Основы РЭА_лекция 6-тезисы
.docОсновы РЭА, Флёров А.Н, 2013
Лекция №6 тезисы
Операционный усилитель
Рис.6.1
СДК – симметричный дифференциальный каскад;
НДК – несимметричный дифференциальный каскад;
УМ – усилитель мощности.
Uвых=К(Uвх+-Uвх-) (6.1)
Требуется:
- очень большой коэффициент усиления;
- большое входное сопротивление;
- малое выходное сопротивление.
Рис.6.2 Дифференциальный каскад
Основной характеристикой ОУ является амплитудная характеристика
Рис.6.3 Амплитудная характеристика - зависимость Uвых и Uвх.
рабочий участок характеристики (в режиме усиления) – линейный.
Пример: 140УД7
Еп = +-12В
Iп =8 мА
Ку=35 103
Uсм = 5 мВ
Косл.синф.сигн. =80дб
Rвх=300кОм
Rвых=200Ом
Свойства операционного усилителя меняются за счёт введения обратной связи.
Основные схемы включения операционного усилителя
Две схемы включения: инвертирующая и неинвертирующая
Рис.6.4 Схемы включения ОУ
Неинвертирующая схема включения
(6.2)
Rвх (6.3)
Частный случай неинвертирующей схемы
Рис.6.5 - повторитель напряжений не инвертирует, но усиливает по току и мощности.
Инвертирующая схема включения
(6.4)
Rвх = R1 (6.5)
Рис.6.6 К2< К1, Амплитудная характеристика зависит от глубины ООС
Функциональные звенья на операционных усилителях
Сумматор напряжений, вычитатель, интегратор, дифференциатор, логарифмический
усилитель, антилогарифмический усилитель и пр.
-
Инвертирующий сумматор
Рис.6.7
Uвых= -(U1+U2+U3+…)R2/R1 (6.7)
-
Неинвертирующий сумматор
Рис.6.8
Uвых= (U1+U2+U3+…)(R2+R1)/R1 (6.8)
-
Вычитатель напряжений
Рис.6.9
Uвых= (U2-U1) (6.9)
-
Интегратор (дифференциатор)
Рис.6.10
К(р)= -Z2(p)/Z1(p) (6.10)
Рис.6.11 Интегратор
К(р)= -1/pRC T=RC (6.11)
Рис.6.12 Дифференциатор
К(р)= -pRC = pT (6.12)
-Логарифмический усилитель (обратная связь нелинейна)
Рис.6.13 Логарифмический усилитель
Iд=Io exp(Uвх/т -1) ~ Io exp (Uвх/т) (6.13)
Ioc (Iд) = - Iвх (6.14)
Io exp(Uвых/т)=-Uвх/R (6.15)
ln Uвх = ln R Io + Uвых/т
Uвых = -т(ln Uвх+ ln R Io)~ -т ln Uвх (6.16)
т – температурный потенциал, 26 мВ
6. Антилогарифмический усилитель
Рис.6.14 Антилогарифмический усилитель
Uвых=Io exp(Uвх/т) (6.17)
7. Умножение и деление
Рис. 6.15 Умножение и деление
8. Возведение в степень
Рис.6.16 Возведение в степень
9. Решение ДУ и ИУ
Аналоговая ЭВМ
Компаратор напряжений
Рис.6.17 Компаратор напряжений
Кус >10000
Uвх=Uоп-Uc=1мВ; Кус >10000; Uвых=10В (6.18)
Рис.6.18 рабочий участок - нелинейный
При /Uвх - Uоп / > Uгр Uвх=+- Uвыхmax (6.19)
Или Uвх > Uоп Uвых=-Eп
Uвх < Uоп Uвых=+Eп (6.20)
При Ку Uгр= Uвыхmax/ Ку (6.21)
Пример: Uвыхmax =10в, Ку=104, Uгр=1мв
Рис.6.19 Ограничение синусоидального сигнала