- •34. Основные магнитные величины и законы электромагнитного поля.
- •35. Свойства и характеристики ферромагнитных материалов.
- •36. Применение закона полного тока для анализа и расчета магнитной цепи.
- •37. Расчет магнитной цепи с постоянной мдс.
- •38. Особенности расчета электромагнитных процессов в катушке с магнитопроводом и переменной мдс.
- •39. Потери в магнитопроводе при переменной мдс.
- •40. Схема замещения индуктивной катушки с ферромагнитным сердечником.
- •42. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
- •44. Схемы и группы соединения трехфазных трансформаторов.
- •45. Автотрансформатором.
- •43. Трансформация трехфазных токов и напряжений. Устройство трехфазного трансформатора.
- •46. Измерительные трансформаторы.
- •47. Назначение и устройство машин постоянного тока.
- •48. Работа машины постоянного тока в режиме генератора.
- •49. Работа машин постоянного тока режиме двигателя.
- •50. Механические характеристики двигателя постоянного тока.
- •51. Пуск в ход двигателя постоянного тока.
- •Прямой пуск
- •Пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений
- •Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
- •52. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока.
- •53. Устройство трехфазного асинхронного двигателя.
- •54. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.
- •55. Механические характеристики асинхронного двигателя.
- •56. Пуск в ход асинхронного двигателя.
- •57. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя.
- •58. Однофазные асинхронные двигатели. Устройство и принцип действия.
- •59. Синхронные машины. Назначение и устройство.
- •60. Работа синхронной машины в режиме генератора
- •61. Характеристики синхронных генераторов.
- •62. Работа синхронной машины в режиме двигателя.
- •63. Регулирование коэффициента мощности с помощью синхронного двигателя.
- •64. Пуск в ход синхронного двигателя.
- •65. Устройство и принцип действия шагового двигателя.
- •66. Устройство и принцип действия синхронно-реактивного двигателя.
- •67. Полупроводниковые резисторы. Характеристики, параметры, назначение.
- •68. Диоды. Основные свойства и характеристики.
- •70. Транзисторы униполярные (полевые). Основные свойства и характеристики.
- •72. Интегральные микросхемы.
- •73. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы.
- •74. Выпрямительные устройства.
- •75. Однофазные выпрямители.
- •76. Трехфазные выпрямители.
- •77. Управляемые выпрямители.
- •78. Тиристорные регуляторы напряжения.
- •79. Автономные инверторы.
- •80. Преобразователи частоты.
- •81. Усилительный каскад на биполярном транзисторе.
- •82. Режимы работы усилительного каскада и температурная стабилизация.
- •83. Многокаскадные усилители напряжения.
- •84. Усилители мощности.
- •85. Усилители постоянного тока. Дифференциальные каскады усиления. Общие сведения
- •5.2. Способы построения упт
- •5.3. Дифференциальные усилители
- •5.4. Схемы включения ду
- •5.5. Точностные параметры ду
- •86. Операционные усилители.
- •Обозначения
- •Основы функционирования Питание
- •Простейшее включение оу
- •Идеальный операционный усилитель
- •Простейший неинвертирующий усилитель на оу
- •Отличия реальных оу от идеального
- •Параметры по постоянному току
- •Параметры по переменному току
- •Нелинейные эффекты:
- •87. Электронные ключи.
- •Электронные ключи на биполярных транзисторах
- •Электронные ключи на полевых транзисторах
- •88. Основные логические операции и элементы их реализующие.
- •89. Триггеры.
- •Синхронные rs-триггеры
- •Явление метастабильности.
- •D триггеры, работающие по фронту.
- •90. Счетчики импульсов.
- •91. Регистры.
- •Параллельные регистры
- •92. Шифраторы. Дешифраторы.
- •93. Аналого-цифровые преобразователи.
- •94. Цифро-аналоговые преобразователи.
- •95. Микропроцессоры.
- •96. Микропроцессорные системы и микроЭвм.
- •Универсальные
- •Специализированные
- •Серверы
- •Рабочая станция
- •97. Магнитоэлектрические измерительные приборы.
- •98. Электромагнитные измерительные приборы.
- •99. Электродинамические измерительные приборы.
- •100. Измерение электрических токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии.
- •101. Измерение электрических напряжений.
- •102. Измерение электрических сопротивлений.
- •103. Измерение мощности и энергии в электрических цепях.
- •104. Мультиплексоры и демультиплексоры.
Основы функционирования Питание
В общем случае ОУ использует двуполярное питание, то есть источник питания имеет три вывода с потенциалами:
U+ (к нему подключается VS+)
0
U- (к нему подключается VS-)
Вывод источника питания с нулевым потенциалом непосредственно к ОУ обычно не подключается, но, как правило, является общей точкой схемы и используется для создания обратной связи. Поэтому часто вместо двуполярного используется более простое однополярное, а общая точка создаётся искусственно или совмещается с отрицательной шиной питания.
ОУ способны работать в широком диапазоне напряжений источников питания, типичное значение для ОУ общего применения от ±1,5 В до ±15 В при двуполярном питании (то есть U+=1,5…15 В, U-=-15…-1,5 В, допустим некоторый перекос). Далее вопросы питания ОУ будут рассмотрены подробнее.
Простейшее включение оу
Рассмотрим работу ОУ как отдельного дифференциального усилителя, то есть без включения в рассмотрение каких-либо внешних компонентов. В этом случае ОУ ведёт себя как обычный усилитель с дифференциальным входом, то есть поведение ОУ описывается следующим образом:
-
Vout=(V+−V−)⋅Gopenloop
(1)
здесь
Vout: напряжение на выходе
V+: напряжение на неинвертирующем входе
V−: напряжение на инвертирующем входе
Gopenloop: коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи
Все напряжения считаются относительно общей точки схемы. Рассматриваемый способ включения ОУ (без обратной связи) практически не используется[1] вследствие присущих ему серьёзных недостатков:
Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи Gopenloop нормируется в очень широких пределах и может изменяться в тысячи раз (зависит сильнее всего от частоты сигнала и температуры).
Коэффициент усиления очень велик (типичное значение 106 на постоянном токе) и не поддаётся регулировке.
Точка отсчёта входного и выходного напряжений не поддаются регулировке.
Идеальный операционный усилитель
Для того, чтобы рассматривать функционирование ОУ в режиме с обратной связью, необходимо вначале ввести понятие идеального операционного усилителя. Идеальный ОУ является физической абстракцией, то есть не может реально существовать, однако позволяет существенно упростить рассмотрение работы схем на ОУ благодаря использованию простых математических моделей.
Идеальный ОУ описывается формулой (1) и обладает следующими характеристиками:
Бесконечно большой коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи Gopenloop.[2]
Бесконечно большое входное сопротивление входов V- и V+. Другими словами, ток, протекающий через эти входы, равен нулю.
Нулевое выходное сопротивление выхода ОУ.
Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе ОУ.
Полоса пропускания: от постоянного тока до бесконечности.
Пункты 4 и 5 в действительности следуют из формулы (1), поскольку в нее не входят временны́е задержки и фазовые сдвиги. Из перечисленных условий следует свойство ОУ, упрощающее рассмотрение схем с его использованием:
Идеальный ОУ, охваченный отрицательной обратной связью, поддерживает одинаковое напряжение на своих входах [3][4]
То есть выполняется равенство:
-
V+−V−=0
(2)
Легко убедиться в справедливости равенства (2). Допустим, (2) нарушено — имеет место небольшая разность напряжений. Тогда входное дифференциальное напряжение, усиленное в ОУ, вызвало бы (вследствие бесконечного коэффициента усиления) бесконечно большое выходное напряжение, которое, в соответствии с определением ООС, ещё уменьшило бы разность входных напряжений. И так до тех пор, пока равенство (2) не будет выполнено. Заметим, что выходное напряжение может быть любым — оно определяется видом обратной связи и входным напряжением.