Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 12

7 февраля 2019

телекоммуникациисистемы безопасностиучёт ресурсовмедицинапотребительская электроникаавтоматизациялабораторные приборыинтернет вещейTexas Instrumentsстатьяинтегральные микросхемы

Тим Грин, Пит Семиг, Колин Веллс (Texas Instruments)

Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Поваренная книга – сборник рецептов, а данный цикл статей – сборник стандартных схем с операционными усилителями. Каждой схеме посвящена отдельная статья, содержащая пример типового расчета с указанием формул и последовательности действий. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Расчеты выполнены для конкретных усилителей из производственной линейки

TI. Разработчик может использовать и другие изделия, широкий выбор которых представлен на страницах каталога компании КОМПЭЛ. От читателя требуется понимание базовых принципов работы операционных усилителей. Если же знаний недостаточно, следует вначале ознакомиться с учебными курсами TI Precision Labs (TIPL). Авторы обещают обновлять и дополнять статьи цикла.

Мы публикуем главы Поваренной книги на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

ШИМ-генератор на ОУ

Исходные данные к расчету представлены в таблице 34.

Таблица 34. Исходные данные к расчету

Вход		Выход		Питание
ViMin	ViMax	VoMin	VoMax	Vcc	Vee	Vref
-2,0 В	2,0 В	0 В	5 В	5 В	0 В	2,5 В

Описание схемы

Данная схема использует генератор треугольных импульсов и компаратор для формирования ШИМ-сигнала с частотой 500 кГц и коэффициентом заполнения, обратно пропорциональным входному напряжению (рисунок 42).

Операционный усилитель (U₃) и компаратор (U₄) генерируют треугольный сигнал, подаваемый на инвертирующий вход второго компаратора (U₂). Входное напряжение схемы поступает на инвертирующий вход усилителя рассогласования (U₁) и далее на неинвертирующий вход компаратора (U₂). Выходной ШИМ-сигнал формируется при сравнении входного напряжения и треугольного сигнала. Сигнал с выхода U₂ используется для обратной связи и подается на вход усилителя рассогласования (U₁). Это сделано для улучшения точности и линейности при генерации ШИМ-сигнала.

Рис. 42. Схема ШИМ-генератора

Рекомендуем обратить внимание:

• используйте компаратор c выходом типа “push-pull” и минимальным временем задержки;
• Применяйте ОУ с подходящими значениями скорости нарастания, GBW и диапазона выходных напряжений;
• частота полюса, создаваемого конденсатором С, должна лежать ниже частоты переключений и значительно выше слышимого звукового диапазона;
• импеданс источника опорного напряжения должен быть минимальным. Для этой цели может быть использован выход ОУ.

Порядок расчета

• Выбираем коэффициент усиления для входного сигнала по формуле 1:

$$GAIN=-\frac{R_{4}}{R_{3}}=-1\frac{В}{В}\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

Задаем R₃ = R₄ = 10 кОм.

• Выбираем сопротивления R₁ и R₂ для деления опорного напряжения и получения единичного усиления сигнала на неинвертирующем входе (формула 2):

$$V_{O\_DC}=\left(1+\frac{R_{4}}{R_{3}} \right)\times \left(\frac{R_{2}}{R_{1}+R_{2}} \right)\times V_{REF}\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 10 кОм.

Тогда V_{O_DC} = 2,5 В.

• Амплитуда V_tri должна быть выбрана выше максимальной амплитуды входного напряжения (2,0 В), чтобы избежать коэффициента заполнения ШИМ-сигнала 0% и 100%. Выбираем V _tri = 2,1 В. Амплитуда V₁ = 2,5 В (формула 3):

$$V_{tri}\:(амплитуда)=\frac{R_{5}}{R_{6}}\times V_{1}\:(амплитуда)\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

Задаем R₆ = 10 кОм и определяем R₅ по формуле 4:

$$R_{5}=\frac{V_{tri}\:(амплитуда)\times R_{6}}{V_{1}\:(амплитуда)}=8. 4\:кОм\approx 8.45\:кОм\:(номинал)\qquad{\mathrm{(}}{4}{\mathrm{)}}$$

• Задаем частоту ШИМ 500 кГц, исходя из формулы 5:

$$f_{t}=\frac{R_{6}}{4\times R_{7}\times R_{5}\times C_{3}}\qquad{\mathrm{(}}{5}{\mathrm{)}}$$

Задаем С₃

= 100 пФ и рассчитываем R₇ по формуле 6:

$$R_{7}=\frac{R_{6}}{4\times f_{t}\times R_{5}\times C_{3}}=5.92\:кОм\approx 5.90\:кОм\:(номинал)\qquad{\mathrm{(}}{6}{\mathrm{)}}$$

• Выбираем С₁ для ограничения полосы пропускания усилителя ниже частоты ШИМ (формула 7):

$$f_{p}=\frac{R_{6}}{2\pi \times R_{4}\times C_{1}}\qquad{\mathrm{(}}{7}{\mathrm{)}}$$

С₁ = 100 пФ → f_p = 159 кГц

• Выбираем С₂ для фильтрации шума V_ref и подставляем в формулу 8:

C₂ = 100 нФ (номинал).

$$f_{div}=\frac{R_{6}}{2\pi \times R_{1}\parallel R_{2}\times C_{2}}=320\:кГц\qquad{\mathrm{(}}{8}{\mathrm{)}}$$

Моделирование схемы

Моделирование в режиме постоянных токов (DC-анализ) изображено на рисунке 43.

Рис. 43. Зависимость выходного напряжения усилителя от входного

Осциллограмма переходных процессов представлена на рисунке 44.

Рис. 44. Осциллограммы переходных процессов

Рекомендации

Параметры ОУ, используемого в расчете, приведены в таблице 35.

Таблица 35. Параметры ОУ, используемого в расчете

OPA2365
Vss	2,2…5,5 В
VinCM	Rail-to-rail
Vout	Rail-to-rail
Vos	100 мкВ
Iq	4,6 мА
Ib	2 пА
UGBW	50 МГц
SR	25 В/мкс
Число каналов	2

В качестве альтернативы могут использоваться ОУ, параметры которых представлены в таблице 36

Таблица 36. Параметры альтернативных ОУ

TLV3502		OPA2353
Vss	2,2…5,5 В	2,7…5,5 В
VinCM	Rail-to-rail	Rail-to-rail
Vout	Rail-to-rail	Rail-to-rail
Vos	1 мВ	3 мкВ
Iq	3,2 мА	5,2 мА
Ib	2 пА	0,5 пА
UGBW	–	44 МГц
SR	–	22 В/мкс
Число каналов	2	2

Оригинал статьи

Список ранее опубликованных глав

1. Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители
2. Инвертирующий усилитель
3. Неинвертирующий усилитель
4. Инвертирующий сумматор
5. Дифференциальный усилитель
6. Интегратор
7. Дифференциатор
8. Трансимпедансный усилитель
9. Однополярная схема измерения тока
10. Биполярная схема измерения тока
11. Однополярная схема измерения тока с широким рабочим диапазоном (3 декады)

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Широтно-импульсный регулятор для автомобиля.

Автоматика в быту. Электронные устройства автоматики.

Авторский сайт Кравцова Виталия Николаевича. Представленные конструкции уникальны и разработаны только автором
	Широтно — импульсные  регуляторы  постоянного тока              На странице представлена схема ШИМ регулятора на операционном усилителе.  Достоинство схемы — можно использовать практически любые доступные операционные усилители, подходящие по уровню питающего напряжения.  Уровень выходного эффективного напряжения регулируется путём изменения уровня напряжения  на  неинвертирующем  входе ОУ, что позволяет  использовать схему как составную часть различных регуляторов напряжения и тока, а также  схем с плавным зажиганием и гашением ламп накаливания.   Схема легка в повторении, не содержит редких элементов и при исправных элементах начинает работать сразу, без настройки. Силовой полевой транзистор подбирается по току нагрузки, но для уменьшения  тепловой рассеиваемой мощности желательно использовать транзисторы, рассчитанные на большой ток, т.к. у них наименьшее сопротивление  в открытом состоянии.  Площадь радиатора  для полевого транзистора полностью определяется выбором его типа  и током нагрузки .  Если схема будет использоваться  для регулирования напряжения  в  бортовых сетях + 24В,  для предотвращения пробоя затвора полевого транзистора, между коллектором транзистора VT1 и затвором VT2 следует включить резистор сопротивлением 1 К, а  резистор R6  зашунтировать любым подходящим стабилитроном на 15 В, остальные элементы схемы  не изменяются. Во всех ранее рассмотренных схемах  в качестве  силового полевого транзистора используются   n- канальные транзисторы, как наиболее распространённые и имеющие наилучшие характеристики.   Если требуется  регулировать напряжение на нагрузке, один из выводов которой подключен к «массе» , то  используются схемы, в которых  n -канальный полевой транзистор  подключается стоком к + источника питания, а в цепи истока включается нагрузка.  Для обеспечения  возможности полного открытия полевого транзистора  схема  управления должна содержать  узел повышения напряжения  в цепях управления  затвором  до 27 — 30 В, как это сделано в специализированных микросхемах U6080B … U6084B,  L9610,  L9611,  тогда между затвором и истоком  будет напряжение не менее 15 В.  Если ток нагрузки не превышает 10А, можно использовать силовые полевые   p- канальные транзисторы, ассортимент которых  гораздо уже  из — за технологических причин.  В схеме изменяется и тип транзистора VT1,  а регулировочная характеристика R7 меняется на обратную. Если  у первой схемы увеличение напряжения управления  (движок переменного резистора перемещается  к  » +»  источника питания) вызывает уменьшение выходного  напряжения на нагрузке, то у второй схемы эта зависимость обратная.  Если от конкретной схемы требуется инверсная от исходной зависимость  выходного напряжения от входного, то в схемах  необходимо поменять структуру транзисторов VT1, т.е транзистор VT1  в первой схеме необходимо подключить как VT1  у второй схемы и наоборот.  Смотри остальные схемы. 1.  Простые ШИМ регуляторы постоянного тока  на  логических элементах. 2.  ШИМ регуляторы на ждущих мультивибраторах  и счётчиках 3. ШИМ  регуляторы на таймере или импульсном стабилизаторе 4.  Мощный ШИМ-регулятор для автомобиля   (для вентилятора климат-контроля или автомобильных фар )	Уважаемые посетители! Все материалы сайта в случае их некоммерческого использования предоставляются бесплатно, хотя автор затрачивает достаточно большие средства на их обновление расширение и размещение. Если Вы хотите, чтобы автор отвечал на Ваши письма, обновлял и добавлял  новые материалы — активней используйте контекстную рекламу,  размещённую на страницах — для себя  Вы  узнаете много нового и полезного, а автору  позволит частично компенсировать собственные затраты  чтобы  уделять Вам больше внимания. ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда…

Доктор Розмари Шим, доктор медицинских наук, специалист по нефрологии — Колумбус, Огайо,

52 года нефрология Ф

(1) 1 отзыв

Телемедицина доступна

Прием новых пациентов

Показать номер телефона (614) 291-0022

Показать номер телефона (614) 291-0022

Значок телефонаВызов Значок маршрутаНаправления

+ − Удалить из команды по уходу Добавить в команду по уходу

РЕКЛАМА

О

Доктор Розмари Шим, доктор медицинских наук, специалист по нефрологии в Колумбусе, штат Огайо. Доктор Шим прошел ординатуру в Медицинском центре Университета штата Огайо. В настоящее время она практикует в Dennison Renal Care и сотрудничает с Memorial Hospital. Она принимает несколько планов страхования.

Образование

• Мичиганский университет / Анн-Арбор, Братская больница — 2007 г.
• Медицинский центр Университета штата Огайо, Резиденция Больница — 2005 г.
• Колледж медицины и общественного здравоохранения Университета штата Огайо, Медицинская школа — 2001 г.

Страховка принята

• Этна
• CareSource
• Синья
• Коммерческая страховая компания
• First Health (Здравоохранение Ковентри)
• Хумана
• Медикейд
• Medical Mutual of Ohio
• Молина Здравоохранение
• NGS CoreSource
• UnitedHealthCare

* Пожалуйста, проверьте эту информацию при записи на прием.

Удовлетворенность пациентов

вероятность рекомендовать Dr. Shim

5.0

на основе 1 обзоров

5 звезд

(1)

4 Звезды

(0)

3 Звезды

(0)

2 Звезды

( 0)

1 звезда

(0)

Оставить отзыв

Насколько вероятно, что вы порекомендуете доктора Шима?

(Выберите оценку)

Смотрите больше отзывов о Healthgrades

Спасибо, что поделились своим отзывом о докторе Розмари Шим, докторе медицинских наук.

Часто задаваемые вопросы

Просмотреть все часто задаваемые вопросы

Как лучше всего записаться на прием к доктору медицины Розмари Шим?

Здесь вы найдете контактную информацию, чтобы записаться на прием.

Принимает ли доктор Розмари Шим какие-либо планы страхования?

Список принятых поставщиков страховых услуг доступен на страховом чеке Healthgrades. Это всегда хорошая идея, чтобы проверить вашу страховку, записываясь на прием.

Принимает ли доктор Розмари Шим новых пациентов?

Новые пациенты обычно принимаются доктором медицины Розмари Шим на Sharecare. Чтобы договориться о встрече, позвоните по номеру, указанному в профиле доктора Шима.

Какие заболевания лечит доктор Розмари Шим?

Доктор Шим часто лечит следующие заболевания: пневмонию, дисфагию и пролежни. Узнайте больше о Sharecare.

Адрес кабинета доктора Розмари Шим?

Офис доктора Шима находится по адресу: 985 W 3rd Ave, Columbus, OH 43212. Другие адреса и направления можно найти на сайте Sharecare.

Может ли доктор Розмари Шим предоставлять телемедицинские услуги?

Доктор Шим предоставляет телемедицинские услуги. Пожалуйста, свяжитесь с офисом, чтобы определить, имеете ли вы право.

Доктор Розмари Шим связана с какими-либо больницами?

Доктор Розмари Шим, доктор медицинских наук, работает в Мемориальной больнице.

Какой опыт у доктора Розмари Шим?

Доктор Шим имеет более чем 21-летний опыт работы в сфере здравоохранения.

Получает ли доктор Розмари Шим хорошие оценки от пациентов?

Доктор Розмари Шим, доктор медицины, имеет рейтинг 5/5. Пациенты говорят, что доверяли решениям врача, и врач хорошо объяснял условия. Просматривайте все отзывы пациентов на Sharecare.

Принадлежности больниц

• Больница Мемориал

Местоположение

1. Dennison Renal Care

   1. 9844″ data-long=»-83.03156″> 1

      Dennison Renal Care

      985 W 3rd Ave, Колумбус, Огайо, 43212 (614) 291-0022

Econ-O-Shim 20-Series, сплошная толщина 1/2 дюйма (150 шт.) | Аксессуары для бетона/Строительные прокладки и оборудование для испытаний бетона

Цвет прокладки:

Черный

Длина прокладки:

3в

Слот для прокладки:

13/16 дюймов

Толщина прокладки:

1/2 дюйма

Ширина прокладки:

2 5/16 дюйма

Артикул:

В009. 22С

Состояние:

Новый

Цена 59,98 долларов США

Ориентировочная доставка через 4-7 дней после заказа

* Ориентировочная стоимость указана только для клиентов США .
* Транспортные и импортные пошлины рассчитываются при оформлении заказа.

Часто покупают вместе

• Общая стоимость:

  Добавить в корзину

Пожалуйста, выберите параметры для всех выбранных продуктов

• Описание товара
• ролики

Прокладки Econ-O-Shim серии 20, толщина 1/2 дюйма, цельные (150 карат) , отлиты из специальной пластмассы, которая сочетает в себе превосходную прочность на сжатие и хороший контакт с несущей поверхностью.