4. Обозначения оу.
4.1. Система обозначений имс.
Наименование современных интегральных микросхем (в частности,
и ОУ), пример которого показан на рис. 1.5, начинается с буквенного ин-
декса, обозначающего область применения данной ИМС:
К–общего (широкого) применения,
ОС–специального применения,
Э–экспортное исполнение.
Следующий буквенный индекс означает тип корпуса и материал, из
которого он изготовлен. При этом возможны следующие варианты:
А–пластмассовый планарный;
Б–бескорпусное исполнение;
Е–металлополимерный DIP;
И–стеклокерамический планарный;
М–металлокерамический DIP;
Н–миниатюрный металлокерамический;
Р–пластмассовый DIP;
С–стеклокерамический;
Ф–миниатюрный пластмассовый.
Если этот индекс отсутствует, то ИМС имеет круглый металлостек-
лянный корпус.
Далее идет трех- или четырехзначный номер серии, причем первая
цифра характеризует ее конструктивно-технологическую особенность:
1,5–полупроводниковая (монолитная) ИМС;
7–бескорпусная;
2, 4, 6, 8–гибридная ИМС;
3–пленочная.
Другие две (или три) цифры–порядковый номер разработки серии.
О функции, которую выполняет ИМС, судят по двухбуквенному
шифру, стоящему после номера серии. Например:
УД–операционный усилитель,
СА–компаратор.
Следом идет порядковый номер ИМС в данной серии.
В конце условного обозначения может быть буквенный индекс, ха-
рактеризующий отличие по численному значению одного или нескольких
параметров ИМС одного и того же типа.
Порядковый номер ИМС в серии (двузначный) может быть дополнен
цифрами 01 (для корпуса 3101) или 08 (для корпуса 2108), но их допусти-
мо и не указывать.
Из примера на рис. 1.5 по двухбуквенному шифру (УД) заключаем,
что перед нами ОУ. Исключением из этого правила является ИС
К118УД1А–В, представляющая собой однокаскадный дифференциальный
усилитель. Цифры свидетельствуют о том, что ОУ полупроводниковый се-
рии 140 с номером разработки в данной серии 17. Буква в конце условного
обозначения предупреждает о различиях в численных значениях по мень-
шей мере одного из параметров ОУ данного типа. Однако информации о
том, какой это параметр, в указанном индексе не содержится.
Лишь по справочным данным можно узнать, например, что ОУ 140УД17А и 140УД17Б различаются значением коэффициента усиления.
Микросхемам, различающимся только конструктивным исполнением, присваивают, как правило, единое цифровое обозначение серии. Следует иметь в виду, что в обозначении ИМС, выпущенных в 70–80-е годы, буквенный индекс, обозначающий тип и материал корпуса, часто отсутствует. Дело в том, что, выпуская одно и то же устройство в другом по исполнению корпусе, обычно просто изменяли номер серии (например, ОУ К153УД2 и К553УД2, компаратор К521СА3 и К554СА3 и т.д.).
4.2. Условные графические обозначения оу.
Согласно ГОСТ 2.759–82 (СТ СЭВ 3336-81) обозначения элементов
аналоговой техники, к числу которых относится и ОУ, выполняют на ос-
нове прямоугольника. Он может содержать основное и одно или два до-
полнительных поля, расположенных по обе стороны от основного
(рис. 1.6)
На схемах усилитель обозначается треугольником на основном поле.
Справа от него указывают коэффициент усиления. Если конкретное значе-
ние коэффициента усиления несущественно, его допускается не указывать
(можно также вписать знак бесконечности ∞).
Выводы ОУ делятся на входные, выходные и выводы, не несущие
функциональной нагрузки, к которым подключаются цепи напряжения пи-
тания и элементы, обеспечивающие нормальную работу ОУ. Входы пока-
зывают слева, выходы – справа.
Большинство ОУ имеют один несимметричный выход и два входа,
симметричных по отношению к общему проводу. Прямые входы и выходы
обозначают линиями, присоединяемыми к контуру графического изобра-
жения ОУ без каких-либо знаков, а с кружками в месте присоединения –
инверсные входы и выходы. Прямой вход еще называют неинвертирую-
щим, так как фаза выходного сигнала совпадает с фазой сигнала, поданно-
го на этот вход. Другой вход называют инвертирующим, так как фаза вы-
ходного сигнала сдвинута на 180° относительно входного сигнала. Поэто-
му входы оказывают на выходное напряжение равное в количественном
отношении, но противоположное по знаку влияние. Если ко входам при-
ложены синфазные, действующие одновременно одинаковые по величине
и фазе относительно общего провода сигналы, то их влияние будет взаим-
но скомпенсировано, и выход будет иметь нулевой потенциал, благодаря
чему параметры ОУ мало чувствительны к изменениям напряжения пита-
ния, температуры и других внешних факторов. Напряжение на выходе ОУ
должно быть лишь в том случае, когда на его входах действуют различные
по уровню и фазе сигналы. Выходное напряжение пропорционально раз-
ности уровней сигналов, называемой дифференциальным сигналом. Выходное напряжение ОУ измеряется относительно общего провода.
Выходной вывод ОУ в большинстве случаев присоединяется к нагрузке, которая, как правило, соединяется с корпусом, но это условие соблюдается не всегда.
Чтобы обеспечить возможность работы с ОУ как с положительными,
так и с отрицательными входными сигналами, требуется двухполярное пи-
тающее напряжение. Для этого необходимо предусмотреть два источника
постоянного напряжения, которые подключаются к соответствующим вы-
водам ОУ. Их в общем случае обозначают латинской буквой U. Если питающих напряжений несколько, их условно нумеруют (Uп+, U–) и указывают каждое у своего вывода в дополнительном поле. Вместо буквы можно указывать номинальное значение напряжения и его полярность (выводы с метками +15 В и –15 В, рис. 1.6).
При двухполярном питании постоянное напряжение на несиммет-
ричном выходе отсутствует при условии, что постоянных напряжений на
входе ОУ нет. Значения напряжений источника питания согласно
ГОСТ 17230-71 ±15, ±12, ±6 В. Известны ОУ, рассчитанные на работу от
источника с напряжением питания ±27 В. Некоторые типы ОУ сохраняют
работоспособность при снижении напряжения питания до ±3 В. Реже
встречается несимметричное (+12 и –6 В) и однополярное напряжение питания.
Наличие рассмотренных выводов необходимо для функционирова-
ния ОУ. К вспомогательным относятся выводы с метками FC–для подсое-
динения цепи, корректирующей АЧХ ОУ, выводы NC–для подключения
элементов балансировки по постоянному току (установки нуля на выходе),
а также вывод металлического корпуса (⊥) для соединения с общим прово-
дом устройства, в которое входит ОУ.
Часто для лучшего понимания принципа работы того или иного узла
или устройства и большей наглядности, позволяющей выделить аналого-
вые ИМС на фоне цифровых, в упрощенных принципиальных, функцио-
нальных и структурных схемах используется упрощенное обозначение ОУ,
в котором отсутствуют второстепенные выводы, не влияющие на принцип
действия ОУ. Обычно сохраняются лишь основное поле и сигнальные вы-
воды (рис. 1.7,а). Причем наиболее популярным, удобным, привычным яв-
ляется принятое до 80-х годов изображение ОУ в виде треугольника, при-
чем инвертирующий и неинвертирующий входы могут показываться, как и
на принципиальной схеме (рис. 1.7,б), так и с помощью знаков «−» и «+»
соответственно (рис. 1.7,в). Такое изображение ОУ встречается в самой со-
временной литературе, в том числе и справочной /1, 2/, поэтому в данной
работе использовано именно оно.
64745-16: PL-1401 Установки для измерения статических параметров операционных усилителей
Назначение
Установки для измерения статических параметров операционных усилителей PL-1401 (далее — установки) предназначены для измерения статических электрических характеристик операционных усилителей с обратной связью по напряжению и по току, исполненных в корпусах типа DIP8, QLCC8, h3.08-1B.
Описание
Установки представляют собой автоматизированную аппаратуру для измерений по методикам, изложенным в нормативных документах на методы измерений статических электрических характеристик операционных усилителей:
— максимальной силы выходного тока по ГОСТ 19799;
— коэффициента усиления напряжения по ГОСТ 23089. 1 и коэффициента преобразования силы тока в напряжение по методике, приведенной в руководстве по эксплуатации установок;
— максимального выходного напряжения по ГОСТ 23089.2 и напряжение смещения нуля по ГОСТ 23089.3;
— силы входного тока по ГОСТ 23089.4 и силы потребляемого тока в диапазоне по ГОСТ 23089.5;
— коэффициента влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения нуля по ГОСТ 23089.7 и коэффициента ослабления синфазных входных напряжений по ГОСТ 23089.11;
— входного и выходного сопротивлений в диапазоне по ГОСТ 23089.17.
Для реализации методов измерений в установках используются высокостабильные источники напряжения, вольтметр постоянного напряжения высокой точности, и прецизионные резисторы.
В состав установок входят измерительно-вычислительный комплекс, выполненный на основе оборудования компании “National Instruments” в шасси NI PXIe-1085, и комплект оснасток для микросхем.
Программное обеспечение
Предустановленное на контроллере измерительно-вычислительного комплекса установок программное обеспечение служит для исполнения программ тестирования, выполняет функции управления режимами, обработки и представления измерительной информации.
На контроллере предустановленны также операционная среда Windows версии 7 и выше, а также среда программирования NI LabVIEW Developer Suite 2011 и выше.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Идентификационные данные программного обеспечения (ПО)
Идентификационные данные (признаки) |
Значение | |
ПО для ОУ |
ПО для самоконтроля | |
Идентификационное наименование |
Тестер ОУ PL-1401 |
Поверка |
Идентификационный номер версии |
2.0.0.1 и выше |
2.0.0.1 и выше |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений «низкий» по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
представлены в таблице 2.
Таблица 2 — Метрологические и технические характеристики
Наименование характеристики |
Значение |
Диапазоны установки постоянного напряжения, В |
±6; ±20 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки постоянного напряжения, в формулах ниже U — значение установленного напряжения | |
в диапазоне ±6 В |
±(5-10 -U + U0), U0 = 4 мВ |
в диапазоне ±20 В |
±(5-10’4-U±Uo),Uo = 10мВ |
Диапазоны измерения постоянного напряжения, В |
±0,1; ±1, ±10; ±100 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения, в формулах ниже U — значение измеренного напряжения | |
в диапазоне ±100 мВ |
±(2-10′ -U + Uo), Uo = 0,8 мкВ |
в диапазоне ±1 В |
:(1. 5-10’Ч: + и0), Uo = 2,1 мкВ |
в диапазоне ±10 В |
: (1.2-10’5 1. + Uo), Uo = 5 мкВ |
в диапазоне ±100 В |
: (2-10’5 -и + Uo), Uo = 200 мкВ |
Требования к сети питания | |
напряжение, В |
220 ±22 |
частота, Гц |
50 ±1 |
содержание гармоник, %, не более |
5 |
Потребляемая мощность, Вт, не более |
500 |
Рабочие условия применения | |
температура окружающей среды, °С |
20 ±5 |
относительная влажность воздуха, %, не более |
от 30 до 80 (без конденсата) |
атмосферное давление, кПа |
от 84 до 106,7 |
Электромагнитная совместимость |
по ГОСТ Р МЭК 61326-1-2014 |
Знак утверждения типа
наносится на переднюю панель измерительно-вычислительного комплекса установок в виде наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Комплектность установок приведена в таблице 3.
Наименование и обозначение |
Кол-во |
Измерительно-вычислительный комплекс в составе: шасси NI PXIe-1085; контроллер NI PXIe-8135; источник питания NI PXI-4110, 2 шт.; источник питания NI PXI-4130, 2 шт.; мультиметр NI PXI-4071 |
1 шт. |
Комплект оснасток для подключения операционных усилителей |
1 шт. |
Адаптерный блок для подсоединения оснасток |
1 шт. |
Комплект плат самоконтроля |
1 шт. |
Комплект соединительных кабелей |
1 шт. |
Комплект ЗИП |
1 шт. |
Руководство по эксплуатации AMBI.411734.001 РЭ |
1 шт. |
Руководство оператора AMBI. 505.294-01 34 01 РО |
1 шт. |
Формуляр АМBI.411734.001 ФО |
1 шт. |
Программное обеспечение «Тестер ОУ PL-1401» |
1 шт. |
Программное обеспечение «Поверка PL-1401» |
1 шт. |
Методика поверки PL-1401-2016 МП |
1 шт. |
Поверка
осуществляется по документу PL-1401-2016 МП «Установки для измерения статических параметров операционных усилителей PL-1401. Методика поверки», утвержденному
ООО «КИА» 23.06.2016 г.
Знак поверки наносится на переднюю панель измерительно-вычислительного комплекса установок.
Рекомендуемое средство поверки:
— калибратор многофункциональный Fluke 5720A, регистрационный номер 30477-05.
Сведения о методах измерений
Методы измерений изложены в нормативных документах и в Руководстве по эксплуатации установок:
— ГОСТ 19799-74 «Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения электрических параметров и определения характеристик»;
— ГОСТ 23089.1-83 «Микросхемы интегральные. Метод измерения коэффициента усиления операционных усилителей и компараторов напряжения»;
— ГОСТ 23089.2-83 «Микросхемы интегральные. Метод измерения максимального выходного напряжения операционных усилителей»;
— ГОСТ 23089.3-83 «Микросхемы интегральные. Методы измерения напряжения и э.д.с. смещения нуля операционных усилителей и компараторов напряжения»;
— ГОСТ 23089.4-83 «Микросхемы интегральные. Метод измерения входных токов и разности входных токов операционных усилителей и компараторов напряжения»;
— ГОСТ 23089.5-83 «Микросхемы интегральные. Метод измерения тока потребления и потребляемой мощности операционных усилителей и компараторов напряжения»;
— ГОСТ 23089.7-83 «Микросхемы интегральные. Метод измерения коэффициента влияния нестабильности источников питания на напряжение и э.д.с смещения нуля операционных усилителей»;
— ГОСТ 23089. 7-83 «Микросхемы интегральные. Методы измерения коэффициента ослабления синфазных входных напряжений операционных усилителей и компараторов напряжения»;
— ГОСТ 23089.17-90 «Микросхемы интегральные. Методы измерения входного и выходного сопротивлений операционных усилителей».
— AMBI.411734.001 РЭ. Приложение Ф. Метод измерения коэффициента преобразования тока в напряжения операционных усилителей с обратной связью по току.
Нормативные документы
Нормативные документы, устанавливающие требования к установкам для измерения статических параметров операционных усилителей PL-1401
1 ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
2 ГОСТ 8.027-2001. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы.
3 Государственные стандарты, указанные в разделе «Сведения о методиках (методах) измерений» настоящего описания типа.
4 ГОСТ Р МЭК 61326-1-2014. Оборудование электрическое для измерения, управления и лабораторного применения. Требования электромагнитной совместимости. Часть 1. Общие требования.
5 ГОСТ IEC 61010-1-2014. Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования. Часть 1. Общие требования.
№6: соч. Усилители — веб-страница г-на Бриджера
Введение : Цель этой лабораторной работы — научиться использовать интегральные схемы операционных усилителей. (ИС). Операционный усилитель — это первая микросхема, которую вы будете использовать, поэтому необходимо попрактиковаться в подключении микросхем с несколькими выводами к макетной плате. Ан Операционный усилитель представляет собой довольно сложную схему, состоящую в основном из транзисторов (таких как вы использовали в последнем разделе) и Резисторы. Дополнительный Необходимое оборудование : Операционные усилители, резисторы, конденсаторы, горшки, Динамики и дополнительный микрофон. Ниже это полная схема обычного операционного усилителя 941 (не волнуйтесь, даже если вы можно построить с нуля, вам это не нужно, потому что вся схема уже содержится в микросхеме!) Важно отметить, что мы уже сделал усилитель с использованием транзисторов и что операционный усилитель использует то же самое типы транзисторов, чтобы сделать более точно настроенный и мощный усилитель. Это просто следующий шаг в развитии схемы. We в этом разделе будут использоваться операционные усилители 411. 411 — это 8-контактная микросхема. содержащий один операционный усилитель. Показана конфигурация микросхемы и контактов. ниже. Выводы V+ и V- питают операционный усилитель от внешнего напряжения. источник. As его название предполагает, и операционный усилитель усиливает входящий сигнал. Это делает это с помощью обратной связи. Чтобы понять, как это работает, давайте рассмотрим операционный усилитель. отдельно, а затем в простой схеме инвертирующего усилителя. Операционный усилитель с входными контактами (+) и (-), подачей напряжения и выходом (слева) An Op Усилитель управляется двумя «золотыми правилами», которые примерно соответствуют действительности: 1. Выход операционного усилителя сделает все возможное, чтобы попытаться сделать напряжение разница между двумя входами нулевая. 2. Входы не потребляют фактический ток. Использование эти два правила, мы можем понять, как инвертирующий усилитель выше работает. Предположим, что вход (+) идет на землю. Для того чтобы чтобы на входе (-) не было тока, выход должен блокировать ток поступающие со входа. Следовательно, из закона Ома V в /R i должны равняться V из /R f , и они должны быть противоположными по знаку, поэтому что токи компенсируются. Переписывая это, включая смену знака, мы получить этот V из /V в = -R f /R i . Этот Коэффициент усиления усилителя. Например, если отношение равно 5, тогда входной сигнал 5 В будет усилен до выходного сигнала -25 В. Однако, поскольку знак отрицательный, выходной сигнал инвертирует входной сигнал. Упражнение #1: Соберите инвертирующий усилитель, показанный выше. Кому прикрепите операционный усилитель, подключите 4 контакта с каждой стороны одной из макетных плат канавки. Он должен идеально подойти. Включите макетную плату, чтобы Линии + и — на +12В и -12В соответственно. Соедините контакты + и — операционного усилителя к линиям электропередач с помощью небольших соединительных проводов (см. схему контактов выше). Прикрепите резисторы и подключите вход к Pasco Power. Усилитель и выход на датчик напряжения. Подключить второе напряжение датчика к входному сигналу на операционном усилителе. Питание цепи и монитор входные и выходные сигналы на отдельных осциллографах в Data Studio. Использовать Синусоидальная волна и попробуйте переключить потенциометр и обратите внимание на усиление диапазон. На изображении ниже показан синусоидальный вход и соответствующий ему усиленный и инвертированный выход. Попробуйте различные усиления и сигналы (треугольник, квадрат, напряжение постоянного тока и т. д.). Запишите несколько изображений, подобных приведенному выше, для вашего отчета. Убедитесь, что диапазон усилений соответствует тому, что вы могли бы предсказать от горшка. Что это диапазон? Обратите внимание, что если усиление равно 1, то возврат сигнал будет таким же, как и входной, только инвертированный. комбинация этих двух вызовет полную деструктивную интерференцию. Этот будет важно позже… Кому визуально проверьте усиление, подключите два одинаковых светодиода (используйте больший те) к вашей схеме — один от входного напряжения к земле, а другой от выходное напряжение на землю. Используйте вход синусоидальной волны с амплитудой 2 В и наблюдать за усилением (увеличением яркости) для разных пот позиции. Если вы сохраните частоту небольшой, вы сможете увидеть Мерцание светодиода. Как можно устранить некоторые из этих мерцаний с помощью схема, которую вы построили в предыдущем упражнении (на случай, если вам нужно зажечь светодиод с переменным сигналом)? Какие еще могут быть практические применения для этот тип управления усилением? Для следующий набор схем, вам нужно будет использовать макетную плату эффективно. Вы будете строить три схемы операционных усилителей — инвертирующий Усилитель, неинвертирующий усилитель и смеситель. Прежде чем вы начнете, полностью очистите свою плату и используйте выходы с питанием в верхней части платы чтобы сделать выводы +12В, -12В, +6В и GND на разветвители на плате. Используйте конфигурацию, показанную ниже. Упражнение № 2. Цель следующего проекта — построить караоке-машину! Схемы, которые вы создадите, будут объединяться, чтобы исключить вокал из популярных песен. так что вы можете взять на себя вокальное лидерство. Чтобы понять, как это работает, сначала необходимо понять, как микшируются популярные песни. В большинстве записи, инструменты, по крайней мере, частично разделены между левыми и правильные стереосигналы — это называется панорамированием. Тем не менее, основной вокал поровну делится между левыми и правыми. Ниже приведены шаги исключить вокал: 1. Подайте правый сигнал через неинвертирующий усилитель, а левый — через аналогичный, но инвертирующий усилитель. 2. Объедините и смешайте два сигнала вместе. 3. Инструменты будут в основном рекомбинироваться в основном выходе, потому что они были записаны на отдельные левый и правый сигналы (инверсия в левом сигнале будет на звук не влияет). Но когда идеальное сочетание правильного вокала и перевернутый левый вокал рекомбинируется, они точно компенсируются из-за деструктивное вмешательство. Поэтому останется только инструментальное сопровождение (а иногда и вокальные гармонии). Первый, соберите инвертирующий и неинвертирующий усилители, показанные ниже. Чтобы сделать схемы, вам нужно будет использовать направленные конденсаторы. Эти называются электролитическими конденсаторами и могут быть признаны, потому что один из двух ведет длиннее, чем другой. Чем короче отведение, это всегда (-), а дольше (+). Вы также можете определить отрицательное отведение по большому «-». полоска на стороне конденсатора. Убедитесь, что они выровнены правильно в вашей схеме! Схема инвертирующего усилителя Схема неинвертирующего усилителя Один раз вы построили два усилителя, соберите схему сумматора/усилителя, показанную ниже. Эта схема рекомбинирует левый и правый сигналы. Схема усилителя и сумматора Для потенциометра 20K используйте резистор 10K, соединенный последовательно с потенциометром 10K. Для резисторов 100K используйте последовательно два резистора 47K. Какова роль потенциометра 20K? Почему это можно назвать «управление микшером»? Один раз у вас есть все три схемы, с левым и правым усиленными сигналами, подаваемыми в схему суммирования, пришло время отправить песню на преобразование для караоке. Для этого выполните следующую процедуру: 1. Используйте стереокабель 1/8 дюйма, чтобы получить выходной сигнал от MP3-плеера. Изолируйте левый, правый и заземляющие сигналы с помощью зажимов типа «крокодил». 2. Подайте левый и правый сигналы на соответствующие усилители и кабель. измельчите до земли на вашей макетной плате. 3. Подключите два выхода усилителя к левому и правому входам сумматора. 4. Подключите выход сумматора к динамикам. Если динамики ушли и правый входы, отправьте смешанный сигнал на оба (используя мост типа «крокодил»). между правым и левым на входе динамика). Не забудьте заземлить кабель динамика на макетной плате. |