Структурні схеми оп.

Перший каскад зібрано за схемою диференційного підсилювача (ДП) з резистивним навантаженням (R_К1, R_К2) і маючого два виходи.

Мал. 70. Структурна схема ОП.

Другий каскад - підсилювач напруги ПН, виконаний за схемою диференційного підсилювача. Володіє значним коефіцієнтом підсилення.

Третій каскад - підсилювач амплітуди сигналу ПА. Складається з декількох каскадів з ОЕ, ОК, ОБ.

В ПА остаточно формується амплітуда вихідного сигналу. В ПА останній каскад виконаний по схемі з ОК. Загальний коефіцієнт підсилення ОП може досягати 100 тисяч і більше.

В ОП транзистори мають біполярну структуру n-p-n.

ОП другого покоління - двокаскадні з транзисторами p-n-p.

Мал. 71. Структурна схема ОП другого покоління.

Функції 1 та 2 каскаду поєднані в ДП.

Принципова схема оп типа 140уд1.

Схема включення:

Мал. 72. Схема ввімкнення оп типа 14оуд1.

1-й підсилюючий каскад - VT1 та VT2 з джерелом стабільного струму на транзистор VT3 з температурній компенсацією на транзисторі VT5 - повністю аналогічний схемі звичайного диференційного підсилювача з резистивним навантаженням. K_пU - малий (5-10).

2-й каскад - VT4-VT6 виконано за схемою диференційного підсилювача з симетричним входом та несиметричним виходом. K_пU - 100 і більше.

3-й каскад - вихідний VT7-VT9 з великим вхідним опором (порівняно з R_КЗ) і малим вихідним опором. Забезпечує отримання на навантаженні необхідної вихідної напруги.

Вихідний каскад є однотактним, працює в класі А. VT8 - схема зсуву рівня сигналу для отримання k_п>1.

Так як на VT8 з виходу ОП (емітерний повторювач на VT9) надається додатній зворотній зв’язок по струму (R11, R12), напруга якого для бази VT9 є паралельним, то вхідний опір всього каскаду збільшується, вихідний зменшується, а коефіцієнт підсилення емітерного повторювача може досягти 5.

Таким чином k_п ОП типу 140УД1 може досягати декількох тисяч.

Основні параметри оп.

Поділяються:

1. відносні;

2. параметри, маючі розмірність напруги, струму, потужності або частоти.

Відносні параметри:

1. коефіцієнт підсилення напруги k_пU;

2. коефіцієнт підсилення потужності k_пP;

3. коефіцієнт послаблення симфазних вхідних напруг

Параметри, маючі розмірність U, I, P.

1. max вхідна напруга U_вх.max.;

2. min вхідна напруга U_вх.min.;

3. max вихідна напруга U_вих.max.;

4. напруга джерела живлення ОП U_д.ж.;

5. Струм споживання;

6. Споживаєма потужність.

Частотні властивості ОП.

1. Нижня гранична частота f_Н (верхня гранична частота f_В­­­) полоси пропускання - найменше (найбільше) значення частоти, на котрій коефіцієнт підсилення зменшується на 3 дБ від значення на заданій частоті;

2. Полоса пропускання f - діапазон між нижньою та верхньою граничною частотами полоси пропускання;

3. Центральна полоса пропускання f_ц.

А також R_вх та R_вих відносно загального виводу ОП.

Лекція №18.

Вмикання операційних підсилювачів.

У залежності від умов подачі на вхід ОУ сигналу, а також з урахуванням підключення зовнішніх компонентів можна одержати що інвертує, що не інвертує диференціальне вмикання ОУ:

1. Вмикання, що інвертує, ОУ.

R2 - негативно зворотна зв'язок по напрузі.

Мал. 73. Інвертуюче ввімкнення ОП.

2. Вмикання, що не інвертує, в ОУ.

Напруга зворотної зв'язок що наймається з дільника R3, R4, пропорційно вихідній напрузі.

Мал. 74. Неінвертуюче ввімкнення ОП.

3. Вмикання ОУ з диференціальним входом являє собою сполучення що інвертують і схем , що не інвертують , і призначено, як і в диференціальному підсилювачі, для посилення різницевої напруги .

Коефіцієнт передачі ОУ з диференціальним входом дорівнює

.

Мал. 75. Ввімкнення ОП з диференційним входом.

іспит ОУ у вирішального аналогової техніка, апаратура опрацювання сигналів устрої , що радіо ізмеряють.

Типове застосування ОУ.

1. Суматор із багатьма входами.

Мал. 76. Суматор на базі ОП.

де

де

Масштабний підсилювач.

- Ця зміна масштабу електричного розміру по засобом множення вхідного сигналу на деякий постійний коефіцієнт.

Мал. 77. Масштабній підсилювач на базі ОП.

Рівень вихідної напруги (масштаб) установлюється співвідношенням опору Roc і R1.

2. Підсилювач , що інтегрує , (інтегратора).

• підсилювач , вихідна напруга котрого пропорційно інтегралу від вхідної напруги.

Roc заміняється на С.

Мал. 78. Інтегратор на базі ОП.

Під час перехідного процесу в ланцюзі R1, C підсилювач працює в лінійному режимі, що відповідає в процесі інтегрування.

якщо а при К_уи  

Uвх_=0

іс- повна негативна зворотна зв'язок.

R1C - постійна часу інтегратора.

Інтегратор може бути використаний для одержання напруги , що линейно змінює, що застосовується при проектуванні високоточних генераторів пилообразної напруги на ОУ.

3. Підсилювач , що диференціює , (диференциатор).

Мал. 79. диференціатор на базі ОП.

Тому що уся напруга джерела вхідного сигналу Uн практично прикладена до конденсатора , то розмір току, що протікає через конденсатор

т.до.

де R1C - постійна часу диференциатора. Тому що С може бути достатньо малої, диференциатор є підсилювачем високочастотних сигналів.

4. Підсилювач, що логарифмує.

Реалізується шляхом вмикання в ланцюг негативно зворотної зв'язок ОУ p-n переходу (діода).

Мал. 80. Логарифмуючий підсилювач на базі ОП.

Для ідеального ОУ IR=IД і .

З розрахункомом цього при маємо

відкіля

остаточно

де .

5. Компаратор напруги.

Компараторне вмикання ОУ використовується для порівняння напруги джерела сигналу Uн з опорним сигналом Uo.

Компараторний режим ОУ звичайно використовується без зовнішніх ланцюгів негативної зворотної зв'язок із подачею зрівнюючого сигнали на один або обидва входи підсилювача.

Для порівняння радіополярних вхідних напруг випробовується одновходовий компаратор, у якому досліджуваний і опорний сигнали надходять на вхід , що інвертує , ОУ.

Мал. 82. Часові діаграми компаратора.

У проміжку часу 0-t1 виконується нерівність тому Uвх>0 і напруга на виході компаратора

( напруга на вході , що інвертує , ОУ і його виході радиополярни). У момент часу t1 вхідної сигнал достигає граничного значення

а потім при t>t1 перевищує його, що відповідає наявності негативного потенціалу на вході , що інвертує , ОУ (Uвх<0); сопровождающемуся переключенням компаратора в інший стан, при якому . Нахил передатної характеристики визначається коефіцієнтом підсилення К_уи. Тому відсутність негативно зворотної зв'язок сприяє збільшенню швидкості переключення компаратора.

У двувходовому компаратору порівнювані сигнали надходять на обидва входи ОУ.

Мал. 83. Двувходовий компаратор на базі ОП.

Мал. 84. Часові діаграми двувходового компаратора.

При рівності вхідних напруг, вихідна напруга дорівнює 0.