторителе используется схема включения транзистора с общим коллектором (ОК). То есть напряжение питания подаётся на коллектор, а выходной сигнал снимается с эмиттера. В результате чего образуется 100 % отрицательная обратная связь по напряжению, что позволяет значительно уменьшить нелинейные искажения, возникающие при работе. Следует также отметить, что фазы входного и выходного сигнала совпадают. Такая схема включения используется для построения входных усилителей, в случае если выходное сопротивление источника велико, и как буферный усилитель,а также в качестве выходных каскадов усилителей мощности.
Достоинства:
Большое входное сопротивление
Малое выходное сопротивление
Недостатки:
Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.
15. Хотя источники тока не столь известны, они не менее полезны и важны, чем источники напряжения. Источники тока представляют собой прекрасное средство для обеспечения смещения транзисторов, и кроме того, незаменимы в качестве активной нагрузки для усилительных каскадов с большим коэффициентом усиления и в качестве источников питания эмиттеров для дифференциальных усилителей. Источники тока необходимы для работы таких устройств, как интеграторы, генераторы пилообразного напряжения. В схемах усилителей и стабилизаторов они обеспечивают широкий диапазон напряжений.
16. Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) — объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с целью увеличения коэффициента усиления по току[2]. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.
Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, (иногда ошибочно называемого «супербета»[3], у мощных транзисторов (например — КТ825) ≈1000 и у маломощных транзисторов (типа КТ3102 и т. п.) ≈50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.
Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai pair), названное так в честь его изобретателя ДжорджаК. Шиклаи также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона[5]. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разной полярности(p-n-p и n-p-n). Пара Шиклаи ведет себя как n-p-n-транзистор c большим коэффициентом усиления. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.
Достоинства составного транзистора: Высокий коэффициент усиления по току. Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.
Недостатки составного транзистора: Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора
17. Токовое зеркало — генератор тока, управляемый током. Чаще всего выходной ток равен управляющему или отличается от него в целое число раз. Токовое зеркало – это схема, предназначенная для копирования через одно активное устройство, контролируя ток в другом активном устройстве цепи, сохраняя постоянный ток на выходе, независимо от нагрузки. "Копируемый" ток может быть и иногда является переменным током. Концептуально, идеальное токовое зеркало – это просто идеальный инвертируюший операционный усилитель, который также меняет направление тока, или это управляемый током источник тока .Токовое зеркало используется для смещения токов и питания активных нагрузок в цепях. Токовые зеркала на транзисторах чрезвычайно широко используются в аналоговых интегральных схемахблагодаря своей простоте (требуются всего два согласованных транзистора) и эффективности. Токовые зеркала обычно используются для того, чтобы «скопировать» один управляющий ток на множество каскадов, и тем самым задать их ток покоя.
19-20. Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия «перпендикулярного» току электрического поля, создаваемого входным сигналом на затвор.
Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных).
Схемы включения: Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).
На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение в усилительной технике.
Классификация: По физической структуре и механизму работы полевые транзисторы условно делят на 2 группы. Первую образуют транзисторы с управляющим р-n переходом, или переходом металл — полупроводник (барьер Шоттки), вторую — транзисторы с управлением посредством изолированного электрода (затвора), т. н. транзисторы МДП(металл — диэлектрик — полупроводник)
Области применения: широко используются в цифровых и аналоговых интегральных схемах. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет получить повышенную чистоту спектра излучаемых радиосигналов, уменьшить уровень помех и повысить надёжность радиопередатчиков.
27. Операционный усилитель – универсальный функциональный элемент, широко
используемый в современных схемах формирования и преобразования
информационных сигналов различного назначения как в аналоговой, так и в
цифровой технике.
Для достаточной устойчивости и выполнения математических операций над сигналами с высокой точностью реальный операционный усилитель должен обладать следующими свойствами:
-высоким коэффициентом усиления по напряжению, в том числе и по постоянному;
-малым напряжением смещения нуля;
-малыми входными токами;
-высоким входным и низким выходным сопротивлением;
-высоким коэффициентом ослабления синфазной составляющей (КОСС);
-амплитудно-частотной характеристикой с наклоном в области высоких частот -20дБ/дек.
Операционный усилитель должен быть усилителем постоянного тока (УПТ) с высоким коэффициентом усиления по напряжению и, следовательно, содержать несколько каскадов усиления напряжения. Как будет показано ниже, с ростом числа каскадов усиления напряжения увеличивается опасность нарушения устойчивости ОУ с обратными связями и усложняются цепи коррекции. Даже усилители с тремя каскадами усиления напряжения (например, 140УД2, 153УД1, 551УД1) имеют сложные схемы включения, и разработчики стараются их не применять. Это вызывает необходимость применения усилительных каскадов с очень высоким коэффициентом усиления по напряжению.
Блок-схема ОУ
Первый каскад определяет важнейшие точностные параметры ОУ, такие, как напряжение смещения нуля, коэффициент ослабления синфазной составляющей, входные токи и входное сопротивление, поэтому он выполняется по схеме дифференциального усилителя:
28. Коррекция частотной характеристики
Вследствие наличия паразитных емкостей и многокаскадной структуры
операционный усилитель по своим частотным свойствам аналогичен фильтру
нижних частот высокого порядка. Системы такого рода, имеющие большой
коэффициент усиления, при наличии обратной связи склонны к неустойчивости,
проявляющейся в том, что даже при отсутствии сигнала на входе системы, на
ее выходе существуют колебания относительно большой амплитуды. Устойчивость
ОУ с обратной связью удобно исследовать по его частотным характеристикам.
Полная частотная коррекция операционного усилителя гарантирует
достаточный запас устойчивости по фазе для резистивной отрицательной
обратной связи с любыми параметрами. Однако этот способ имеет тот
существенный недостаток, что ширина полосы пропускания усилителя,
охваченного обратной связью, обратно пропорциональна коэффициенту усиления
K. В комплексе мероприятий по обеспечению устойчивости схемы с операционным
усилителем (особенно быстродействующим) важное место занимает его
правильный монтаж. Проводники, соединяющие резисторы обратной связи с
инвертирующим входом усилителя, должны иметь минимальную длину. При
невыполнении этого правила на входе ОУ образуется паразитная емкость,
которая при наличии плоскостей заземления может составлять 0,4 пФ на
миллиметр проводника. Эта емкость совместно с резисторами обратной связи
образует дополнительное инерционное звено в петле обратной связи,
уменьшающее запас устойчивости по фазе. Некоторую компенсацию этого эффекта
дает включение конденсатора равной емкости между выходом ОУ и инвертирующим
входом.
29. Для снижения чувствительности операционного усилителя применяется отрицательная обратная связь (ООС), которая выполняется на резисторе. Резистор соединяет выход усилителя с инверсным входом. При увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на отрицательный вход усилителя, заставляя его понизить выходное напряжение. Чем меньше сопротивление резистора отрицательной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит хуже коэффициент усиления операционного усилителя. Значение резистора обратной связи R5 для типа микросхемы предложенной на схеме может быть в пределах от 10 килоом, до 1,5 мегаома. Отрицательная обратная связь делает график зависимости выходного напряжения от входного напряжения более пологим.
Если операционный усилитель используется для управления реле системы автоматики, или другой аппаратуры "не терпящей" частых перепадов напряжения, то для исключения частого переключения, или "дребезга" контактов, может использоваться не отрицательная, а положительная обратная связь (ПОС). В этом случае резистор обратной связи соединяет выход усилителя не с инверсным входом, а с прямым. Тогда, при увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на положительный вход усилителя, заставляя его ещё быстрее повысить выходное напряжение. При таком подключении, срабатывание, как на "включение", так и на "выключение" операционного усилителя происходит при большей разнице напряжений на входных делителях напряжения – разбалансировании измерительного моста, чем при отрицательной обратной связи. Характер переключения усилителя становится более "резким" - имеет более крутой фронт при "включении" и крутой спад при "выключении". Чем меньше сопротивление резистора положительной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит больше коэффициент усиления операционного усилителя. При положительной обратной связи (ПОС) появляется побочный эффект – "петля гистерезиса", при котором, включение усилителя происходит при большей разнице входных напряжений, а выключение – при значительно меньшей, по сравнению с усилителем с отрицательной обратной связью. Чем сильнее ПОС, тем петля гистерезиса "прямоугольнее". Такой вид обратной связи допускает значительный разброс температуры в системе автоматического регулирования температуры и не пригоден например, для инкубатора, у которого большой разброс температур не допустим.
30. Схема инвертирующего усилителя, охваченного параллельной ООС по напряжению:
ООС реализуется за счет соединения выхода усилителя со входом резистором R2.
На инвертирующем входе ОУ происходит суммирование токов. Поскольку входной ток ОУ i- = 0, то i1 = i2. Так как i1 = Uвх/R1, а i2 = -Uвых/R2, то . Ku = = -R2/R1. Знак "-" говорит о том, что происходит инверсия знака входного напряжения.
На рисунке (б) в цепь неинвертирующего входа включен резистор R3 для уменьшения влияния входных токов ОУ.
Входное сопротивление усилителя на низких частотах приблизительно равно Rвх.ос ≈ R1.
Выходное сопротивление Rвых.ос. существенно меньше Rвых собственно ОУ.
31. Неинвертирующий усилитель на ОУ
Схема неинвертирующего усилителя, охваченного последовательной ООС по напряжению:
ООС реализуется при помощи резисторов R1, R2.
Используя принятые ранее допущения для идеальной модели получим
Входное сопротивление: Rвх.ос → ∞
Выходное сопротивление: Rвых.ос → 0
Недостатком усиления является наличие на входах синфазного сигнала, равного Uвх.
32.Дифференцирующий усилитель
Поменяв местами R1 и C1 в интеграле, получим схему дифференцирующего усилителя:
По аналогии с интегрирующим усилителем запишем:
Ic = C·dUвх/dt, IR2 = -Uвых/R
Т.к. |Ic| = |-IR2|, то Uвых = - CR · dUвх/dt
τ = CR – постоянная дифференцирования.
Применение ОУ далеко не исчерпывается приведенными выше схемами.
33.
Схема интегратора, в которой в цепи ООС установлен конденсатор, показана на рисунке:
Пусть на вход подается прямоугольный импульс Uвх. На интервале t1...t2 амплитуда Uвх равна U. Так как входной ток ОУ равен нулю, то |iвх| = |-ic|, iвх = Uвх/R1, ic = C · dUвых/dt.
Uвх/R1 = C · dUвых/dt или
где Uвых(0) – напряжение на выходе (конденсаторе С) к моменту начала интегрирования (к моменту t1).
τ = R1 · C – постоянная времени интегрирования, т.е. время, в течение которого Uвых изменится на величину ΔUвых = U.
Таким образом выходное напряжение на интервале t1...t2 изменяется по линейному закону и представляет интеграл от входного напряжения. Постоянная времени должна быть такой, чтобы до конца интегрирования Uвых < Eпит.
37.Сумматор на операционном усилителе
риведенная схема суммирует сигналы от двух источников, но их может быть любое число. Для каждого отдельно взятого источника коэффициент передачи по напряжению равен 1.
Для соблюдения этого условия внутренние сопротивления источников сигнала должны быть значительно меньше R. На выходе усилителя мы получаем суммарный сигнал.
Потенциал инвертирующего входа практически равен потенциалу неинвертирующего входа, т.е. 0. Поэтому инвертирующий вход является виртуальной землей (нулем). Это дает возможность токам источников сигнала (Ic = Uг /R) независимо друг от друга втекать в эту точку и затем преобразовываться в выходное напряжение Uвых = Ic * R.
В этом сумматоре напряжения источника сигнала преобразуется в ток, затем этот ток преобразуется в выходное напряжение.