27. Операционные усилители

Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

Инвертирующий вход – Фаза на выходе не совпадает, неинвертирующий – совпадает.

Идеальный ОУ имеет бесконечно большое входное сопротивление, нулевое выходное сопротивление и бесконечно большой коэффициент усиления.

Параметры ОУ: смещение или напряжение сдвига нуля, входные токи смещения, разность входных токов, входное сопротивления, коэффициент ослабления синфазного сигнала, коэффициент шума, выходное напряжение и выходной ток, коэффициент усиления, полоса пропускания, скорость нарастания выходного напряжения, время установления выходного напряжения, время восстановления.

Специфические параметры: коэффициент усиления дифференциального сигнала Kд = Uвых /Uвх д (дифференциальный сигнал – напряжения между одним из входов и общей точкой системы);

коэффициент ослабления синфазного сигнала – Косл сф = Кд / Ксф (показывает, во сколько раз коэффициент передачи дифференциального сигнала больше коэффициента передачи синфазных сигналов), дифференциальное входное сопротивление (сопротивление со стороны любого входа при подключении другого к общей точке схемы).

28. Инвертирующий усилитель

29. Неинвертирующий усилитель

Данный ОУ имеет неинверт. вход, на кот. под-ся с-л от генератора тока, а с-л ОС под-ся на инвертир. вх.

В данном каскаде не всё вых.напр-е ч/з цепь ОС под-ся на вх. ус-ля.

Uoc=Uвых*R1/R1+Roc

Ток, протек-й в нагр. д. всегда огр-ся макс-м током вых-го каскада ОУ, а т.к. ОУ явл-ся идеальным ус-лем , то с-л ОС

Uoc=Uвх

Кu неинв=Uвых/Uвх=(R1+Roc)//R1=1+Roc/R1

Вх-е сопр-е: Rвх неинв=Rвх оу*Ku оу/Ku неинв [ГОм]

Rвх неинв оч. велико.

П овторитиель напр-я, созд-й на базе неинвертир. ус-ля явл-ся идеальным согласующим устр-ом, т.к. вх. сопр-е оч. велико, а вых-е-сост-ет единицы-десятки ОМ.

30. Применение ОУ для выполнения нелин. операций

Разностный (дифференциальный) усилитель

Uвых= Кu инв*Uвх1+ Кu неинв*Uвх1*R3/(R2+R3)

Логарифмический усилитель

Uвх/R=Iо(exp(Uвых/ -1)=> Uвых= *ln(Uвх/Io*R)= *(ln(Uвх)- ln(Io*R)). Из этого следует, что на выходе напряжения пропорциональна ln Uвх, а член ln(Io*R) – ошибка логарифмирования.

Интегратор

Uвх/R1=-C*dUвых/dt

32.Электронные ключи. Параметры и характеристики

Электронными ключами называют устройства, предназначенные для замыкания или размыкания электрических цепей под действием внешних управляющих сигналов. В бесконтактных электронных ключах используются нелинейные элементы: полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры. В отличие от механических переключателей электронные ключи обладают большим быстродействием и надежностью.

В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые.

Различают статический режим работы ключа, когда он находится в закрытом или открытом состоянии, и динамический режим, соответствующий переключению из закрытого состояния в открытое и наоборот. Каждый из режимов работы описывается определенным набором характеристик и параметров.

Динамический режим ключа описывается параметрами быстродействия, которые определяются скоростью переходных процессов, возникающих в устройстве при подаче на вход прямоугольного импульса (рис. 8.5). Быстродействие ключа определяется параметрами используемого активного элемента – транзистора, номинальных значений элементов схемы, характера и параметров нагрузки.

Различают следующие параметры быстродействия:

время задержки t_зд – интервал времени от момента подачи входного сигнала до момента, когда ток коллектора достигнет значения 0,1∙I_Кнас , определяется длит-тью заряда барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов БТ, t_зд часто называют временем задержки включения;

длительность фронта t_ф – интервал времени, в течение которого коллекторный ток нарастает от значения 0,1∙I_Кнас до 0,9∙I_Кнас определяется скоростью накопления носителей в базе;

время включения

время рассасывания t_рас – интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса до момента, когда ток коллектора уменьшается до 0,9I_{К нас}, определяется скоростью рассасывания избыточных носителей базы, t_рас часто называют временем задержки выключения;

длительность спада t_сп – интервал времени, в течение которого ток коллектора уменьшается от уровня 0,9I_{К нас} до уровня 0,1I_{К нас}, определяется скоростью рассасывания неосновных носителей базы и коллектора;

в ремя выключения

где I_{Б обр m} - амплитуда обратного тока базы в момент подачи на базу запирающего импульса.

31. Моделирование математических операций с помощью операционных усилителей

И нтегратор

Дифференциатор

Логарифмирование

Потенцирование

33. Ключ на БТ. Построение передаточной характеристики

Электронными ключами называют устройства, предназначенные для замыкания или размыкания электрических цепей под действием внешних управляющих сигналов. В бесконтактных электронных ключах используются нелинейные элементы: полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры. В отличие от механических переключателей электронные ключи обладают большим быстродействием и надежностью.

В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые.

Различают статический режим работы ключа, когда он находится в закрытом или открытом состоянии, и динамический режим, соответствующий переключению из закрытого состояния в открытое и наоборот. Каждый из режимов работы описывается определенным набором характеристик и параметров.

Параметры статического режима электронного ключа определяются

е го передаточной характеристикой, которая устанавливает зависимость выходного напряжения от входного Uвых = f(Uвх).

передаточная характеристика – на рис. 8.1.

В транзисторном ключе два его устойчивых состояния (разомкнутое и замкнутое) соответствуют пологим участкам передаточной характеристики, ограниченным точками А и В. На пологом участке (ограниченном точкой А и соответствующем малым входным напряжениям U_вх< U⁰_пор) ключ разомкнут, транзистор закрыт или находится в режиме отсечки, и на нем падает большое напряжение – напряжение логической единицы U¹_вых . При относительно большом входном напряжении U_вх>U¹_пор , соответствующем другому пологому участку, ограниченному точкой В, ключ замкнут, транзистор открыт и насыщен, выходное напряжение U⁰_вых мало. Участок передаточной характеристики между точками А и В соответствует работе транзистора в активном режиме.