Основные схемы включения операционного усилителя
Основные схемы включения операционного усилителяДифференциальное включение
Рис. 4. Дифференциальное включение ОУ
На рис. 4 приведена схема дифференциального включения ОУ. Найдем зависимость выходного напряжения ОУ от входных напряжений. Вследствие свойства а) идеального операционного усилителя разность потенциалов между его входами p и n равна нулю. Соотношение между входным напряжением U1 и напряжением Up между неинвертирующим входом и общей шиной определяется коэффициентом деления делителя на резисторах R3 и R4:
U
p = U1R4/(R3+R4) (3) Поскольку напряжение между инвертирующим входом и общей шиной Un = Up, ток I1 определится соотношением:
I
1 = (U2 — Up) / R1 (4) Вследствие свойства c) идеального ОУ I1=I2.
Выходное напряжение усилителя в таком случае равно:
U
вых = Up — I1R2 (5) Подставив (3) и (4) в (5), получим:
. |
(6) |
При выполнении соотношения R1R4 = R2R3,
U
выхПримечание 1: Нетрудно убедиться, что соотношения (6), (7) справедливы и в случае, если вместо резисторов R1 и R2 включены двухполюсники, содержащие в общем случае конденсаторы и катушки индуктивности, с операторным входным сопротивлением, соответственно, Z1(s) и Z2(s).
Инвертирующее включение
При инвертирующем включении неинвертирующий вход ОУ соединяется с общей шиной (рис.
Рис. 5. Инвертирующее включение ОУ
. |
(8) |
Таким образом, выходное напряжение усилителя в инвертирующем включении находится в противофазе по отношению ко входному. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы.
Найдем входное сопротивление схемы. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе относительно общей шины равно нулю, согласно свойству а) идеального ОУ входной ток схемы I
е. воображаемым) нулем.
Неинвертирующее включение
При неинвертирующем включении входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R
. |
(9) |
Рис. 6. Неинвертирующее включение ОУ
Как видно, здесь выходной сигнал синфазен входному. Коэффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы. В предельном случае, если выход ОУ накоротко соединен с инвертирующим входом, этот коэффициент равен единице. Такие схемы называют неинвертирующими повторителями и изготавливают серийно в виде отдельных ИМС по нескольку усилителей в одном корпусе.
Сайт управляется системой uCoz
|
Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов… История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации… Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении… Интересное: Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом. Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего… Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция |
⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒ Цель работы:
Изучение принципа работы, основных параметров и характеристик операционного усилителя (ОУ), исследование инвертирующей схемы включения ОУ.
Теоретические сведения
Исследуемый усилитель называется операционным потому, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами: алгебраического сложения, вычитания, умножения на постоянный коэффициент, интегрирования, дифференцирования, логарифмирования и т.д. Современный ОУ выполняется на базе интегральной микросхемы операционного усилителя, к выводам которой присоединяются источники питания, входных сигналов, сопротивление нагрузки, цепи обратной связи (ОС), коррекции частотных характеристик ОУ и другие цепи. ОУ — это усилитель постоянного тока, имеющий большой коэффициент усиления по напряжению. Для получения возможности усиливать разнополярные сигналы ОУ запитывают, обычно симметричным, двухполярным источником питания. На рисунке 4.1 показано условное обозначение ОУ с одним выходом и двумя входами: прямым и инверсным. Инверсный вход обозначают знаком инверсии (кружком) или помечают знаком «-«. В общем случае на входные выводы ОУ подаются либо синфазный сигнал Uсф, величина которого определяется по формуле (4.1), либо дифференциальный сигнал, который определяется по формуле (4.2).
Uсф = (Uвх1 + Uвх2)/2, (4.1)
где Uсф – напряжение синфазного сигнал, В; Uвх1 – напряжение на прямом входе, В; Uвх2 – напряжение на инверсном входе,В.
Uдиф = Uвх1 — Uвх2 (4.2)
где Uдиф. – напряжение дифференциального сигнала, В.
Рисунок 4.1- Условное обозначение ОУ
ОУ предназначен для усиления небольшого разностного (дифференциального) сигнала. Синфазный сигнал схемой ОУ должен быть максимально ослаблен. Выходное напряжение U На рисунке 4.2 приведены амплитудные характеристики ОУ. Рисунок 4.2- Амплитудные характеристики ОУ
4.1.1 Инвертирующий усилитель
В схеме на рисунке 4.3 входной сигнал подается на инвертирующий вход ОУ, а его неинвертирующий вход заземлен Рисунок 4.3 – Схема инвертирующего усилителя
Усилитель называется инвертирующим, так как выходное напряжение Uвых инвертировано по отношению к входному напряжению Uвх. Отрицательная обратная связь создается с помощью резисторов R2, R1 (параллельная ООС по напряжению). Коэффициент усиления напряжения Кuос схемой инвертирующего ОУ определяется по формуле (4.3)
Кuос = -R2/R1. (4.3)
Если R2 = R1, то Кuос = -1 и ОУ становится инвертирующим повторителем напряжения, у которого Uвых = -Uвх. Входное сопротивление Rвх инвертирующего ОУ определяется по формуле (4.4) . Rвх = R1, (4.4) Выходное сопротивление Rвых определяется по формуле (4.5)
Rвых = Rвыхоу /(1 + Коу / Кuос) (4.5)
Для компенсации различия входных токов в схему введен резистор R3, который рассчитывается по формуле (4.6)
R3 = R1*R2/(R1+R2) (4.6)
Подготовка к работе
4.2.1 Изучить принцип работы, параметры, характеристики, схемы включения и возможности применения ОУ. 4.2.2 Определить входное, выходное сопротивления и коэффициент усиления инвертирующего усилителей для заданных преподавателем значений параметров исследуемых схем. 4.2.3 Нарисовать схему исследуемого усилителя. 4.2.4 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
План работы
4.3.1 Собрать схемы двух источников питания и генератора синусоидальных колебаний согласно рисункам 4.
4.3.2 Собрать схему инвертирующего усилителя, представленную на рисунке 4.6
4.3.3. Подать на вход усилителя постоянное напряжение не более 1В от источника ИПН1 (выходное напряжение ИПН1 регулируется резистором R2). Замерить с помощью цифрового вольтметра выходное напряжение и рассчитать коэффициент усиления схемы К’uос по
К’uос = — R35/R37 (4.7)
4.3.4. Снять и построить амплитудную характеристику усилителя, изменяя напряжение от источника ИПН1 от 0 до Uвхmax при котором усилитель входит в насыщение. Результаты записать в таблицу 4.1
Таблица 4.1 Амплитудная характеристика усилителя
4.3.5. Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой f = 1кГц и амплитудой не более 1В от генератора ГС1.Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений. 4. Uвх.max и зарисовать осциллограмму выходного напряжения. Пояснить полученный результат. 4.3.7 Снять и построить амплитудно-частотную характеристику усилителя при Uвх = 1В, изменяя частоту входного сигнала
Таблица 4.2 — Амплитудно-частотная характеристика усилителя
4.
4.4 Контрольные вопросы
4.4.1 Охарактеризуйте назначение, параметры, характеристики и особенности применения ОУ. 4.4.2 Сравните схемы усилителей на ОУ по основным параметрам. 4.4.3 Охарактеризуйте инвертирующий повторитель напряжения и приведите его схему. 4.4.4 Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику ОУ и поясните ее. 4.4.5 Как осуществляется и для чего предназначена коррекция частотных характеристик ОУ? 4.4.6. Чем определяется максимальное выходное напряжение Uвых ОУ? Лабораторная работа №10
⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒ Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций. Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… |
..
Прямой вход не имеет знака инверсии или его помечают знаком «+».
4 и 4.5.
Определить значение Uвыхнас. исследуемого ОУ. Входное и выходное напряжения замеряются цифровым вольтметром.
3.6. Подать на вход усилителя сигнал с амплитудой более
3.8 Сравнить результаты практического исследования схем на ОУ с теоретическими (сравнить К’u.ос и Ku.ос) и сделать выводы.
..— использование транзистора BJT в качестве переключателя без инвертирования сигнала
спросил
Изменено 6 лет, 2 месяца назад
Просмотрено 12 тысяч раз
\$\начало группы\$
Я знаю, что могу использовать транзистор в качестве переключателя вот так:
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
Могу ли я использовать только один транзистор, который будет выдавать одинаковый сигнал (не инвертированный)? Я хочу использовать его для изменения уровня напряжения.
Вход цифровой на 3,3 В и должен выводить уровни 5 В TTL.
- транзисторы
- цифровая логика
- коммутация
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Эта схема используется довольно часто: —
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Абсолютно.
Эта схема использует свойства полевого МОП-транзистора для двунаправленного переключения сигнала между двумя разными уровнями напряжения.
\$\конечная группа\$
7
\$\начало группы\$
Вход цифровой на 3,3 В и должен выводить уровни 5 В TTL.
В этой ситуации вам, скорее всего, вообще не нужна схема преобразования.
Логический переключатель ТТЛ 3,3 В и 5 В с пороговым значением около 0,8 В. Таким образом, для управления входом ТТЛ 5 В логическим сигналом 3,3 В не требуется схема преобразования. Чтобы быть абсолютно уверенным, проверьте минимальное значение V ih вашего 5-вольтового ТТЛ-устройства и убедитесь, что это число меньше минимального значения V oh 9.0064 вашего устройства на 3,3 В.
На этом рисунке из примечания к приложению TI «Выбор правильного решения для преобразования уровней» показано, что заданные входные, выходные и пороговые уровни одинаковы для схем TTL 5 В и 3,3 В:
Если ваш устройства на самом деле не TTL, а CMOS, вы все равно можете подключить их без схемы преобразования, но запас по шуму будет уменьшен, потому что порог переключения CMOS составляет V cc /2, а не фиксированный уровень напряжения.
Как видно из диаграммы, вы не можете надежно использовать сигнал ТТЛ 3,3 В (или даже ТТЛ 5 В) для переключения входа 5 В КМОП, поэтому в любой из этих ситуаций вам потребуется схема преобразователя, как показано в другие ответы здесь.
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
Импульсный источник питания— Положительное напряжение с инвертирующим повышающим преобразователем
спросил
Изменено 5 лет, 10 месяцев назад
Просмотрено 357 раз
\$\начало группы\$
в инвертирующем повышающем преобразователе выход Vout = -Vin(d/(1-d)) , где d — рабочий цикл переключателя.
Выходное напряжение всегда отрицательное. В моем случае входное напряжение обеспечивается батареей.
Можно ли подключить нагрузку, требующую положительного напряжения питания, просто инвертировав ее клеммы?
Я задаю этот вопрос, потому что не могу понять, почему в Интернете я нашел инвертирующий и неинвертирующий повышающий преобразователь.
Спасибо
- импульсный источник питания
- повышение
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Да, если ваша нагрузка изолирована, вы можете подключить ее «назад» к выходу инвертирующего повышающе-понижающего преобразователя.
Причина, по которой вы найдете неинвертирующие повышающе-понижающие преобразователи, заключается в том, что часто нагрузка должна быть связана с той же землей, что и другие шины в системе, и вы не можете соединить ее землю с отрицательной шиной, а положительную — с системой.
