Генератор тока на операционном усилителе: Источники тока на операционных усилителях, схемы и расчёты — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Источники тока на операционных усилителях, схемы и расчёты

Схемы генераторов тока, управляемых напряжением, на ОУ и выходными
каскадами на биполярных и полевых транзисторах.

Продолжаем наш тематический вечер, посвящённый схемотехническим исследованиям генераторов стабильного тока, источников тока и иже с ними — стабилизаторов тока.
В повестке дня сегодняшнего радиолюбительского заседания обозначены следующие мероприятия: викторина «Угадай радиодетальку», а также обсуждение схемы источника (генератора) тока, выполненного на интегральном операционном усилителе (ОУ в простонародье).

Базовые схемы генераторов тока на операционных усилителях мы бегло рассмотрели на предыдущей странице вместе с транзисторными источниками. Повторим пройденный материал.

Рис.1

Генераторы тока, изображённые на Рис.

1, (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) — вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам.
Ток через нагрузку с достаточно высокой точностью описывается формулой I_н≈ U_вх/R1.
При включении в качестве Rн конденсатора, приведённые схемы широким фронтом эксплуатируются в формирователях треугольного и пилообразного напряжений.
В отдельных случаях существенным недостатком источников тока, изображённых на Рис.1, является «плавающая», т.е. не подключённая никаким боком к земле или питанию нагрузка. К тому же, по большей части, операционный усилитель не может обеспечить значительных величин токов, поступающих в нагрузку.

Рассмотрим схемы источников тока на ОУ, не имеющих этих недостатков.
Как правило, для получения устойчивого положительного результата, к операционному усилителю присовокупляется дополнительный выходной каскад на биполярном или полевом транзисторе.

Рис.2

На Рис.2 приведены схемы генераторов тока на ОУ с выходными каскадами на биполярном, либо полевом транзисторе и нагрузкой, подключаемой к шине питания.
Пренебрегая входным током ОУ и конечным коэффициентом усиления транзистора, выходной ток составит всё ту же величину I

н≈ U_вх/R1.
На самом деле, коэффициент усиления биполярного транзистора имеет конечное значение, а полная формула тока нагрузки выглядит следующим образом I_н= U_вх×β/[R1(1+β)].
Это обуславливает некоторую нестабильность выходного тока при изменении сопротивления нагрузки за счёт проявления эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на величину коэффициента передачи тока транзистора).
Проявления этой нестабильности можно уменьшить, если в качестве биполярного транзистора использовать составной транзистор, либо применяя полевой транзистор.
Особенность схем источников тока, показанных на Рис.2, состоит в том, что нагрузка подключается к шине питания.

Рис.3

На Рис.3 приведены источники тока с заземлённой нагрузкой.
Выходной ток здесь описывается уже несколько другой формулой: I_н≈ (Еп-U_вх)/R1.
Подобная зависимость выходного тока от управляющего напряжения не всегда удобна в практических разработках, поэтому для устранения этого недостатка к схеме можно присовокупить дополнительный преобразователь уровня.

Рис.4

Здесь первый операционник с транзистором n-p-n структуры служит для преобразования уровня входного управляющего напряжения Uвх в значение Eп-Uвх.
Rпр1 и Rпр2, как правило, выбираются одного номинала, величина которого рассчитывается, исходя из входного сопротивления второго ОУ, а также из соображений приемлемого быстродействия при работе источника тока в динамическом режиме (т.е. при подаче на вход импульсного сигнала управления).
Ну и ясен шпунтубель, что всё наше усердие было направлено на получение удобной зависимости I_н≈ U_вх/R1, а для повышения выходного сопротивления источника тока вместо простого биполярного выходного транзистора следует включить составной или полевой транзистор.

Как разработать прецизионный источник тока на операционных усилителях

Добавлено 17 ноября 2020 в 06:55

Сохранить или поделиться

В данной статье обсуждается схема источника тока, управляемого напряжением, для которой требуются всего два операционных усилителя и несколько резисторов.

В теории цепей источники напряжения и источники тока одинаково идеальны и одинаково просты в реализации. Вы просто рисуете круг, а затем добавляете знаки плюс и минус для напряжения или стрелку для тока. Теперь у вас есть элемент схемы, который генерирует заданное напряжение во всех условиях или обеспечивает заданный ток во всех условиях.

В реальной жизни источники не идеальны, и, кроме того, приблизиться к теоретическому источнику напряжения значительно проще, чем к теоретическому источнику тока. Источники напряжения бывают простыми, такими как аккумулятор, стабилитрон или резистивный делитель напряжения в сочетании с буфером.

Источники тока, напротив, обычно требуют некоторой продуманной схемы и большего внимания к деталям своей работы.

Архитектуры источников тока

Для создания источника тока существуют различные способы. Прежде чем мы рассмотрим схему с двумя операционными усилителями, давайте кратко рассмотрим некоторые другие варианты. Вы можете узнать обо всех них подробнее, кликнув на соответствующие ссылки.

Первый интересный подход – использовать стабилизатор напряжения в качестве стабилизатора тока:

Рисунок 1 – Схема применения LT3085, взята из технического описания LT3085

Другой вариант – схема на основе усилителя, которую я обсуждал в предыдущей статье о том, как разработать простой, управляемый напряжением, двунаправленный источник тока. Схема на основе усилителя отдаленно напоминает схему с двумя операционными усилителями, но один из усилителей представляет собой не операционный усилитель, а измерительный (инструментальный усилитель).

Рисунок 2 – Схема источника тока, управляемого напряжением. взята из технического описания LT1102

Наконец, у нас есть источник тока Хауленда, который был тщательно проанализирован в статье, написанной доктором Серджио Франко.

Рисунок 3 – Схема источника тока Хауленда

Схема с двумя операционными усилителями

Я нашел эту схему, которая описывается как «прецизионный источник ток», в старой заметке к применению от Analog Devices. Она производит ток на двунаправленном выходе, прямо пропорциональный входному напряжению.

Ниже показана принципиальная схема:

Рисунок 4 – Схема прецизионного источника тока

В этой схеме мне нравятся несколько вещей. Во-первых, необходимы только два типа компонентов: операционные усилители и резисторы.

Во-вторых, используются операционные усилители одинаковой модели. В этой схеме используются два операционных усилителя, тогда как в источнике Хауленда используется только один. Но тот факт, что оба операционных усилителя могут быть одной модели, является преимуществом, потому что вы можете использовать микросхему с двумя операционными усилителями и тем самым минимизировать любые расходы (дополнительная стоимость и место на плате) для второго операционного усилителя.

В-третьих, четыре из пяти резисторов (R2, R3, R4, R5) могут иметь одинаковые номиналы, и тогда коэффициент усиления по отношению тока к напряжению регулируется только одним резистором (R1). Номинал R2–R5 не является критическим, и поэтому вы можете адаптировать схему к компонентам, которые у вас уже есть в лаборатории. Однако имейте в виду, что резисторы более высокой точности будут давать в результате более точный источник тока.

В-четвертых, входное напряжение дифференциальное. Это дает вам некоторую гибкость в том, как вы подаете управляющее напряжение, и это позволяет вам использовать возможности двунаправленного выхода тока схемы без необходимости генерировать управляющее напряжение, которое находится ниже уровня земли.

Основы работы источника тока с двумя операционными усилителями

Чтобы проанализировать источник тока на двух операционных усилителях, мы будем использовать его реализацию в LTspice.

Рисунок 5 – Источник тока на двух операционных усилителях. Схема LTspice

Здесь я использую «идеальный однополюсный операционный усилитель» из LTspice. Сначала я попробовал это с OP-77, но симуляция не прошла должным образом. Возможно, возникла проблема с макромоделью OP-77, потому что у меня есть другая версия схемы, в которой используется операционный усилитель LT1001A, и она моделируется правильно.

Схемы источника постоянного тока обычно полагаются на некоторый тип обратной связи, который заставляет источник напряжения вырабатывать заданный ток независимо от сопротивления нагрузки (простой пример этого вы можете увидеть в управляемом напряжением светодиодном драйвере).

В источнике тока с двумя операционными усилителями U1 усиливает дифференциальное управляющее напряжение, а U2 сконфигурирован как повторитель напряжения, который измеряет напряжение на нагрузке и подает его обратно на входной каскад.

Показанная выше конфигурация источников напряжения создает дифференциальное входное напряжение, которое изменяется от +250 мВ до –250 мВ. Согласно уравнению, приведенному в примечании к применению, выходной ток должен изменяться от 2,5 мА до –2,5 мА, поскольку A_V = 1 и R1 = 100 Ом, и это именно то, что мы наблюдаем:

Рисунок 6 – Зависимость выходного тока от входного дифференциального напряжения

Одна вещь, на которую вам нужно обратить внимание в этой схеме, – это выходное напряжение U1. Весь ток нагрузки исходит от U1. Если пренебречь очень небольшими токами, которые протекают через резистор обратной связи R4 и на неинвертирующий вход U2, напряжение на выходе U1 будет равно I_вых, умноженному на сумму сопротивления нагрузки и сопротивления R1.

$V_{вых,U1}\approx \left(R_{нагр}+R1\right)I_{вых}$

Это напряжение может легко превысить то, что фактически может генерировать выходной каскад операционного усилителя, особенно если вы используете шины ±3 В или ±5 В, а не аналоговые напряжения питания ±12 В или ±15 В, которые, как я полагаю, раньше были более распространены.

Из-за этого ограничения я бы сказал, что источник тока с двумя операционными усилителями является подходящим выбором для приложений с низким сопротивлением нагрузки и/или небольшими выходными токами.

Заключение

Мы кратко рассмотрели схему двунаправленного источника тока, которая имеет разумные требования к перечню элементов и включает в себя входной каскад дифференциального управляющего напряжения. В следующей статье мы будем использовать LTspice для более подробного анализа производительности этой схемы.

Связанная информация

Оригинал статьи:

Схемы на операционных усилителях.

Продолжаем разбираться с работой операционных усилителей и сегодня мы рассмотрим ряд схем на ОУ и разберемся, как они работают. Вот, кстати, первая статья про операционники, обязательно посмотрите – ссылка.

Сразу же переходим к делу, и первой схемой, которую мы рассмотрим будет схемка, позволяющая либо передать сигнал на выход без изменений, либо инвертировать его. В предыдущей статье мы обсуждали принцип работы инвертора и повторителя, а сейчас совместим их в одно устройство 🙂

Давайте разберемся, как это устройство работает. Пусть переключатель находится в режиме инвертора. Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение: U_+ = 0\medspace В. А значит и U_- = 0\medspace В. Определим, какое напряжение будет на выходе. При таком положении переключателя мы получаем обычный инвертирующий усилитель, а для него:

U_{вых} = -\frac{R}{R}\medspace U_{вх} = -U_{вх}

Получается, схема работает как инвертор. Пусть теперь переключатель в режиме повторителя. Тогда на неинвертирующем входе U_+ = U_{вх}. Соответственно, и U_- = U_{вх}. Вход операционного усилителя ток не потребляет, тогда определим, какой ток протекает по цепи вход – R – R – выход:

I = \frac{U_-\medspace-\medspace U_{вх}}{R} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_-}{R} => \frac{ U_{вх}\medspace-\medspace U_{вх}}{R} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_{вх}}{R}

Получаем, что U_{вых}\medspace-\medspace U_{вх} = 0, то есть сигнал на выходе повторяет сигнал на входе. Что и требовалось доказать 🙂 С этим разобрались, двигаемся дальше.

На ОУ можно сделать неплохой источник тока для заземленной нагрузки. Для этого необходимо включить в цепь транзистор следующим образом:

В этой схеме на резисторе R_4 из-за обратной связи будет падать напряжение, равное (U_{Vcc}\medspace-\medspace U_{вх}). Соответственно, эмиттерный ток транзистора равен: I_э = \frac{U_{Vcc}\medspace-\medspace U_{вх}}{R_4}. Вот и получается, что падение напряжения на резисторе порождает эмиттерный ток, который в свою очередь порождает ток в цепи коллектора, то есть выходной ток.

Теперь у нас на очереди схема дифференциального усилителя. Что это вообще такое? А это такое устройство, напряжение на выходе которого пропорционально разности напряжений на входах. Вот схема:

Давайте разбираться! Подадим на вход 1 напряжение U_1, а на вход 2 – U_2. Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение:

U_+ = U_2\frac{R_2}{R_1 + R_2}

На инвертирующем входе будет точно такое же значение напряжения. Запишем выражения для тока , протекающего по цепи выход – R_2 – R_1 – вход 1:

I = \frac{U_-\medspace-\medspace U_1}{R_1} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_1}{R_1 + R_2}

Из этих выражений легко получаем значение выходного напряжения:

U_{вых} = \frac{R_2}{R_1}\medspace (U_2\medspace-\medspace U_1)

Получаем дифференциальный усилитель 🙂 Напряжение на выходе пропорционально разности напряжений на его входах.

Ну и еще одну схему давайте сегодня рассмотрим – так называемый суммирующий усилитель. Его работа заключается в том, что напряжение на выходе равно сумме напряжений на входе. Как это реализовать? Да очень просто:

На неинвертирующем входе у нас U_+ = 0, значит и U_- = 0. Все как и в предыдущих схемах. Снова запишем выражение для протекающего тока:

\frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_-}{R} = -(\frac{U_1}{R}+\frac{U_2}{R}+\frac{U_3}{R})

Вот и получаем: U_{вых} = -(U_1 + U_2 + U_3). Получили суммирование? Получили! Значит все правильно, суммирующий усилитель суммирует 🙂

Итак, мы рассмотрели ряд практических схем на операционном усилителе, и на этом и заканчиваем сегодняшнее обсуждение, до новых статей!

Новые поступления — 5

Новые поступления.

1. Схема двухтактного LC генератора (пуш-пул) на базе управляемых стабилизаторов тока.

2. Выравнивание выходных сопротивлений для каждого полупериода сигнала в схеме транзисторах одинаковой структуры
(выходное сопротивление верхнего транзистора меньше, чем выходное сопротивление нижнего транзистора).

3. Генератор синусоидального сигнала на основе моста Вина-Робертсона.

4. Кварцевый генератор на операционном усилителе.

5. Схема частотного детектора с обратной связью.

6. Использование интегрального стабилизатора напряжения LM317T в качестве телеграфного передатчика (CW).

7. Кварцевый генератор с большим диапазоном перестройки частоты (увод частоты с помощью варикапа).

8. Схема двухтактного ёмкостно-индуктивного генератора на двух транзисторах одинаковой структуры.

9. Источник тока, управляемый напряжением, с инверсией сигнала.

10. Частотный детектор без индуктивных элементов на основе кварцевых резонаторов.

11. Кварцевый дискриминатор (частотный детектор).

12. Пассивный фазовый дискриминатор частотно модулированных сигналов.

13. Детектор ЧМ сигналов для промежуточной частоты 465 кГц.

14. Мостовая схема RC генератора на операционных усилителях.

15. Использование моста Вина в схеме режекторного фильтра.

16. Предотвращение самовозбуждения операционного усилителя путём компенсации ёмкостной нагрузки для увеличения запаса по фазе.

17. Режекторный фильтр на основе одинарного Т-образного RC моста.

18. Двойной Т-образный мост в схеме режекторного фильтра.

19. Мостовое дифференциальное звено в схеме фильтра-пробки с возможностью подстройки.

20. Фильтр — пробка на основе двойного Т-образного моста.

21. Активный режекторный фильтр, выполненный на двух операционных усилителях.

22. Применение моста Вина — Робинсона в схеме режекторный фильта.

23. Режекторный фильтр на трёх ОУ.

24. Заградительный фильтр с возможностью перестройки по частоте.

25. Перестраиваемый заградительный фильтр.

26. Вольтметр переменного тока с линейной шкалой на транзисторах.

2.6. Применение генераторов . Самоучитель по радиоэлектронике

2.6.1. Генератор тока

Генератор тока — это устройство, обеспечивающее нужный ток (по возможности точно задаваемый и стабилизированный) в нагрузке с переменным сопротивлением. Среди областей его применения можно отметить перезаряд батареи, введение тока с медицинскими целями или электролиз химического раствора. В промышленности генераторы тока находят широкое применение для передачи информации, получаемой при измерении различных физических величин.

Есть несколько способов построения генератора тока, в том числе с применением специализированных схем. В простых схемах, представленных на рис. 2.32, используются стандартные компоненты (транзистор или операционный усилитель), но качество их работы заслуживает высокой оценки.

При проектировании генератора тока сначала следует определить верхний предел изменения сопротивления нагрузки, от которого зависит требуемое напряжение источника питания. Например, чтобы получить ток 10 мА через резистор 100 Ом, необходимо напряжение не менее 1 В. Если сопротивление увеличивается до 1000 Ом, потребуется уже 10 В и т. д. Генератор, работающий при напряжении питания 24 В, сможет обеспечить ток 10 мА при коротком замыкании на выходе или при подключении резистора с максимальным сопротивлением 2,4 кОм.

Рис. 2.32. Генератор тока на транзисторе (а) и на операционном усилителе (б)

2.6.2. Генератор, управляемый напряжением

Генератор, управляемый напряжением (ГУН), представляет собой устройство, которое вырабатывает сигнал синусоидальной или прямоугольной формы. Он применяется в различных областях, например в системах ФАПЧ. В классическом RC-генераторе частота варьируется за счет изменения емкости или сопротивления электронным способом или вручную (например, с помощью потенциометра). Автоматическая регулировка на основе цифровой или аналоговой обработки сигнала является довольно сложной задачей. Ее решение облегчается при использовании специализированных микросхем, например CD4046 или NE567.

Два других варианта управляемых генераторов приведены ниже. На рис. 2.33а представлен классический мультивибратор, у которого частота генератора определяется параметрами RC-цепи. Для управления частотой использован фоторезистор, сопротивление которого зависит от освещенности и изменяется путем варьирования напряжения на лампочке накаливания. Достоинством устройства является полная развязка цепи управления и генератора.

На рис. 2.33б показан фрагмент схемы ГУН на базе микроконтроллера. На выходе формируется последовательность стандартных импульсов с частотой, заданной программным способом (как в случае аналого-цифрового преобразователя). Эта последовательность поступает на интегрирующую RC-цепочку, которая преобразует ее в постоянное напряжение, зависящее от частоты. Оно подается на один из входов операционного усилителя и сравнивается с поданным на второй вход управляющим напряжением. Разностный сигнал используется микроконтроллером для программного задания частоты, соответствующей уровню управляющего сигнала.

Рис. 2.33. Схемы ГУН на базе фоторезистора (а) и микроконтроллера (б)

2.6.3. Генератор напряжения с двоичным управлением

Иногда в цифровом устройстве нужно получить плавно изменяющееся напряжение, при этом высокая точность не требуется. Посредством такого напряжения можно, например, управлять устройством, предназначенным для постепенного зажигания ламп, или обеспечить плавное увеличение скорости вращения двигателя до максимального значения. Получить изменение потенциала в заданных пределах удастся и без помощи цифро-аналогового преобразователя. Простая схема, представленная на рис. 2.34а, может выполнить эту функцию.

Принцип работы состоит в управлении зарядом и разрядом конденсатора через резисторы, поочередно подключаемые к нему с помощью двух выключателей. Если выключатель S1 замкнут, то конденсатор С1 будет медленно заряжаться через резистор R1 до напряжения питания Ucc. Если он разомкнут, конденсатор будет поддерживать на своих выводах напряжение, до которого он был заряжен (при условии незначительного саморазряда). Когда замкнут выключатель S2, конденсатор С1 будет разряжаться через резистор R2. Скоростью нарастания и снижения напряжения можно управлять, варьируя величины R1 и R2.

Напряжение с конденсатора обычно подается на буферный каскад с высоким входным сопротивлением. При необходимости оно дополнительно усиливается и используется для выполнения требуемой функции. Для практической реализации схемы остается выбрать тип выключателей: речь может идти о контактах реле, дискретных транзисторах (рис. 2.34б) или микросхеме (например, CD4016, которая содержит четыре ключа). Сигналы управления могут поступать от логических вентилей, счетчиков или от микроконтроллера.

Рис. 2.34. Принцип построения генератора плавно изменяющегося напряжения (а) и схема генератора на транзисторах (б)

2.6.4. Фазовая автоподстройка частоты

Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) представляет собой устройство, позволяющее генерировать цифровой сигнал, по фазе совпадающий с опорным. Область применения ФАПЧ весьма обширна и охватывает радиоприем, частотное детектирование, устройства выборки и т. д.

Система ФАПЧ включает в себя два основных элемента (рис. 2.35а): фазовый компаратор и генератор, управляемый напряжением (ГУН).

Рис. 2.35. Схема ФАПЧ (а)

В качестве компаратора используется вентиль, выполняющий логическую функцию Исключающее ИЛИ. Напомним, что такой вентиль переходит в состояние логического нуля на выходе, когда на его входах появляются идентичные сигналы. Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы, частота которых регулируется путем изменения управляющего напряжения. Сигнал генератора поступает на один из входов вентиля, а на второй вход подается опорный сигнал. В случае их несовпадения на выходе вентиля появляется импульс, передний фронт которого опережает фронт опорного сигнала или отстает от него (рис. 2.35б).

… и эпюры сигналов в точках схемы (б)

После интегрирования импульс преобразуется в управляющее напряжение и поступает на вход генератора, что обеспечивает корректировку частоты сигнала на его выходе. При синхронизации сигналов выход вентиля находится в состоянии 0. Для индикации режима синхронизации к этому выходу обычно подключают светодиод.

Аналогичный способ применяется для индикации настройки радиоприемника на передающую станцию. Для того чтобы повысить гибкость и точность регулировки, между выходом генератора и входом компаратора включают делитель частоты (двоичный счетчик). Например, если частота опорного сигнала составляет 50 Гц и используется счетчик, включенный по схеме умножителя на 128 G бит), то генератор будет функционировать на центральной частоте 6400 Гц A28x50). Тогда при работе системы автоподстройки колебания частоты синтезируемого сигнала будут менее резкими. Микросхема CD4046, выполняющая функцию ФАПЧ, содержит весь набор описанных элементов, за исключением счетчика. Вопрос об использовании счетчика и о выборе его коэффициента деления должен решаться разработчиком устройства.

Генераторы на ОУ: мультивибраторы | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! Прошлая статья была посвящена компараторам и триггерам Шмитта на операционных усилителях. Я упоминал, что они служат основой для построения различных видов генераторов колебаний. Среди всех типов генерируемых сигналов можно выделить четыре основных формы импульса: прямоугольная, треугольная, пилообразная и синусоидальная. В соответствии с этими формами импульса получили названия и генераторы сигналов.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Принцип построения импульсных генераторов на ОУ

В предыдущих статьях я рассказывал об импульсных генераторах с различной формой импульсов, выполненных на транзисторах. Для простых устройств их, возможно, применять, но для создания сложных устройств с регулировкой различных параметров их схемы оказываются неоправданно трудоёмкими в настройке и разработке. Поэтому для упрощения схемотехнической реализации применяют генераторы импульсов в основе, которых лежат операционные усилители.

В общем случае для получения импульсов различной формы требуется замкнутая система, которая состоит из трёх основных частей: интегратора, компаратора и логической схемы.

Блок-схема генератора колебаний различной формы.

Хотя схема состоит из трех частей, но довольно часто в простых генераторах применяют один-два операционных усилителя. Для повышения гибкости и универсальности схем генераторов можно добавлять дополнительные ОУ.

Первой рассматриваемым генератором будет мультивибратор, то есть генератор прямоугольных импульсов.

Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Автоколебательный мультивибратор или просто мультивибратор называют генератор прямоугольных импульсов. В его основе лежит триггер Шмитта или компаратор с гистерезисом, но в отличие от триггера напряжение в мультивибраторе формируется интегрирующей цепочкой R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора на ОУ

Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе.

Данный мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, который охвачен положительной обратной связью через резисторы R2R3 и отрицательной обратной связью при помощи интегрирующей цепочки R1C1.

Рассмотрим работу мультивибратора. В основе работы мультивибратора лежит триггер Шмитта, который создается ПОС при помощи резисторов R2R3. Так как опорное напряжение триггера равно нулю, то напряжение верхнего порогового уровня будет равно

а нижнего порога переключения триггера

Таким образом, в момент подачи питания конденсатор полностью разряжен, то есть на инвертирующем входе ОУ напряжение равно нулю. В тоже время на выходе ОУ, вследствие неидеального ОУ, присутствует некоторое положительное напряжение, часть которого через ПОС R2R3 поступает на неинвертирующий вход ОУ. Далее происходит усиление этого напряжения и на выходе ОУ происходит дальнейший рост напряжения.

Напряжение с выхода ОУ поступает также через цепочку R1C1, но вследствие того, что интегрирующая цепочка задерживает сигнал, то рост напряжения на конденсаторе С1, а следовательно и на инвертирующем входе будет происходить медленнее, чем на неинвертирующем. И в результате разность напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входе будет расти, а следовательно будет происходить рост выходного напряжения.

В некоторый момент времени напряжение на конденсаторе U_C (а также на инвертирующем входе) достигнет напряжения верхнего порогового уровня U_ВП триггера Шмитта и выходное напряжение U_ВЫХ скачком станет равным отрицательному напряжению насыщения U_НАС-. В результате чего ток через резистор R1 изменится на противоположный, а конденсатор С1 начнёт разряжаться. Разряд конденсатора будет происходить до напряжения нижнего порога переключения U_ВП триггера. После этого также скачкообразно произойдёт переключение выходного напряжения с отрицательного насыщения к положительному напряжению насыщения U_НАС+ триггера Шмитта. Данные переключения иллюстрирует график расположенный ниже

График напряжений в мультивибраторе: на выходе мультивибратора (верхний) и на конденсаторе С1 (нижний).

Частота выходных импульсов мультивибратора зависит от постоянной времени интегрирующей цепочки R1C1, а также от ширины петли гистерезиса и в общем случае определяется следующим выражением

Не трудно заметить, что при

В случае равенства сопротивлений резисторов в цепи ПОС R2 и R3 соотношения будут выглядеть следующим образом

Улучшение параметров мультивибратора

Стабильность частоты амплитуды генерирования простого мультивибратора, изображённого в начале статьи, во многом определяется стабильностью характеристик насыщения операционного усилителя, поэтому для улучшения параметров выходных импульсов (длительности и амплитуды) необходимо обеспечить стабильность амплитуды выходных импульсов и постоянной времени цепочки R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора, в которой сведены к минимуму недостатки предыдущей схемы.

Улучшенная схема мультивибратора.

В данной схеме мультивибратора введены дополнительные элементы: входные резисторы R1 и R3, повышающие входное сопротивление ОУ и двухсторонний параметрический стабилизатор R4VD1VD2, стабилизирующий амплитуду выходных импульсов. Введение резисторов R1 и R3 связано с тем, чтобы увеличить входное сопротивление ОУ, так как они снабжены защитой по входам при больших дифференциальных сигналах. Их величина выбирается на порядок больше, чем сопротивление резисторов R5 и R6 и имеет порядок сотен килом.

Ещё большего улучшения параметров мультивибратора можно добиться, если резистор в интегрирующей RC цепочке заметить транзисторным генератором тока.

Если ставится задача получения несимметричного мультивибратора, то резистор в цепи ООС заменяется двумя параллельными диодно-резисторными цепями, что изображено на рисунке ниже

Схема несимметричного мультивибратора на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор (одновибратор)

Ждущий мультивибратор в отличие от автоколебательного на выходе формирует одиночный импульс под действием входного сигнала, причём длительность выходного импульса зависит от номиналов элементов обвязки операционного усилителя. Схема ждущего мультивибратора показана ниже

Схема ждущего мультивибратора (одновибратора) на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, цепи ПОС на резисторах R4R5, цепи ООС VD1C2R3 и цепи запуска C1R1VD2.

Цикл работы ждущего мультивибратора можно условно разделить на три части: ждущий режим, переход из ждущего режима в состояние выдержки и непосредственно состояние выдержки. Рассмотрим цикл работы мультивибратора подробнее.

Ждущий режим является основной и наиболее устойчивой частью цикла работы данного типа мультивибратора, так как самопроизвольно он не может перейти в следующие части цикла работы ждущего мультивибратора. В данном состоянии на выходе мультивибратора присутствует положительное напряжение насыщения ОУ (U_НАС+), которое через цепь ПОС R4R5 частично поступает на неинвертирующий вход ОУ, тем самым задавая пороговое напряжение переключения мультивибратора (U_ПП), которое определяется следующим выражением

На инвертирующем входе ОУ присутствует напряжение, которое задаётся диодом VD1 (в случае кремневого диода напряжение примерно равно 0,6 – 0,7 В), то есть меньше порога переключения мультивибратора. При данных условиях ждущий мультивибратор может находиться неограниченно долгое время (до тех пор, пока не поступит запускающий импульс).

Переход из ждущего режима в состояние выдержки, является следующей частью цикла работы ждущего мультивибратора и начинается после того, как на вход поступит импульс отрицательной полярности, амплитуда которого превысит двухкратное значение напряжения переключения ждущего мультивибратора. То есть минимальная амплитуда входного напряжения (U_{ВХ min}) должна быть равна

В этом случае напряжение порога переключения ждущего мультивибратора понизится и станет меньше, чем напряжение падения на диоде VD1. Далее произойдёт лавинообразный процесс переключения выходного напряжения и на выходе установится напряжение отрицательного насыщение ОУ (U_НАС-) и ждущий мультивибратор перейдёт в состояние выдержки. При выборе номиналов элементов входной цепи C1 и R1 надо исходить из того, что конденсатор С1 должен полностью разрядиться за время действия входного импульса, то есть постоянная времени цепи C1R1 должна быть на порядок (в десять раз) меньше длительности входного импульса.

Заключительная часть цикла работы ждущего мультивибратора является состояние выдержки. В данном состоянии на неинвертирующий вход поступает часть напряжения с выхода мультивибратора, тем самым задавая пороговое напряжение перехода мультивибратора в ждущий режим. В тоже время выходное напряжение через цепь ООС C1R1 поступает на инвертирующий вход и открывает диод VD1, через который начинает разряжаться конденсатор С1. После разряда конденсатора С1 до 0 В происходит его зарядка через резистор R1 до напряжения перехода мультивибратора в ждущий режим. После чего схема переходит в исходное состояние и на выходе устанавливается напряжение положительного насыщения ОУ (U_НАС+). Длительность состояния выдержки и непосредственно формируемого выходного импульса определяется временем зарядка конденсатора С1 через резистор R1 и в общем случае определяется следующим выражением

Так как ждущий мультивибратор имеет только одно устойчивое состояние, то за ним закрепилось название одновибратора.

Для того чтобы одновибратор вырабатывал положительные импульсы при положительных управляющих входных сигналах необходимо изменить полярность включения диодов VD1 и VD2.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

операционный усилитель — патент РФ 2070768

Использование: в сверхширокополосных устройствах связи, автоматики, измерительной и вычислительной техники, для повышения площади усиления при одновременном увеличении запаса по фазе и уменьшении времени установления переходного процесса. Сущность изобретения: в операционном усилителе, выполненном на полевых транзисторах, содержащем дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах, подключенных источниками к шине отрицательного напряжения через первый генератор тока, стоками через динамические нагрузки — к шине положительного напряжения, причем динамическая нагрузка одного плеча выполнена на последовательно соединенных первом и втором транзисторах, а динамическая нагрузка другого плеча выполнена на последовательно соединенных третьем транзисторе и втором генераторе тока, истоковый повторитель, состоящий из последовательно соединенных и включенных между шинами положительного и отрицательного напряжения четвертого, пятого транзисторов, диодного элемента и третьего генератора тока, введены последовательно соединенные и включенные между шиной положительного напряжения и истоком пятого транзистора генератор тока и диодный элемент, общей точкой подключенные к затвору третьего транзистора. 2 ил. Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Операционный усилитель, выполненный на полевых транзисторах, содержащий дифференциальный каскад на первом и втором входных транзисторах, истоки которых соединены и через первый генератор тока подключены к шине отрицательного напряжения, и первой и второй динамических нагрузках, при этом первая динамическая нагрузка выполнена на первом и втором транзисторах, исток первого транзистора соединен со стоком первого входного транзистора, сток с истоком второго транзистора, сток которого подключен к шине положительного напряжения, вторая динамическая нагрузка выполнена на третьем транзисторе, сток которого соединен с шиной положительного напряжения, исток с затвором второго транзистора и через второй генератор тока с затвором первого транзистора и стоком второго входного транзистора, а также истоковый повторитель, выполненный на соединенных последовательно по постоянному току между шинами положительного и отрицательного напряжения четвертом и пятом транзисторах, включенных по схеме с общим стоком, первом диоде и третьем генераторе тока, затворы четвертого и пятого транзисторов подключены соответственно к затворам второго и первого транзисторов, при этом анод и катод первого диода являются соответствующими выходами операционного усилителя, отличающийся тем, что анод первого диода через введенный второй диод соединен с затвором третьего транзистора, который через введенный четвертый генератор тока подключен к шине положительного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналоговой технике и может быть использовано в сверхширокополосных устройствах связи, автоматики, измерительной и вычислительной техники. Построение сверхширокополосных электронных устройств от нуля до единицы и более ГГц, использующих основные и специализированные аналоговые функции (ОАФ и САФ), крайне затруднено без соответствующих операционных усилителей (ОУ) в интегральном исполнении. Современные интегральные микросхемы на основе кремниевой технологии могут быть усовершенствованы, но не настолько, чтобы служить основой перспективных сверхширокополосных аналоговых устройств (сумматоров, умножителей, активных безиндуктивных фильтров, генераторов, прецизионных УВХ, фазовращателей, ограничителей, прецизионных масштабных усилителей, функциональных генераторов и т.п.). Известные ОУ, выполненные на основе кремниевой технологии (см. С. Соклоф. «Аналоговые интегральные схемы», М. «Мир», 1988, с. 414-478, 33) имеют типичную частоту единичного усиления f₁ от 1 до 100 МГц при фазовом запасе 45^o и дальнейшее улучшение этих показателей ограничивается возможностью элементной базы. Одним из возможных средств улучшения указанных параметров является использование арсенидогаллиевых полевых транзисторов с затвором Шоттки при создании интегральных схем ОУ, граничные частоты которых значительно превышают 10 ГГц. Из известных схем ОУ на таких транзисторах наиболее близкой по технической сущности, взятой в качестве прототипа, является схема с одинарным дифференциальным каскадом (см. «Электроника», N 4, 1989 г. стр. 20 22). Реализация ее на нормально открытых полевых транзисторах с 0,2 мкм затворах, созданных электронно-лучевым методом на арсенидогаллиевых подложках, полученных молекулярно-эпитаксиальным методом, позволила получить беспрецидентные параметры:
частота единичного усиления f₁=10 ГГц;
фазовый запас =35^{^{35^o;
коэффициент усиления на нулевой частоте f₀ 60 дБ. Операционный усилитель, представленный упрощенной схемой на фиг. 1а, содержит дифференциальный каскад на входных полевых транзисторах, объединенные истоки которых подключены через транзисторный генератор стока к шине отрицательного напряжения, причем нагрузкой в левом плече являются два последовательно соединенных транзистора, нагрузкой в правом плече являются транзисторный генератор тока и транзистор, сток выходного транзистора в правом плече каскада подключен к затвору нагрузочного транзистора правого плеча каскада, к выходным клеммам каскад подключен через истоковый повторитель. Особенностью схемы является двуступенчатое включение нагрузок и стоковая обратная связь на входных транзисторах, обеспечивающих максимальную площадь усиления (коэффициент усилениях полоса частот). Однако, как показало математическое моделирование работы такой схемы с различными параметрами транзисторов, ОУ обладает минимальным запасом по фазе и критичен к допусковому разбросу параметров эквивалентной схемы транзисторов при максимальной частоте единичного усиления и относительно большим временем установления переходного процесса. Это обстоятельство объясняется тем, что проходная емкость нагрузочного транзистора правого плеча дифференциального каскада (Cзс) прямо шунтирует стоковый узел входного транзистора левого плеча дифференциального каскада, обуславливая дополнительный сдвиг по фазе высокочастотной части спектра выходного сигнала, что равнозначно снижению фазового запаса при единичном коэффициенте усиления. Построение сверхширокополосных устройств на основе операционного усилителя требует повышенной устойчивости работы усилителя на предельных частотах и уменьшение времени установления переходного процесса, достигаемых увеличением фазового запаса. Решить поставленную задачу можно используя предлагаемый операционный усилитель, который, как и прототип, выполнен на полевых транзисторах и содержит дифференциальный каскад на первом и втором входных транзисторах, истоки которых соединены и через первый генератор тока подключены к шине отрицательного напряжения, первую и вторую динамические нагрузки, при этом первая динамическая нагрузка выполнена на первом и втором транзисторах, исток первого транзистора соединен со стоком первого входного транзистора, сток с истоком второго транзистора, сток которого подключен к шине положительного напряжения, вторая динамическая нагрузка выполнена на третьем транзисторе, сток которого соединен с шиной положительного напряжения, исток с затвором второго транзистора и через второй генератор тока с затвором первого транзистора и стоком второго входного транзистора, а также истоковый повторитель, выполненный на соединенных последовательно по постоянному току между шинами положительного и отрицательного напряжения четвертом и пятом транзисторах, включенных по схеме с общим стоком, первом диоде и третьем генераторе тока, затворы четвертого и пятого транзисторов подключены соответственно к затворам второго и первого транзисторов, при этом анод и катод первого диода являются соответствующими выходами операционного усилителя. В отличие от прототипа анод первого диода через введенный второй диод соединен с затвором третьего транзистора, который через введенный четвертый генератор тока подключен к шине положительного напряжения. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна». Все признаки, включенные в формулу изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения цели. Действительно, благодаря введению дополнительной цепочки повторения выходного сигнала дифференциального каскада со сдвигом постоянного уровня «вверх» и подключение затвора третьего транзистора (повторителя напряжения) к общей точке четвертого генератора тока и анода второго диодного элемента освобождает сток входного транзистора первого (левого) плеча дифференциального каскада от паразитного емкостного индуктирования, тем самым обеспечивается возможность увеличения фазового запаса и уменьшения времени установления переходного процесса. Среди схем ОУ, обеспечивающих повышенный запас по фазе при единичном коэффициенте усиления, отсутствуют технические решения, решающие задачу подобным образом. Поэтому признаки отличительной части формулы изобретения являются неизвестными, что позволяет в свою очередь сделать заключение о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень». На фиг. 1 представлена принципиальная схема прототипа ОУ; на фиг. 2 представлена принципиальная схема заявляемого ОУ (обозначения, используемые на фиг. 1, соответствуют обозначениям фиг. 2). ОУ на нормально открытых полевых транзисторах с затвором Шоттки содержит дифференциальный каскад на транзисторах 1, 2, затворы которых образуют входы Вх₁ и Вх₂ ОУ, истоки подключены к шине отрицательного напряжения питания 3 через генератор 4, стоки подключены к шине положительного напряжения питания 5 соответственно через транзисторы 6, 7, образующие первую динамическую нагрузку, и генератор тока 8 с последовательно подключенным транзистором 9, образующие вторую динамическую нагрузку. Причем транзистор 6 подключен истоком к стоку транзистора 1, затвором к выходу генератора 8 и стоку транзистора 2, вход генератора тока 8 подключен к истоку транзистора 9 и затвору транзистора 7, а также содержит истоковый повторитель, выполненный на транзисторах 10, 11, диодном элементе 12 и генераторе тока 13, при этом транзистор 10 стоком подключен к шине положительного напряжения питания, затвором ко входу генератора тока 8, истоком к стоку транзистора 11, который затвором подключен к выходу генератора тока 8, истоком к первой выходной клемме Вых₁ и через прямосмещенный диодный элемент 12 подключен ко второй выходной клемме Вых₂ и ко входу генератора тока 13, выход которого подключен к шине отрицательного напряжения питания 3. ОУ снабжен цепочкой из дополнительного генератора тока 14, подключенного входом к шине положительного напряжения питания 5, выходом подключенного к затвору транзистора 9 и дополнительного диодного элемента 15, анодом подключенного к выходу генератора тока 14 и катодом подключенного к первой выходной клемме Вых₁. ОУ выполнен на нормально открытых полевых транзисторах с затвором Шоттки (не исключена возможность выполнения ОУ на нормально закрытых транзисторах) и диодных элементах в виде последовательно включенных диодов Шоттки. ОУ работает следующим образом. На шину 5 приложено положительное напряжение питания, а на шину 3 отрицательное. При равенстве напряжений на входных клеммах Вх₁ и Вх₂ через оба плеча дифференциального каскада текут одинаковые токи, равные току генератора 8, а сумма этих токов равна току генератора 4. Сумма токов истокового повторителя на транзисторах 10, 11 и генератора тока 14 составляет величину тока генератора 13. Диодный элемент 12 подобран по напряжению отсечки тока и дифференциальному сопротивлению на прямой ветви ВАХ таким образом, что при равенстве напряжений на входных клеммах Вх₁ и Вх₂ на второй выходной клемме Вых₂ напряжение равно нулю. При тех же условиях диодный элемент 15 подобран таким, что напряжение на его аноде, подаваемое на затвор транзистора 9, обеспечивает активный (пологая часть ВАХ) режим работы этого транзистора, то есть напряжение между затвором и истоком больше напряжения отсечки тока транзистора. При подаче дифференциального сигнала на входные клеммы Вх₁ и Вх₂ ток в первом плече дифференциального каскада в противофазе с током во втором плече стремится изменить свое значение, что незамедлительно сказывается на изменении потенциала на затворе транзистора 11 и в силу положительной обратной связи, обусловленной работой цепочки из элементов 14 и 15, изменение напряжения на входе генератора 8 повторяется. Таким образом, рабочая точка реального транзистора генератора тока 8, имеющего отрицательно невысокое дифференциальное сопротивление, стабилизируется по напряжению, что эквивалентно повышению его дифференциального сопротивления и в итоге — повышению коэффициента усиления ОУ. Механизм получения высокого коэффициента усиления в схеме прототипа (см. фиг. 1) и заявляемой схеме (см. фиг. 2) подобны за исключением того, что в прототипе положительная обратная связь осуществлена перемычкой стокового узла транзистора 1 и затвора транзистора 9 без какой-либо развязки. Последнее обстоятельство надо понимать так, что проходная емкость затвор-сток Сзс транзистора 9 достаточно велика и паразитно шунтирует узел стока транзистора 1 и это обуславливает фазовую задержку сигнала на предельно высоких частотах, близких к частоте единичного усиления. Этого недостатка лишена заявляемая схема ОУ, где сигнал обратной связи берется от истокового повторителя, имеющего низкое внутренне сопротивление (исток транзистора 11, анод диодного элемента 15). Для подтверждения существенного преимущества заявляемого ОУ было проведено сравнительное моделирование обеих схем в системе РSPICE-2 с использованием различных моделей полевых транзисторов с затвором Шоттки. При этом каждая схема предварительно оптимизировались для достижения максимально высоких значений параметров ОУ, но основные параметры моделей полевых транзисторов и диодов Шоттки оставались неизменными. Обнаружено, что заявляемая схема обладает запасом по фазе на 25^o больше прототипа при прочих равных условиях. Детальное моделирование выявило, что при одинаковых моделях активных элементов заявляемый ОУ имеет почти в 2 раза меньше время установления переходного процесса. Например 1,8 нс против 3, 4 нс при полной отрицательной обратной связи ОУ и 1,4 нс против 2,6 нс без обратной связи ОУ, что является большим достоинством при реализации конкретных устройств на основе ОУ. Как разработать прецизионный токовый насос с операционными усилителями
В теории схем источники напряжения и источники тока одинаково идеальны и одинаково просты в реализации. Вы просто рисуете круг, а затем добавляете знаки плюс и минус для напряжения или стрелку для тока. Теперь у вас есть элемент схемы, который генерирует заданное напряжение во всех условиях или управляет заданным током во всех условиях.
В реальной жизни источники не идеальны, и, кроме того, приблизить теоретический источник напряжения значительно проще, чем приблизить теоретический источник тока.Источники напряжения так же просты, как батарея, стабилитрон или резистивный делитель напряжения в сочетании с буфером.
С другой стороны, источники тока обычно требуют некоторой продуманной схемы и большего внимания к рабочим деталям.
Архитектуры источников тока
Существуют различные способы создания источника тока. Прежде чем мы рассмотрим топологию с двумя операционными усилителями, давайте кратко рассмотрим некоторые другие варианты. Вы можете узнать больше обо всех этих темах, щелкнув соответствующие ссылки.
Один интересный подход — использовать регулятор напряжения в качестве регулятора тока:
Схема применения LT3085. Изображение предоставлено Linear Devices (Analog Devices)
Другой вариант — схема на основе усилителя, которую я обсуждал в предыдущей статье о том, как разработать простой, управляемый напряжением, двунаправленный источник тока. Схема на основе усилителя отдаленно напоминает топологию с двумя операционными усилителями, но один из усилителей представляет собой инструментальный усилитель, а не операционный усилитель.
Схема источника тока, программируемого по напряжению. Изображение предоставлено Linear Devices (Analog Devices)
Наконец, у нас есть токовый насос Howland, который был тщательно проанализирован в статье AAC, написанной доктором Серджио Франко.

Топология с двумя операционными усилителями
Я нашел эту схему, которая описывается как «прецизионный токовый насос» в старом примечании к приложению от Analog Devices.Он производит двунаправленный выходной ток, прямо пропорциональный входному напряжению.
Вот оригинальная принципиальная схема:
Схема прецизионного токового насоса. Изображение предоставлено Analog Devices
Есть несколько вещей, которые мне нравятся в этой схеме. Во-первых, необходимы только два типа компонентов: операционные усилители и резисторы.
Во-вторых, операционные усилители имеют одинаковый номер детали. Это правда, что в этой схеме используются два операционных усилителя, тогда как в насосе Howland используется только один, но тот факт, что оба операционных усилителя могут быть одной и той же точной частью, является преимуществом, потому что вы можете использовать корпус IC с двумя операционными усилителями и тем самым минимизировать любые для второго операционного усилителя требуется дополнительная стоимость или место на плате.
В-третьих, четыре из пяти резисторов (R2, R3, R4, R5) могут иметь одинаковое значение, и тогда коэффициент усиления по напряжению относительно тока регулируется одним резистором (R1). Значение R2 – R5 не является критическим, поэтому вы можете адаптировать схему к компонентам, которые у вас уже есть в лаборатории, или к существующей спецификации. Однако имейте в виду, что резисторы более высокой точности будут производить более точный источник тока.
В-четвертых, входное напряжение дифференциальное. Это дает вам некоторую гибкость в том, как вы подаете управляющее напряжение, и это позволяет вам использовать возможность двунаправленного выходного тока схемы без необходимости генерировать управляющее напряжение, которое распространяется под землей.
Основные операции источника тока с двумя ОУ
Мы будем использовать реализацию LTspice, чтобы помочь нам проанализировать источник тока с двумя операционными усилителями.

Здесь я использую LTspice «идеальный однополюсный операционный усилитель». Сначала я попробовал это с OP-77, но симуляция не прошла должным образом. Возможно, возникла проблема с макромоделью OP-77, потому что у меня есть другая версия схемы, в которой используется операционный усилитель LT1001A, и она правильно моделирует.
Цепи источника постоянного тока обычно полагаются на некоторый тип обратной связи, который заставляет источник напряжения производить заданный ток независимо от сопротивления нагрузки. (Вы можете увидеть простой пример этого в управляемом напряжением драйвере светодиода, который я разработал для проекта цветового датчика.)
В токовой накачке с двумя ОУ U1 усиливает дифференциальное управляющее напряжение, а U2 сконфигурирован как повторитель напряжения, который измеряет напряжение на нагрузке и подает его обратно на входной каскад.
Конфигурация источника напряжения, показанная выше, создает дифференциальное входное напряжение, которое изменяется от +250 мВ до –250 мВ. Согласно уравнению, приведенному в примечании к приложению, выходной ток должен изменяться от 2,5 мА до –2,5 мА, поскольку A _В, = 1 и R1 = 100 Ом, и это именно то, что мы наблюдаем:

Одна вещь, на которую вам нужно обратить внимание при работе с этой схемой, — это выходное напряжение U1. Весь ток нагрузки исходит от U1. Если пренебречь очень малыми токами, которые протекают через резистор обратной связи R4 и на положительный входной вывод U2, напряжение на выходном выводе U1 будет равно I _OUT, умноженному на сумму сопротивления нагрузки и сопротивления R1. .
\ [V_ {OUT, U1} \ приблизительно \ влево (R_ {LOAD} + R1 \ right) I_ {OUT} \]
Это напряжение может легко превысить то, что фактически может генерировать выходной каскад операционного усилителя, особенно если вы используете шины ± 3 В или ± 5 В, а не аналоговые напряжения питания ± 12 В или ± 15 В, которые, как я полагаю, были чаще встречается в прошлом.
Из-за этого ограничения я бы сказал, что насос с двумя операционными усилителями является хорошим выбором для приложений с низким сопротивлением нагрузки и / или малыми выходными токами.
Заключение
Мы быстро рассмотрели схему двунаправленного источника тока, которая имеет разумные требования к спецификации и включает в себя дифференциальный входной каскад управляющего напряжения. В следующей статье мы будем использовать LTspice для более подробного анализа производительности схемы.
Дизайн генератора синусоидальных, треугольных и прямоугольных волн с использованием операционного усилителя с токовой обратной связью (CFOA)
ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 19 ССЫЛОК
СОРТИРОВАТЬ ПО Релевантности Статьи, на которые наибольшее влияние оказывает последнее время
Усилитель с обратной связью по току, основанный на синусоидальных осцилляторах
, иллюстрирует использование синусоидальных генераторов
новый класс усилителей, известный как усилители с обратной связью по току, в качестве активных устройств в синусоидальных генераторах, которые предлагают улучшенные характеристики по сравнению с аналогами на основе операционных усилителей с точки зрения точности частоты, динамического диапазона, уровня искажений и диапазона частот.Развернуть Новые синусоидальные генераторы с одноэлементным управлением на основе CFOA
Д. Бхаскар, Р. Сенани
Инженерия, информатика
Транзакции IEEE по КИП и измерениям
2006
Новые генераторы полезны с точки зрения приложений в нескольких измерительных приборах и ситуациях, таких как схемы измерения емкости на основе генераторов, реализация генераторов очень низкой частоты и разработка генераторов, управляемых напряжением.Развернуть Просмотреть 2 выдержки, ссылки на методы
Усилители с токовой обратной связью на основе синусоидальных генераторов
В этой статье показано использование нового класса усилителей, известных как «усилители с токовой обратной связью», в качестве активных устройств в синусоидальных генераторах, которые обеспечивают улучшенную производительность. по сравнению с их аналогами на базе операционных усилителей с точки зрения точности частоты, динамического диапазона, уровня искажений и диапазона частот. Развернуть Просмотреть 2 выдержки, ссылки на методы
Операционные усилители с обратной связью по току и приложения
Операционный усилитель с обратной связью по току (CFOA) — относительно новое явление в наборе инструментов разработчика аналоговых устройств.Первое монолитное устройство было произведено компанией Elantec Inc. в 1987 году, и с тех пор она… Развернуть
Просмотреть 1 выдержку, ссылки на методы
Операционный усилитель с обратной связью по току с высоким CMRR
Несмотря на отличные высокочастотные и высокоскоростные характеристики, Операционные усилители с обратной связью (CFOA) обычно демонстрируют плохие характеристики подавления синфазных сигналов, что ограничивает их применение. В… Развернуть
Посмотреть 1 отрывок, ссылки на методы
Операционный усилитель с обратной связью по току и высоким CMRR
Новый операционный усилитель с обратной связью по току, входной каскад которого основан на конструкции и использовании в повторяющейся схеме ячейка для передачи тока, демонстрирует превосходные рабочие характеристики… Развернуть
Просмотреть 1 выдержку, ссылки на методы
Типы операционных схем усилителя Обзор Пример схемы
Введение
Операционный усилитель представляет собой интегральную схему с двумя входными контактами и одним выходным контактом.Он используется для усиления и вывода разности напряжений между двумя входными контактами. Исходя из своих характеристик, операционный усилитель выполняет разные функции в разных схемах. Здесь представлены общие и основные примеры схем операционного усилителя с описанием.
Базовое введение в схемы операционных усилителей
Каталог
Схема операционного усилителя и анализ цепи
Как построить схему операционного усилителя? В этой части представлены самые основные схемы операционных усилителей.Поймите роль операционного усилителя в различных схемах и создайте эталонный дизайн для своей собственной схемы усилителя, описав уравнения операционного усилителя. Более того, с помощью этих схем вы можете управлять наиболее распространенными приложениями на операционных усилителях.
1.1 Что такое инвертирующий и неинвертирующий усилитель?
Рисунок 1 . Инвертирующий усилитель
В схеме инвертирующего усилителя инвертирующий вход операционного усилителя принимает обратную связь с выхода усилителя.Предполагая, что операционный усилитель идеален и применяя концепцию виртуального короткого замыкания на входных клеммах операционного усилителя, напряжение на инвертирующей клемме равно неинвертирующей клемме.
Рисунок 2 . Инвертирующий усилитель с высоким входным импедансом
В электронике высокий импеданс означает, что точка в цепи (узел) пропускает относительно небольшое количество тока. Для инвертирующего усилителя входное сопротивление приблизительно равно входному сопротивлению.Это связано с тем, что входной резистор подключен к «виртуальной земле» в инвертирующей конфигурации.
Другой пример:
Рисунок 3 . Быстро инвертирующий усилитель с высоким входным сопротивлением
Рисунок 4 . Неинвертирующий усилитель
Неинвертирующий усилитель представляет собой конфигурацию схемы операционного усилителя, которая выдает усиленный выходной сигнал. Этот выходной сигнал неинвертирующего операционного усилителя синфазен с подаваемым входным сигналом.Другими словами, неинвертирующий усилитель ведет себя как цепь повторителя напряжения.

Другой пример:
Рисунок 5 . Неинвертирующий усилитель переменного тока
Рекомендуемая литература:
Инвертирующий и неинвертирующий усилители и их основы …… (1)
Операционный усилитель с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением …… (2)
1.2 Дифференциальный усилитель
Рисунок 6 .
Схема дифференциального усилителя — очень полезная схема операционного усилителя, в которой параллельно с входными резисторами добавлены дополнительные резисторы. Обычно он имеет два выхода и два входа, это специальный усилитель, предназначенный для измерения дифференциальных сигналов, также известный как вычитатель.
1.3 Суммирующий усилитель
Суммирующий усилитель — это еще один тип конфигурации схемы операционного усилителя, который используется для объединения напряжений, присутствующих на двух или более входах, в одно выходное напряжение.
Объяснение примера:
Рисунок 7 . Усилитель с быстрым суммированием и низким входным током
Рисунок 8 . Инвертирующий суммирующий усилитель
Инвертирующий суммирующий усилитель — это еще один тип конфигурации схемы операционного усилителя, который используется для объединения напряжений, присутствующих на двух или более входах, в одно выходное напряжение. Когда точка суммирования подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, схема будет производить отрицательную сумму любого количества входных напряжений.
Рисунок 9 . Неинвертирующий суммирующий усилитель
Неинвертирующий суммирующий усилитель имеет конфигурацию, аналогичную инвертирующему суммирующему усилителю. Другими словами, он основан на конфигурации схемы неинвертирующего операционного усилителя, в которой вход (переменный или постоянный ток) подается на неинвертирующий (+) вывод, в то время как требуемая отрицательная обратная связь и усиление достигаются за счет возвращая некоторую часть.
1.4 Практический дифференциатор
Рисунок 11 .
Практический дифференцирующий усилитель — это, по сути, фильтр верхних частот, который используется в схемах формирования сигналов, частотных модуляторах и т. Д. Поскольку дифференциаторы имеют ограничения по частоте при работе на входах синусоидальной волны; схема ослабляет все низкочастотные компоненты сигнала и допускает на выходе только высокочастотные компоненты. Другими словами, схема ведет себя как фильтр верхних частот.
1.5 Интегратор операционного усилителя
Интегратор операционного усилителя — это электронная схема интеграции, которая выполняет математическую операцию интегрирования, то есть мы можем заставить выходной сигнал реагировать на изменения входного напряжения с течением времени, поскольку интегратор операционного усилителя создает выходное напряжение, пропорциональное интегралу.
Рисунок 12 . Быстрый интегратор

Рисунок 13 . Быстрый интегратор с низким входным током
Рисунок 14 .Low Drift Intergrator
В схеме Low Drift Intergrator выходной сигнал операционного усилителя всегда содержит сигналы, которые невозможно было предсказать, даже если знать входной сигнал и быть точным.
1,6 Преобразователь, детектор, компенсация тока смещения, компаратор напряжения
Рисунок 15 . Преобразователь тока в напряжение
Преобразователь тока в напряжение будет вырабатывать напряжение, пропорциональное приложенному входному току. Эта схема необходима, если ваш измерительный прибор может измерять только напряжения, а вам нужно измерять выходной ток.
Рисунок 16 . Прецизионный преобразователь переменного тока в постоянный
Простой двухполупериодный прецизионный выпрямитель, использующий операционный усилитель с однополярным питанием в режиме насыщения, который обеспечивает прецизионное полуволновое выпрямление и однонаправленный ток.
Рисунок 17 . Логарифмический преобразователь с температурной компенсацией
Представлен логарифмический усилитель с температурной компенсацией для индикаторов уровня сигнала или автоматической регулировки усиления.
Рисунок 18 . Двухсторонний предельный детектор
Схема, показанная на рисунке: дифференциальный вход в несимметричный выходной усилитель, преобразует дифференциальный (двусторонний) сигнал.
Рисунок 19 . Детектор быстрого перехода через ноль
Детектор перехода через нуль, вход которого представляет собой знаковую волну, был преобразован в последовательность положительных импульсов с интервалом T путем добавления RC-цепи и ограничения. Его можно использовать для обнаружения фазовых аномалий или даже в качестве детектора «потери переменного тока» в целях синхронизации, быстрой и точной частоты.
Рисунок 20 . Детектор пиков с малым дрейфом
Схема пикового детектора на основе ОУ представляет собой модификацию основной схемы пикового детектора, используемой для устранения падения напряжения на диоде. Он сохраняет пиковое значение входного напряжения в течение бесконечного времени, пока не дойдет до состояния сброса.
Рисунок 21 . Интегратор операционного усилителя с компенсацией тока смещения
Интегратор операционного усилителя представляет собой электронную интегрирующую схему, в которой резистор создает компенсационный ток, протекающий через последовательный конденсатор для поддержания виртуального заземления.
Рисунок 22 . Компаратор напряжения для управления интегральной схемой DTL или TTL
Высокочастотные характеристики при любом усилении. В качестве компаратора выход может управляться интегральной схемой DTL или TTL.
Рисунок 23 . Детектор обмолота для фотодиодов
Используйте операционные усилители или операционные усилители для преобразования тока фотодиода в измеряемое напряжение.
1.7 Регулировка напряжения смещения
Входное напряжение смещения определяется как напряжение, которое должно быть приложено между двумя входными клеммами операционного усилителя для получения нулевого напряжения на выходе. В идеале выход операционного усилителя должен иметь нулевое напряжение, когда входы заземлены. Наличие смещения можно инкапсулировать, предположив, что реальная передаточная характеристика входа / выхода операционного усилителя равна y = A (V + — V — + e), где e — ошибка дифференциального входа идеального операционного усилителя.
Рисунок 24 .Регулировка напряжения смещения для инвертирующих усилителей с использованием любого типа элемента обратной связи
Рисунок 25 . Регулировка напряжения смещения для неинвертирующих усилителей с использованием любого типа элемента обратной связи
Рисунок 26 . Регулировка напряжения смещения для повторителей напряжения
Рисунок 27 . Регулировка напряжения смещения для дифференциальных усилителей
Рисунок 28 .Регулировка напряжения смещения для инвертирующих усилителей с сопротивлением источника 10 кОм или менее
1.8 Генератор синусоидальной волны
Генератор синусоидальной волны с использованием операционного усилителя
Генератор синусоидальной волны — это тип электронного оборудования, которое генерирует частоту колебаний по синусоидальной схеме. Одним из популярных методов генерации синусоидальной волны с помощью операционного усилителя является использование конфигурации моста Вина.
Рисунок 29 . Генератор синусоидальных колебаний низкой частоты с квадратурным выходом
Рисунок 30 .Генератор высокочастотных синусоидальных сигналов с квадратурным выходом
1.9 Опорное напряжение операционного усилителя
Опорное напряжение или VREF — это прецизионное устройство, предназначенное для поддержания точного, постоянного выходного напряжения с низким уровнем шума. В идеале выходной сигнал должен оставаться постоянным даже при изменении таких параметров, как температура окружающей среды, напряжение питания или ток нагрузки.
Рисунок 31 . Положительное опорное напряжение
В положительное опорное напряжение часто включается неинвертирующий буфер операционного усилителя для масштабирования выходного напряжения и подачи любого необходимого тока.
Рисунок 32 . Отрицательное опорное напряжение
Распространенным способом создания отрицательного напряжения было использование операционного усилителя (операционного усилителя) для инвертирования выхода положительного прецизионного опорного напряжения. Этот подход обычно требует положительного опорного напряжения, операционного усилителя и двух шин питания для генерации отрицательного выходного сигнала.
1.10 Инструментальный усилитель
Инструментальный усилитель представляет собой разновидность дифференциального усилителя с дополнительными входными буферными каскадами.Это дифференциальная схема операционного усилителя, обеспечивающая высокое входное сопротивление и простоту регулировки усиления. По сути, типичная конфигурация инструментального усилителя состоит из трех операционных усилителей и нескольких резисторов.
Рисунок 33 . Инструментальный усилитель с дифференциальным входом
Рисунок 34 . Инструментальный усилитель с дифференциальным входом и переменным усилением
Рисунок 35 . Инструментальный усилитель с синфазным диапазоном ± 100 В
Рисунок 36 .Инструментальный усилитель с синфазным диапазоном ± 10 В
Рисунок 37 . Инструментальный усилитель с высоким входным сопротивлением
1.11 Прецизионный приемник и источник тока
Операционный усилитель может быть источником или потребителем тока.
Источник тока означает, что ток течет из операционного усилителя в нагрузку. Падение тока означает, что ток течет в операционный усилитель.
Рисунок 38 . Прецизионный токоприемник
Операционные усилители предназначены для использования как при положительном, так и при отрицательном напряжениях.Изменено подключение операционного усилителя, то есть отрицательный вход подключен к шунтирующему резистору.
Рисунок 39 . Прецизионный источник тока
Прецизионные источники тока традиционно создавались с использованием операционных усилителей, резисторов и других дискретных компонентов — с ограничениями, связанными с размером и точностью.
Рисунок 40 . Двусторонний источник тока
1.12 Прецизионный диод и зажим
Рисунок 41 .Прецизионный диод
В этой схеме требуется, чтобы схема операционного усилителя работала как идеальный диод. То есть идеальный операционный усилитель должен сделать два своих входа равными по напряжению через цепь отрицательной обратной связи.
Рисунок 42 . Прецизионный зажим
Прецизионный зажим для операционного усилителя представляет собой ту же схему, что и классический простой прецизионный выпрямитель (настроенный на пропускание отрицательной полусинусоиды), но с неинвертирующим входом операционного усилителя.
1.13 Усилитель с режекторным фильтром
Режекторный фильтр — это полезная схема для подавления средне- и высокочастотного резонанса с целью повышения точности управления. Он работает только в узком диапазоне частот. Чтобы быть полезным, режекторный фильтр должен быть настроен на частоту резонанса или генерации шума.
Рисунок 43 . Регулируемый режекторный фильтр Q
Рисунок 44 . Легко настраиваемый режекторный фильтр
1.14 Умножитель емкости
Умножитель емкости использует операционный усилитель и небольшой конденсатор для имитации гораздо большего конденсатора вместо транзистора.
Объяснение примера:
Рисунок 45 . Множитель отрицательной емкости
Рисунок 46 . Умножитель переменной емкости
Рисунок 47 . Аналоговый умножитель
В электронике аналоговый умножитель — это устройство, которое принимает два аналоговых сигнала и выдает выходной сигнал, который является их продуктом. Аналоговые умножители принимают два или более аналоговых сигнала и выдают выходной сигнал, который является их произведением или суммой нескольких произведений.
2 Прочее устройство схем ОУ
Рисунок 48 . Свободно работающий мультивибратор
Мультивибратор на операционном усилителе представляет собой схему нестабильного генератора, которая генерирует прямоугольную форму выходного сигнала с использованием схемы синхронизации RC, подключенной к инвертирующему концу. В нестабильном мультивибраторе используется операционный усилитель. Он генерирует собственные прямоугольные волны, то есть без какого-либо внешнего возбуждения.
Рисунок 49 . Функциональный генератор операционного усилителя
Функциональный генератор системы может быть легко синтезирован с использованием операционных усилителей при подходе, который использует полную мощность, когда в этом есть особая необходимость.
Рисунок 50 . Широтно-импульсный модулятор (ШИМ)
Широтно-импульсный модулятор — это способ управления аналоговыми устройствами с цифровым выходом. Он использует цифровые сигналы для управления силовыми приложениями, а также его довольно легко преобразовать обратно в аналоговый с минимальным сигналом. Высокочастотные операционные усилители могут использоваться для высокочастотной ШИМ, поскольку операционные усилители используются для модулятора.
Мостовой усилитель
Мостовой усилитель должен генерировать как инвертированный, так и неинвертированный выходной сигнал.При переключении усилителя в мостовой режим сигнал на выходе первого каскада усиления канала А ослабляется. Кроме того, мостовое соединение усилителя относится к процессу объединения двух из четырех каналов в один или два канала с половинным сопротивлением.
Рисунок 51 . Мостовой усилитель с малой компенсацией шума
Рисунок 52 . Генератор синусоидального сигнала с мостом Вина
Генератор с мостом Вина представляет собой простую схему, которая может быть настроена на непрерывную генерацию, которая выводит синусоидальную волну.Он действует как полезный опорный генератор для аналоговых схем, а выходной сигнал затем можно манипулировать с другими аналоговыми схемами. Это отличная схема для генерации синусоидального сигнала на звуковых частотах.
Рисунок 53 . Источник питания с низким энергопотреблением для тестирования интегрированных схем.
Схема тестирования ИС операционного усилителя в основном имеет внутри компаратор напряжения, который имеет два входа: один — инвертирующий, а второй — неинвертирующий. В нормальном режиме, если вставить в схему хороший операционный усилитель, они будут генерировать низкую частоту прямоугольной волны.
Рисунок 54 . Быстрый полуволновой выпрямитель
Прецизионные полуволновые выпрямители обычно используются с другими схемами операционных усилителей, такими как пиковый детектор или неинвертирующий усилитель с ограниченной полосой пропускания, для создания выходного напряжения постоянного тока. Для положительного полупериода синусоидального входа выход операционного усилителя будет отрицательным.
Рисунок 55 . Усилитель абсолютного значения с детектором полярности Усилитель абсолютного значения
с детектором полярности Схема разбивает входной сигнал напряжения на составляющие.Он может работать как с постоянным входным напряжением, так и с переменным напряжением до нескольких кГц.
Рисунок 56 . Схема выборки и хранения с использованием операционного усилителя
В электронике схема выборки и удержания (также известная как выборка и отслеживание) представляет собой аналоговое устройство, которое измеряет (фиксирует, принимает) напряжение непрерывно изменяющегося аналогового сигнала и удерживает (блокирует, фиксирует) его значение на постоянном уровне в течение указанного минимального периода времени. Он состоит из коммутирующих устройств, конденсатора и операционного усилителя.
Рисунок 57 . Настроенная схема
Настроенная схема имеет очень высокий импеданс на своей резонансной частоте (в идеале = бесконечность). На других частотах его сопротивление ниже. Настроенные схемы используются для выбора или настройки радиостанций на определенной частоте и отклонения всех остальных. Когда в схеме усилителя нагрузка заменена настроенной схемой, такой усилитель можно назвать настроенной схемой усилителя. Обычно это называется активными фильтрами.

Другой пример:
Рисунок 58 . Двухступенчатая настроенная схема
Рисунок 59 . Имитация индуктивности
Моделируемая катушка индуктивности — это активная цепь для создания эквивалентного индуктивного реактивного сопротивления, которая реализована с помощью активных и пассивных компонентов. Он используется при разработке фильтров, усилителей, генераторов и настроенных усилителей.
Рисунок 60 .Активный фильтр верхних частот
Фильтр верхних частот (HPF) — это электронный фильтр, который пропускает сигналы с частотой выше определенной частоты среза и ослабляет сигналы с низкими частотами. В активном фильтре верхних частот используется инвертирующий операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления по напряжению.
Рисунок 61 . Активный фильтр нижних частот
Простой активный фильтр нижних частот сформирован с использованием операционного усилителя. Операционный усилитель принимает сигнал с высоким импедансом в качестве входа и выдает сигнал с низким сопротивлением в качестве выхода.В схеме используется операционный усилитель для усиления и регулировки усиления.

Рисунок 62 . Нелинейный OP AMP с точками излома с температурной компенсацией
Пока коэффициент усиления операционного усилителя достаточно велик, усиление схемы определяется цепью сопротивления внешней обратной связи.
Рисунок 63 . Монитор тока
Усилитель монитора тока — это дифференциальный усилитель на интегральных схемах специального назначения, который предназначен для измерения напряжения, возникающего на токовом шунте, и вывода напряжения, пропорционального измеренному току.

Рисунок 64 . Усилитель-усилитель мощности
Усилитель-усилитель мощности обычно представляет собой гибридную схему с толстопленочными резисторами и керамическими конденсаторами. Новый усилитель мощности основан на модифицированной полумостовой топологии с использованием отдельных переключателей и конденсатора плавающего моста.
Рисунок 65 . Таймер с большим интервалом
С помощью операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления и высоким сопротивлением мы можем создать большую временную задержку с помощью цепи резистор-конденсатор (RC).
Рисунок 66 . Усилитель для пьезоэлектрического преобразователя
Зарядочувствительные усилители, используемые для пьезоэлектрических датчиков, охватывают довольно широкий диапазон. Пьезоэлектрические преобразователи, используемые в качестве датчиков, как правило, для высокого импеданса датчика требуется усилитель.
Рисунок 67 . Температурный датчик
Инвертирующий операционный усилитель работает с коэффициентом усиления шума, равным двум, что дает в два раза больше выходного напряжения смещения, чем буфер с единичным усилением.Это фантастическое решение для контроля температуры.
Рисунок 68 . Фотодиодный усилитель
Фотодиодный усилитель цепи педансного усилителя для усиления светозависимого тока фотодиода. Высокое усиление операционного усилителя поддерживает ток фотодиода равным току обратной связи. Некоторые из них идеально подходят для сверхмалошумящего усиления очень малых токов фотодиодов.
Рисунок 69 .Последователь переменного тока с высоким входным сопротивлением
Операционные усилители имеют очень высокий входной импеданс, что означает, что они не потребляют большой ток (в идеале, нулевой) на входах, обычно выше 1 МОм, поскольку он равен входному сопротивлению операционных усилителей. . Низкий выходной импеданс и чрезвычайно высокий входной импеданс делают его простым и эффективным решением проблемного импеданса.
Рисунок 70 . Root Extractor
Предлагаемый экстрактор основан на использовании двух операционных усилителей (ОУ) в качестве только активных элементов.
Рисунок 71 . Базовый логарифмический усилитель
Логарифмический усилитель или логарифмический усилитель — это электронная схема, которая выдает выходной сигнал, пропорциональный логарифму приложенного входа. В простом логарифмическом усилителе в качестве нелинейного элемента используется переходной диод. Кроме того, базовый логарифмический усилитель также может быть построен путем замены диода на транзистор. Выходной сигнал пропорционален логарифму входного значения.

Рисунок 72 .Схема работы LM101 без отрицательного напряжения
Рисунок 73 . Цепь для генерации второго положительного напряжения
Рисунок 74 . Дискриминатор с несколькими апертурными окнами
Рисунок 75 . Нейтрализация входной емкости для оптимизации времени отклика
Рисунок 76 . Предусилитель насыщающей подачи с обратной связью по скорости
Часто задаваемые вопросы о схемах операционных усилителей
1.Что такое схема операционного усилителя?
Операционный усилитель — это интегральная схема, которая может усиливать слабые электрические сигналы. Операционный усилитель имеет два входных контакта и один выходной контакт. Его основная роль заключается в усилении и выводе разности напряжений между двумя входными контактами.
2. Зачем использовать в цепи операционный усилитель?
Для преобразования тока в напряжение простая схема с операционным усилителем, контур обратной связи через резистор на неинвертирующем и диод, подключенный между двумя входными контактами, позволяет получить выходное напряжение, пропорциональное току, генерируемому фотодиод, что видно по свету.
3. Как работают схемы операционных усилителей?
Операционный усилитель или ОУ обычно состоит из каскада дифференциального входа с высоким входным сопротивлением, каскада промежуточного усиления и двухтактного выходного каскада с низким выходным сопротивлением. … То есть выход возвращается на инвертирующий вход через некоторое сопротивление.
4. Каковы преимущества схемы операционных усилителей?
Схема операционного усилителя буферизует датчик и позволяет разрабатывать схемы усиления или ослабления.Выходной сигнал датчика нелинейный. Схема инвертирующего операционного усилителя дает более линейный выходной сигнал, чем схема неинвертирующего операционного усилителя.
5. Каковы идеальные характеристики операционного усилителя?
Так называемый идеальный операционный усилитель предназначен для идеализации различных технических показателей операционных усилителей и должен иметь следующие характеристики.
1) Бесконечное входное сопротивление
2) Нулевое выходное сопротивление
3) Бесконечное усиление разомкнутого контура
4) Бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала
5) Бесконечная полоса пропускания
Альтернативные модели
Часть Сравнить Производителей Категория Описание
Производитель.Номер детали: 540-44-044-24-000000 Сравнить:
940-44-044-24-000000 ВС 540-44-044-24-000000 Производитель: Mill-Max Категория: Розетки для ИС и компонентов Описание: Conn PLCC Socket SKT 44POS 2.54-миллиметровая трубка для припоя ST со сквозным отверстием
Производитель Номер детали: 961103-5604-AR Сравнить:
Текущая часть Производители: 3M Категория: Межплатные соединители Описание: Межплатный разъем 3M 961103-5604-AR, 2.54 мм, 3 контакта, заголовок, серия 961, сквозное отверстие, 1 ряд
Производитель Номер для заказа: 22-28-8034 Сравнить:
961103-5604-АР ВС 22-28-8034 Производитель: Molex Категория: Коллекторы и розетки Описание: Conn Unshrouded Header HDR 3POS 2.Сумка для припоя, 54 мм, RA, сквозное отверстие, KK®,
Номер детали: 61300311021 Сравнить:
961103-5604-AR VS 61300311021 Производитель: Wurth Electronics Категория: Межплатные соединители Описание: WURTH ELEKTRONIK 61300311021 Межплатный разъем, прямоугольный, 2.54 мм, 3 контакта, Заголовок, Серия WR-PHD, Сквозное отверстие
Операционный усилитель: основы, типы и применение | Статья
. СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц
Мы ценим вашу конфиденциальность
Что такое операционный усилитель?
Операционный усилитель (операционный усилитель) — это блок аналоговой схемы, который принимает входное дифференциальное напряжение и выдает несимметричное выходное напряжение.
Операционные усилители обычно имеют три терминала: два входа с высоким сопротивлением и выходной порт с низким сопротивлением. Инвертирующий вход обозначается знаком минус (-), а неинвертирующий вход использует положительный знак (+). Операционные усилители работают для усиления разности напряжений между входами, что полезно для множества аналоговых функций, включая цепочку сигналов, питание и приложения управления.
Классификация операционных усилителей
Существует четыре способа классификации операционных усилителей:
Усилители напряжения принимают напряжение и создают напряжение на выходе.
Усилители тока получают токовый вход и выдают токовый выход.
Усилители крутизны преобразовывают входное напряжение в выходной ток.
Трансрезистивные усилители преобразуют входной ток и вырабатывают выходное напряжение.
Поскольку большинство операционных усилителей используются для усиления напряжения, в этой статье основное внимание будет уделено усилителям напряжения.
Операционные усилители: основные характеристики и параметры
Операционные усилители (см. Рисунок 1) имеют много различных важных характеристик и параметров.Эти характеристики более подробно описаны ниже.
Рисунок 1: Схема операционного усилителя
Коэффициент усиления без обратной связи Коэффициент усиления без обратной связи: коэффициент усиления без обратной связи («A» на рис. 1 , ) операционного усилителя является мерой усиления, достигаемого при отсутствии обратной связи в схеме. Это означает, что цепь обратной связи или петля открыта. Коэффициент усиления без обратной связи часто должен быть чрезвычайно большим (10 000+), чтобы быть полезным сам по себе, за исключением компараторов напряжения.
Компараторы напряжения сравнивают напряжения на входных клеммах. Даже при небольших перепадах напряжения компараторы напряжения могут направлять выходной сигнал либо на положительную, либо на отрицательную шины. Высокие коэффициенты усиления без обратной связи полезны в конфигурациях с обратной связью, поскольку они обеспечивают стабильное поведение схемы при изменении температуры, процесса и сигнала.
Входное сопротивление Другой важной характеристикой операционных усилителей является то, что они обычно имеют высокое входное сопротивление («Z _IN» на рис. 1 ).Входное сопротивление измеряется между отрицательной и положительной входными клеммами, и его идеальное значение равно бесконечности, что минимизирует нагрузку на источник. (На самом деле происходит небольшая утечка тока.) Размещение схемы вокруг операционного усилителя может значительно изменить эффективное входное сопротивление источника, поэтому внешние компоненты и контуры обратной связи должны быть тщательно настроены. Важно отметить, что входное сопротивление определяется не только входным сопротивлением постоянному току. Входная емкость также может влиять на поведение схемы, поэтому это также необходимо учитывать.
Выходное сопротивление Операционный усилитель в идеале должен иметь нулевой выходной импеданс («Z _OUT» на рис. 1 ). Однако выходное сопротивление обычно имеет небольшое значение, которое определяет величину тока, который он может выдавать, и насколько хорошо он может работать в качестве буфера напряжения.
Частотная характеристика и полоса пропускания (BW) Идеальный операционный усилитель должен иметь бесконечную полосу пропускания (BW) и поддерживать высокий коэффициент усиления независимо от частоты сигнала.Однако все операционные усилители имеют конечную полосу пропускания, обычно называемую «точкой -3 дБ», где коэффициент усиления начинает падать с увеличением частоты. Затем коэффициент усиления усилителя уменьшается со скоростью -20 дБ / декаду, а частота увеличивается. Операционные усилители с более высокой полосой пропускания обладают улучшенными характеристиками, поскольку они поддерживают более высокий коэффициент усиления на более высоких частотах; однако этот более высокий выигрыш приводит к большему энергопотреблению или увеличению стоимости.
Рисунок 2: Кривая частотной характеристики разомкнутого контура операционного усилителя
Продукт усиления полосы пропускания (GBP) Как следует из названия, GBP — это произведение коэффициента усиления и полосы пропускания усилителя.GBP является постоянной величиной на кривой, и ее можно рассчитать по формуле (1):
$$ GBP = Прирост x Полоса пропускания = A x BW $$ GBP измеряется в точке частоты, в которой коэффициент усиления операционного усилителя достигает единицы. Это полезно, поскольку позволяет пользователю рассчитать коэффициент усиления разомкнутого контура устройства на разных частотах. GBP операционного усилителя обычно является мерой его полезности и производительности, поскольку операционные усилители с более высоким коэффициентом полезного действия могут использоваться для достижения лучших характеристик на более высоких частотах.
Это основные параметры, которые следует учитывать при выборе операционного усилителя в вашей конструкции, но есть много других факторов, которые могут повлиять на вашу конструкцию, в зависимости от приложения и требований к производительности. Другие общие параметры включают входное напряжение смещения, шум, ток покоя и напряжения питания.
Отрицательная обратная связь и усиление с обратной связью
В операционном усилителе отрицательная обратная связь реализуется путем подачи части выходного сигнала через внешний резистор обратной связи и обратно на инвертирующий вход (см. Рисунок 3) .
Рисунок 3: Отрицательная обратная связь с инвертирующим операционным усилителем
Отрицательная обратная связь используется для стабилизации усиления. Используя отрицательную обратную связь, коэффициент усиления с обратной связью можно определить с помощью внешних компонентов обратной связи, которые могут иметь более высокую точность по сравнению с внутренними компонентами операционного усилителя. Это связано с тем, что внутренние компоненты операционного усилителя могут существенно отличаться из-за технологических сдвигов, изменений температуры, изменения напряжения и других факторов. Коэффициент усиления с обратной связью можно рассчитать с помощью уравнения (2) :
$$ \ frac {V_ {OUT}} {V_ {IN}} = \ frac 1 f $$ Операционные усилители: преимущества и ограничения
Использование операционного усилителя дает множество преимуществ.Операционные усилители часто имеют форму ИС и широко доступны с бесчисленным количеством выбираемых уровней производительности для удовлетворения потребностей любого приложения. Операционные усилители имеют широкий спектр применения и, как таковые, являются ключевым строительным блоком во многих аналоговых приложениях, включая конструкции фильтров, буферы напряжения, схемы компараторов и многие другие. Кроме того, большинство компаний предоставляют поддержку моделирования, такую как модели PSPICE, чтобы дизайнеры проверяли свои проекты операционных усилителей перед созданием реальных проектов.
Ограничения на использование операционных усилителей включают тот факт, что они являются аналоговыми схемами, и требуют, чтобы разработчик понимал основы аналоговой обработки, такие как нагрузка, частотная характеристика и стабильность. Нередко проектируют, казалось бы, простую схему операционного усилителя, только чтобы включить ее и обнаружить, что она колеблется. Из-за некоторых ключевых параметров, обсужденных ранее, разработчик должен понимать, как эти параметры влияют на его дизайн, что обычно означает, что разработчик должен иметь опыт аналогового проектирования от среднего до высокого.
Топологии конфигурации операционных усилителей
Существует несколько различных схем операционного усилителя, каждая из которых отличается по функциям. Ниже описаны наиболее распространенные топологии.
Повторитель напряжения Самая простая схема операционного усилителя — повторитель напряжения (см. Рисунок 4) . Эта схема обычно не требует внешних компонентов и обеспечивает высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс, что делает ее полезным буфером.Поскольку входное и выходное напряжение равны, изменения на входе вызывают эквивалентные изменения выходного напряжения.
$$ V_ {OUT} = V_ {IN} $$ Рисунок 4: Повторитель напряжения
Наиболее распространенными операционными усилителями, используемыми в электронных устройствах, являются усилители напряжения, которые увеличивают величину выходного напряжения. Инвертирующая и неинвертирующая конфигурации — две наиболее распространенные конфигурации усилителей. Обе эти топологии являются замкнутыми (это означает, что существует обратная связь от выхода к входным клеммам), и, таким образом, коэффициент усиления по напряжению устанавливается соотношением двух резисторов.
Инвертирующий операционный усилитель В инвертирующих операционных усилителях операционный усилитель заставляет отрицательную клемму равняться положительной клемме, которая обычно является землей. Следовательно, входной ток определяется соотношением V _IN / R1 (см. Рисунок 5) .
Рисунок 5: Инвертирующий операционный усилитель
В этой конфигурации такой же ток течет через R2 к выходу. В идеале ток не течет на отрицательную клемму операционного усилителя из-за высокого значения Z _IN.Ток, протекающий от отрицательной клеммы через R2, создает инвертированную полярность напряжения по отношению к V _IN. Вот почему эти операционные усилители имеют инвертирующую конфигурацию. Обратите внимание, что выход операционного усилителя может качаться только между положительным и отрицательным питанием, поэтому для создания отрицательного выходного напряжения требуется операционный усилитель с отрицательной шиной питания. V _OUT можно рассчитать с помощью уравнения (3) :
$$ V_ {OUT} = — \ left ({R_2} \ over {R_1} \ right) x V_ {IN} $$
Неинвертирующий операционный усилитель В схеме неинвертирующего усилителя входной сигнал от источника подключается к неинвертирующей (+) клемме (см. Рисунок 6) .
Рисунок 6: Неинвертирующий операционный усилитель
Операционный усилитель вынуждает инвертирующее (-) напряжение на клеммах равняться входному напряжению, что создает ток, протекающий через резисторы обратной связи. Выходное напряжение всегда находится в фазе с входным напряжением, поэтому эта топология известна как неинвертирующая. Обратите внимание, что с неинвертирующим усилителем коэффициент усиления по напряжению всегда больше 1, что не всегда имеет место в инвертирующих конфигурациях. VOUT можно рассчитать с помощью уравнения (4) :
$$ V_ {OUT} = \ left (1 + \ frac {{R_2}} {R_1} \ right) x V_ {IN} $$
Компаратор напряжения Компаратор напряжения операционного усилителя сравнивает входное напряжение и подает выход на шину питания того входа, который выше.Эта конфигурация считается работой без обратной связи, потому что нет обратной связи. Компараторы напряжения работают намного быстрее, чем топологии с обратной связью, описанные выше (см. Рисунок 7) .
Рисунок 7: Компаратор напряжения
Как выбрать операционный усилитель для вашего приложения
В разделе ниже обсуждаются некоторые соображения при выборе подходящего операционного усилителя для вашего приложения.
Во-первых, выберите операционный усилитель, который может поддерживать ожидаемый диапазон рабочих напряжений.Эту информацию можно получить, посмотрев на напряжения питания усилителя. Напряжение питания, вероятно, будет либо V _DD (+), либо заземлением (одинарное питание), либо усилитель может поддерживать как положительное, так и отрицательное напряжение. Отрицательное питание полезно, если выход должен поддерживать отрицательное напряжение.
Во-вторых, рассмотрим GBP усилителя. Если ваше приложение должно поддерживать более высокие частоты или требует более высокой производительности и уменьшения искажений, рассмотрите операционные усилители с более высоким коэффициентом полезного действия.
Следует также учитывать энергопотребление, поскольку для некоторых приложений может потребоваться работа с низким энергопотреблением. Рекомендуемые требования к питанию обычно можно найти в техническом описании детали и обычно указаны как ток питания и потребляемая мощность. Потребляемая мощность также может быть оценена как произведение тока и напряжения питания. Как правило, операционные усилители с более низкими токами питания имеют меньшее значение GBP и соответствуют более низким характеристикам схемы.
Для приложений, требующих более высокой точности, разработчик должен уделять особое внимание входному напряжению смещения усилителя, поскольку это напряжение приводит к смещению выходного напряжения усилителя.
Сводка
Операционные усилители широко используются во многих аналоговых и силовых приложениях. Преимущества использования операционного усилителя заключаются в том, что они, как правило, широко понятны, хорошо документированы и поддерживаются, а также довольно просты в использовании и внедрении. Операционные усилители полезны для многих приложений, таких как буферы напряжения, создание аналоговых фильтров и пороговых детекторов. Обладая более глубоким пониманием ключевых параметров и распространенных топологий, связанных с операционными усилителями, вы можете приступить к их внедрению в свои схемы.
_________________________ Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!
Получить техническую поддержку
Как создать источник постоянного тока с помощью операционного усилителя?
Источник постоянного тока на базе ОУ:
Как создать источник постоянного тока с помощью операционного усилителя?
Мы знаем, что цепь, которая обеспечивает постоянный ток нагрузки (независимо от изменения сопротивления нагрузки), называется цепью источника постоянного тока.
Мы можем сделать источник постоянного тока, используя транзистор, операционный усилитель, микросхему регулятора напряжения, такую как LM317 и т. Д.
В этом коротком посте давайте разберемся со схемой источника постоянного тока на основе операционного усилителя.
На приведенном выше рисунке показана схема источника постоянного тока с использованием операционного усилителя.
В этой схеме
Rload = нагрузочный резистор
Iload = ток течет через нагрузку, который должен поддерживаться постоянным.
Rs = чувствительный резистор = варистор
Isense = ток, протекающий через переменный резистор.
Rcomp = компенсационный резистор
А теперь проанализируем схему.
Помните следующие правила относительно идеального операционного усилителя.
(1) Ток, протекающий на входные клеммы, равен нулю.
(2) Напряжение на инвертирующей и неинвертирующей клеммах останется прежним.
Учитывая идеальный операционный усилитель, ток, протекающий через входные клеммы, равен нулю. Таким образом, ток обратной связи будет равен нулю. На рисунке
I = 0 Ams
Итак, Iload = Isense
При применении второго правила напряжение на входных клеммах будет одинаковым.
т.е., I (инвертирующий вход) = I (неинвертирующий вход) = Vx
Поскольку неинвертирующий вход подключен к земле,
Vx = 0 Вольт
См. Рисунок выше, напряжение на стыке между Rload и Rsense будет равно нулю.
Теперь вычисляем ток Sense,
Isense = [Vx — (-Vcc)] / Rsense
Isense = [0- (-Vcc)] / Rsense
Isense = Vcc / Rsense
Регулируя Rsense с помощью варистора, мы можем установить требуемый ток нагрузки.
Для устранения ошибок смещения операционного усилителя добавлен компенсирующий резистор. Номинал компенсирующего резистора выбирается следующим образом:
Rcomp = Rload || Rsense
Подробнее:
Понимание Учебного пособия по определению параметров OP AMP
Проекты таймера 555 для начинающих — Проектирование схемы задержки таймера 555
Учебное пособие по основам работы с микроконтроллером PIC
Спасибо, что прочитали … Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже … Пожалуйста, подпишитесь, чтобы получать новые сообщения на свой почтовый идентификатор…

Разработка генератора сигналов с использованием операционных усилителей с обратной связью по току
dc.contributor.author Haque, Akm Sydul en_US
dc.date.accessed 2008-09-17T23: 35: 05Z
dc.date.available 2008-09-17T23: 35: 05Z
dc.date.issued 2008-09-17T23: 35: 05Z
постоянного тока.дата отправки август 2008 г. en_US
dc.identifier.other DISS-2196 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10106/1083
dc.description.abstract Сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы генерируются с использованием операционных усилителей с обратной связью по току. Генератор сигналов с использованием операционного усилителя с токовой обратной связью (CFOA) был разработан, смоделирован и изготовлен.Смоделированная частота колебаний для синусоидальной волны составляет от 13,13 МГц до 23,94 МГц, для треугольной и прямоугольной волны при моделировании составляет от 6,78 МГц до 59,5 МГц. Операционный усилитель с обратной связью по току может достигать более высокой частоты колебаний, чем операционный усилитель с обратной связью по напряжению. Были разработаны два различных типа операционных усилителей с обратной связью по току. Это двойной буферный операционный усилитель с обратной связью по току и двойной буферный усилитель с токовой бустерной обратной связью.Также разработана макромодель для двойного буфера CFOA. Хотя усилитель с обратной связью по напряжению имеет много преимуществ, усилитель с обратной связью по току может работать на более высоких частотах. Разработаны три тестовых микросхемы для операционного усилителя с обратной связью по току. UTA246V, UTA246W — это CFOA с двойным буфером, а UTA246X — это усилитель тока с двойным буфером CFOA. Генератор треугольных и прямоугольных волн был построен с использованием CFOA UTA246W. Частота колебаний составила 2,8 МГц. ru_US
постоянного тока.description.sponsorship Davis, W. Alan en_US
dc.language.iso EN en_US
dc.publisher Электротехника ru_US
dc.title Разработка генератора сигналов с использованием операционных усилителей с обратной связью по току ru_US
постоянного тока типа к.т.н. ru_US
dc.contributor.КомитетПредседатель Дэвис, У. Алан en_US
Отделение степени постоянного тока Электротехника ru_US
степень постоянного тока дисциплина Электротехника ru_US
Учредитель постоянного тока Техасский университет в Арлингтоне ru_US
уровень постоянного тока докторская ru_US
градус постоянного токаФИО к.т.н. ru_US
dc.identifier.externalLink https://www.uta.edu/ra/real/editprofile.php?onlyview=1&pid=1182
dc.identifier.externalLinkDescription Ссылка на профили исследований
Моделирование идеального рабочего усилителя с помощью LTspice.
Наш второй учебник будет посвящен моделированию идеального операционного усилителя с помощью инструмента моделирования LTspice.
Но что такое идеальный операционный усилитель?
На рисунке ниже показан идеальный операционный усилитель, входной импеданс обозначен как Rin и не позволяет току течь в него.В идеале входное сопротивление операционного усилителя должно быть бесконечным, а выходное сопротивление операционного усилителя обозначаться как Ro.
Ro гарантирует, что выходное напряжение операционного усилителя остается неизменным при любом значении подключенного сопротивления нагрузки. В идеале выходной импеданс операционного усилителя должен быть равен нулю. Когда мы смотрим на коэффициент усиления по напряжению без обратной связи идеального операционного усилителя, он бесконечен. Тогда разница между двумя входами может быть доведена до бесконечности с помощью идеального операционного усилителя.
Для идеального операционного усилителя имеется нулевое выходное напряжение для нулевого входного напряжения, тогда входное напряжение смещения равно нулю.Операционный усилитель, который начинает работать как усилитель в определенном диапазоне частот, называется полосой пропускания. Полоса пропускания идеального операционного усилителя бесконечна, и он может усиливать как сигналы постоянного, так и переменного тока. Выходное напряжение операционного усилителя изменяется сразу же при изменении входного напряжения. Если выходное напряжение не изменяется сразу же при изменении входного сигнала, значит, на выходе операционного усилителя есть искажения.
Зайдите в File, нажмите New Schematic.
В этом примере мы смоделируем наш идеальный операционный усилитель с использованием источника тока, управляемого напряжением.
Щелкните значок компонента и выберите источник тока, зависящий от напряжения.
Инвертирующий вход вверху и неинвертирующий вход внизу в нашем источнике тока, зависящем от напряжения, и нажмите escape, чтобы выйти из узла размещения.
Щелкните правой кнопкой мыши источник тока, управляемого напряжением, и введите значение усиления как 1e6. Затем щелкните резистор и поместите его на схему, измените значение резистора на 1 Ом, выберите символ заземления и поместите его в окно схемы.
Подключите источник тока, зависящий от напряжения, и резистор через провод, выберите значок провода и завершите подключение.
В этом примере мы должны определить тип порта как вход или выход.
Обозначьте вход как Vin, размещенный на инвертирующем входе, а затем как Vnin на неинвертирующем входе.
Выходную клемму расположите на резисторе R1, нажмите на провод и соедините выходную клемму с узлом резистора R1. Щелкните Netname и определите метку как Vout и выберите тип порта для вывода.Сохраните схему, щелкните файл и выберите сохранить, как в этом примере, сохраненном как Opamptut.
Разница между входной клеммой источника тока, управляемого напряжением, будет генерировать ток, который заставляет выходной сигнал протекать через резистор сопротивлением 1 Ом.
В этом примере мы преобразуем эту схему в символ.
Как создать символ в LTspice?
В следующем разделе рассказывается, как создать символ в LTspice.
Щелкните «Иерархия», а затем выберите «Создать новый символ». Вы получите новую схему.
Сохраните символ как Opamptut, этот символ будет соответствовать схеме, которую мы сделали ранее.
Теперь щелкните по рисованию, а затем щелкните по линии. Мы нарисуем символ операционного усилителя и добавим к нашему символу входной и выходной контакты.
Щелкните редактирование и выберите добавить контакт / порт. Назовите контакт Vin для инвертирующего входного терминала и Vnin для неинвертирующего входного терминала, а выходной контакт — Vout.
Проверьте таблицу выводов для нашей схемы, щелкните «Просмотр» и выберите таблицу выводов. Подключите контакты к символу операционного усилителя с помощью линий чертежа, которые соответствуют схеме.
Затем мы моделируем инвертирующую конфигурацию операционного усилителя. Откройте новую схему. Используйте символ, который мы создали ранее, выбрав компонент. Выберите расположение каталога, в этом примере имя символа — Opamp_tut, выберите и нажмите OK, а затем отпустите символ на схеме.
Добавьте к схеме резистор R1, этот резистор действует как нагрузка и заземляет неинвертирующий вход клеммы и источник напряжения на инвертирующий вход. Также добавьте резисторы R2 и R3, как показано на рисунке ниже.
Изменим значение сопротивления R2 на 500 Ом и R3 на 500 Ом. Давайте сделаем анализ SPICE и построим график развертки постоянного тока.
Давайте проведем анализ SPICE и построим график развертки постоянного тока.
Первым источником развертки будет V1, начальным значением будет 0, а конечным значением 1 с шагом 1 мВ.Поместим анализ SPICE на схему и запустим моделирование.
Щелкните на узле между V1 и R2, входом инвертирующего терминала и выходным терминалом. На рисунке ниже показана развертка по постоянному току.
Теперь давайте внесем несколько изменений в наш источник напряжения, щелкните правой кнопкой мыши по напряжению и нажмите «Дополнительно».
Выберите SINE
Щелкните правой кнопкой мыши файл .dc и переключитесь с развертки постоянного тока на анализ переходных процессов.
Определите время остановки как 5 мкс, время начала сохранения данных 0 и максимальное время остановки 10 нс.Обозначьте вход как Vin, а выход как Vout.}}

Часть	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
Производитель.Номер детали: 540-44-044-24-000000	Сравнить: 940-44-044-24-000000 ВС 540-44-044-24-000000	Производитель: Mill-Max	Категория: Розетки для ИС и компонентов	Описание: Conn PLCC Socket SKT 44POS 2.54-миллиметровая трубка для припоя ST со сквозным отверстием
Производитель Номер детали: 961103-5604-AR	Сравнить: Текущая часть	Производители: 3M	Категория: Межплатные соединители	Описание: Межплатный разъем 3M 961103-5604-AR, 2.54 мм, 3 контакта, заголовок, серия 961, сквозное отверстие, 1 ряд
Производитель Номер для заказа: 22-28-8034	Сравнить: 961103-5604-АР ВС 22-28-8034	Производитель: Molex	Категория: Коллекторы и розетки	Описание: Conn Unshrouded Header HDR 3POS 2.Сумка для припоя, 54 мм, RA, сквозное отверстие, KK®,
Номер детали: 61300311021	Сравнить: 961103-5604-AR VS 61300311021	Производитель: Wurth Electronics	Категория: Межплатные соединители	Описание: WURTH ELEKTRONIK 61300311021 Межплатный разъем, прямоугольный, 2.54 мм, 3 контакта, Заголовок, Серия WR-PHD, Сквозное отверстие

dc.contributor.author	Haque, Akm Sydul	en_US
dc.date.accessed	2008-09-17T23: 35: 05Z
dc.date.available	2008-09-17T23: 35: 05Z
dc.date.issued	2008-09-17T23: 35: 05Z
постоянного тока.дата отправки	август 2008 г.	en_US
dc.identifier.other	DISS-2196	en_US
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10106/1083
dc.description.abstract	Сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы генерируются с использованием операционных усилителей с обратной связью по току. Генератор сигналов с использованием операционного усилителя с токовой обратной связью (CFOA) был разработан, смоделирован и изготовлен.Смоделированная частота колебаний для синусоидальной волны составляет от 13,13 МГц до 23,94 МГц, для треугольной и прямоугольной волны при моделировании составляет от 6,78 МГц до 59,5 МГц. Операционный усилитель с обратной связью по току может достигать более высокой частоты колебаний, чем операционный усилитель с обратной связью по напряжению. Были разработаны два различных типа операционных усилителей с обратной связью по току. Это двойной буферный операционный усилитель с обратной связью по току и двойной буферный усилитель с токовой бустерной обратной связью.Также разработана макромодель для двойного буфера CFOA. Хотя усилитель с обратной связью по напряжению имеет много преимуществ, усилитель с обратной связью по току может работать на более высоких частотах. Разработаны три тестовых микросхемы для операционного усилителя с обратной связью по току. UTA246V, UTA246W — это CFOA с двойным буфером, а UTA246X — это усилитель тока с двойным буфером CFOA. Генератор треугольных и прямоугольных волн был построен с использованием CFOA UTA246W. Частота колебаний составила 2,8 МГц.	ru_US
постоянного тока.description.sponsorship	Davis, W. Alan	en_US
dc.language.iso	EN	en_US
dc.publisher	Электротехника	ru_US
dc.title	Разработка генератора сигналов с использованием операционных усилителей с обратной связью по току	ru_US
постоянного тока типа	к.т.н.	ru_US
dc.contributor.КомитетПредседатель	Дэвис, У. Алан	en_US
Отделение степени постоянного тока	Электротехника	ru_US
степень постоянного тока дисциплина	Электротехника	ru_US
Учредитель постоянного тока	Техасский университет в Арлингтоне	ru_US
уровень постоянного тока	докторская	ru_US
градус постоянного токаФИО	к.т.н.	ru_US
dc.identifier.externalLink	https://www.uta.edu/ra/real/editprofile.php?onlyview=1&pid=1182
dc.identifier.externalLinkDescription	Ссылка на профили исследований

Источники тока на операционных усилителях, схемы и расчёты

Как разработать прецизионный источник тока на операционных усилителях

Архитектуры источников тока

Схема с двумя операционными усилителями

Основы работы источника тока с двумя операционными усилителями

Заключение

Связанная информация

Теги

Схемы на операционных усилителях.

Новые поступления — 5

Новые поступления.

2.6. Применение генераторов . Самоучитель по радиоэлектронике

Генераторы на ОУ: мультивибраторы | HomeElectronics

Принцип построения импульсных генераторов на ОУ

Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Улучшение параметров мультивибратора

Ждущий мультивибратор (одновибратор)

операционный усилитель — патент РФ 2070768

Формула изобретения

Описание изобретения к патенту

Как разработать прецизионный токовый насос с операционными усилителями

Архитектуры источников тока

Топология с двумя операционными усилителями

Основные операции источника тока с двумя ОУ

Заключение

Дизайн генератора синусоидальных, треугольных и прямоугольных волн с использованием операционного усилителя с токовой обратной связью (CFOA)

Типы операционных схем усилителя Обзор Пример схемы

Введение

Схема операционного усилителя и анализ цепи

1.1 Что такое инвертирующий и неинвертирующий усилитель?

1.2 Дифференциальный усилитель

1.3 Суммирующий усилитель

1.4 Практический дифференциатор

1.5 Интегратор операционного усилителя

1,6 Преобразователь, детектор, компенсация тока смещения, компаратор напряжения

1.7 Регулировка напряжения смещения

1.8 Генератор синусоидальной волны

1.9 Опорное напряжение операционного усилителя

1.10 Инструментальный усилитель

1.11 Прецизионный приемник и источник тока

1.12 Прецизионный диод и зажим

1.13 Усилитель с режекторным фильтром

1.14 Умножитель емкости

2 Прочее устройство схем ОУ

Альтернативные модели

: основы, типы и применение | Статья

Что такое операционный усилитель?

Классификация операционных усилителей

Операционные усилители: основные характеристики и параметры

Отрицательная обратная связь и усиление с обратной связью

Операционные усилители: преимущества и ограничения

Топологии конфигурации операционных усилителей

Как выбрать операционный усилитель для вашего приложения

Сводка

Как создать источник постоянного тока с помощью операционного усилителя?

Источник постоянного тока на базе ОУ:

Как создать источник постоянного тока с помощью операционного усилителя?

Разработка генератора сигналов с использованием операционных усилителей с обратной связью по току

Моделирование идеального рабочего усилителя с помощью LTspice.

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики