Главная » Начинающим
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Практическое применение операционных усилителей. Часть первая.

В этой статье мы обсудим некоторые аспекты практического применения операционных усилителей в повседневной жизни радиолюбителя.
Не растекаясь мыслею по древу и не вдаваясь в дремучие теоретические основы работы вышеозначенного усилителя, давайте все же обозначим некоторые основные термины и понятия, с которыми нам предстоит столкнуться в дальнейшем.
Итак - операционный усилитель. Далее будем называть его ОУ, а то очень лень писать каждый раз полностью.
На принципиальных схемах, чаще всего, он обозначается следующим образом:

ОН

На рисунке обозначены три самых главных вывода ОУ - два входа и выход. Разумеется, есть еще выводы питания и иногда выводы частотной коррекции, хотя последнее встречается все реже - у большинства современных ОУ она встроенная. Два входа ОУ - Инвертирующий и Неинвертирующий названы так по присущим им свойствам. Если подать сигнал на Инвертирующий вход, то на выходе мы получим инвертированный сигнал, то бишь сдвинутый по фазе на 180 градусов - зеркальный; если же подать сигнал на Неинвертирующий вход, то на выходе мы получим фазово не измененный сигнал.

Так же как и основных выводов, основных свойств ОУ тоже три - можно назвать их ТриО (или ООО - кому как нравится): Очень высокое сопротивление входа, Очень высокий коэффициент усиления (10000 и более), Очень низкое сопротивление выхода. Еще один очень важный параметр ОУ называется скорость нарастания напряжения на выходе (slew rate на буржуинском). Обозначает он фактически быстродействие данного ОУ - как быстро он сможет изменить напряжение на выходе при изменение оного на входе.
Измеряется этот параметр в вольтах в секунду (В/сек).
Этот параметр важен прежде всего для товарищей, конструирующих УЗЧ, поскольку, если ОУ недостаточно быстрый, то он не будет успевать за входным напряжением на высоких частотах и возникнут изрядные нелинейные искажения. У большинства современных ОУ общего назначения скорость нарастания сигнала от 10В/мксек и выше. У быстродействующих ОУ этот параметр может достигать значения 1000В/мксек.
Оценить - подходит ли тот или иной ОУ для ваших целей по скорости нарастания сигнала можно по формуле:

Формула

где, fmax - частота синусоидального сигнала, Vmax - скорость нарастания сигнала, Uвых - максимальное выходное напряжение.
Ну да не будем больше тянуть кота за хвост - приступим к главной задаче этого опуса - куда, собственно, эти клевые штуки можно воткнуть и что из этого можно получить.

Первая схема включения ОУ - инвертирующий усилитель.

Инвертирующий усилитель

Наиболее популярная и часто встречающаяся схема усилителя на ОУ. Входной сигнал подается на инвертирующий вход, а неинвертирующий вход подключается к общему проводу.
Коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2 и считается по формуле:

Формула

Почему "минус"? Потому что, как мы помним, в инвертирующем усилителе фаза выходного сигнала "зеркальна" фазе входного.
Входное сопротивление определяется резистором R1. Ежели его сопротивление, например 100кОм, то и входное сопротивление усилителя будет 100кОм.

Следующая схема - инвертирующий усилитель с повышенным входным сопротивлением.
Предыдущая схема всем хороша, за исключением одного нюанса - соотношение входного сопротивления и коэффициента усиления может не подойти для реализации какого-либо специфического проекта. Ведь что получается - допустим, нам нужен усилитель с К=100. Тогда, исходя из того, что значения резисторов должны быть в разумных пределах берем R2=1Мом, а R1=10кОм. То есть, входное сопротивление усилителя будет равным 10 кОм, что в некоторых случаях недостаточно.
В этих самых случая можно применить следующую схему:

Инвертирующий усилитель

В данном случае, коэффициент усиления считается по следующей формуле:

Формула

То есть, при том же коэффициенте усиление сопротивление R1 можно увеличить, а значит и повысить входное сопротивление усилителя.

Едем дальше - неинвертирующий усилитель.
Выглядит он следующим образом:

Неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления определяется так:

Формула

В данном случае, как видите, никаких минусов нет - фаза сигнала на входе и на выходе совпадает.
Основное отличие от инвертирующего усилителя заключается в повышенном входном сопротивлении, которое может достигать 10Мом и выше.
Если при реализации данной схемы в практических конструкциях, необходимо предусмотреть развязку с предыдущими каскадами по постоянному току - установить разделительный конденсатор, то нужно между входом ОУ и общим проводом включить резистор сопротивлением около 100кОм, как показано на рисунке.

Неинвертирующий усилитель

Если этого не сделать, то ОУ перевозбудится и ничего дельного вы от него не получите. Ну кроме половины питания на выходе.

Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления.

Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления

Примем R1=R2=R3=R. И введем некую переменную А, которая может принимать значения от 1 до 0 в зависимости от поворота движка переменного резистора R3.
Тогда коэффициент усиления можно определить так:
K=2A-1
Входное сопротивление практически не зависит от положения движка переменного резистора.
Так, с усилителями разобрались - дальше у нас по плану - фильтры.

Источник: www.radiokot.ru

none Опубликована: 2006 г. 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.4 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (10) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Ego #
Для инвертирующего усилителя с повышенным входным сопротивлением приведена неправильная формула коэффициента усиления. Правильно так: K=-(R2R3+R2R4+R3R4)/R1R4
Расчеты проверены двумя разными методами и в WorkBench'е.
Ответить
0
Андрей #
Для инвертирующего усилителя с повышенным входным сопротивлением приведена неправильная формула коэфициента усиления. Правильно так: K=-(R2R3+R2R4+R3R4)/R1R4





Расчеты проверены двумя разными методами и в WorkBench'е.



Ну да, а то по приведенной в тексте формуле при R2 равном нулю, коэффициент усиления равен нулю. Но это же не так.
Ответить
0
Игорь #
Правильно так: K=-(R2R3+R2R4+R3R4)/R1(R4+R2)
Ответить
0
Himan #
Правильно как у Ego
Ответить
0
Himan #
Формула автора статьи верна для случая, когда сопротивления R3, R4 намного меньше сопротивления R2...
Ответить
0
Алексей #
Как определить расположение инвертирующего и не инвертирующего входов дифференциального каскада?
Ответить
0
Михаил #
Недопонимаю в самом начале статьи. Было сказано, что у операционного усилителя очень большое входное сопротивление. Далее разбирается инвертирующий усилитель, на входе которого резистор R1, и говорится, что сопротивление этого резистора определяет входное сопротивление? Допустим поставлю я резистор сопротивлением 10 Ом, следовательно входное сопротивление усилителя 10 Ом?
Ответить
0
Bredov-IV #
Дело в том, что входное сопротивление у ОУ очень большое ТОЛЬКО В ТОМ СЛУЧАЕ, КОГДА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НЕТ. А, если он охвачен глубокой ООС, смотри главное правило: ОУ стремится уравнять потенциалы на своих входах. То есть, попросту говоря, сопротивление между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ равно нулю. Поэтому, если неинвертирующий засажен на землю, то сопротивление между инвертирующим и землёй нулевое. Поэтому входное сопротивление равно R1+0, то есть R1. И, если R1=10 Ом, Rвх тоже равно 10 Ом.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Набор начинающего радиолюбителя
Набор начинающего радиолюбителя
Модуль радиореле на 4 канала LC-измеритель LC100-A
вверх