ОУ. Основные параметры. OУ с параллельной отрицательной обратной связью, примеры использования.
Операционный усилитель (ОУ) – универсальное усилительное устройство, изначально предназначенное для выполнения математических операций – откуда и название операционный. Графическое обозначение ОУ дано на рис.1.
Рис.1. Графическое обозначение ОУ, 
– коэффициент усиления ОУ
Кроме отмеченных выводов схемы ОУ имеют еще выводы питания, при необходимости, выводы частотной коррекции, балансировки, задания тока потребления и пр.
Абсолютные значения трех сигнальных напряжений, отсчитываемых относительно общего вывода питания, находятся в пределах питающих напряжений. Как правило, напряжения питания 
, 
. При этом размах выходного напряжения 
, и входных 
, 
симметричен в обеих полярностях и гарантированно перекрывает диапазон 
.
Основным свойством ОУ является чувствительность только к разности входных напряжений и не зависит от их абсолютных значений. Откуда вводятся два понятия: синфазное входное напряжение 
(общая составляющая напряжений на входах, которая должна подавляться) и дифференциальное входное напряжение 
, на которое усилитель реагирует. Будем считать, что 
, 
.
Для понимания работы схем с использованием ОУ полагают, что ОУ «идеальный». Под идеальным ОУ понимается следующее: – коэффициент усиления ОУ равен бесконечности; входное сопротивление 
; 
; коэффициент подавления синфазного входного напряжения равен ∞. Понятно, что с таким коэффициентом усиления ОУ никому не нужен. Поэтому он предназначен для работы с глубокой отрицательной обратной связью. Различают два вида широко используемой обратной связи в схемах с ОУ. Это параллельная и последовательная отрицательные обратные связи.
На рис. 2 представлена схема с ОУ, охваченным параллельной отрицательной обратной связью.
Рис.2. Параллельная отрицательная обратная связь
Из свойств идеального ОУ 
вытекает, что разность между инвертирующим и неинвертирующим входами чрезвычайно мала 
и входы можно считать виртуально (квази) закороченными. Выходное напряжение для данной схемы можно найти из следующих соображений. Поскольку инвертирующий вход – точка суммирования, находится под нулевым потенциалом, то ток, протекающий по резистору 
, является входным током, который будет определяться следующим соотношением 
, а выходное напряжение 
, откуда коэффициент усиления 
схемы с параллельной ООС будет равен 
, то есть определяется не свойствами ОУ, а элементами ОС , 
.
Рассмотрим ряд схем, реализованных на основе ОУ с параллельной ООС, представленных на рис.2. На рис.2а представлена схема инвертора или схема умножения входного напряжения на 
. Это достигается тем, резисторы 
. На рис.2б представлена схема дифференциатора. Поскольку 
, а 
, который в то же время равен 
(инвертирующий вход виртуально заземлен), то 
, 
.
На рис.2в представлена схема дифференциатора с использованием индуктивности L. Для нее справедливо 
, то есть, как и в схеме с использованием конденсатора, выходное напряжение пропорционально производной от входного. На рис.2г, 2д представлены схемы интеграторов входного напряжения. Для схемы на рис.2г справедливо
, 
, 
, 
.
Аналогично имеем для схемы на рисунке 3д
, 
, 
.
На рис.2е представлен преобразователь ток-напряжение. В данной схеме источник тока виртуально заземлен (схема имеет неоспоримые преимущества по сравнению с преобразователями ток-напряжение на основе низкоомных резисторов-шунтов). Выходное напряжение пропорционально входному току. Коэффициент пропорциональности – сопротивление 
. На рис.2ж представлена схема сумматора. Здесь в точке суммирования складываются входные токи, протекающие по входным резисторам. Суммарный ток протекает по резистору обратной связи и создает выходное напряжение.
Рис.2. Схемы на основе ОУ с параллельной ООС
На рис.2з представлен дифференциальный усилитель. Выходное напряжение схемы пропорционально разности 
.
Некоторым недостатком схем с параллельной ООС является невысокое входное сопротивление, определяемое входным сопротивлением 
.
Достоинство данных схем состоит в том, что отсутствует синфазная составляющая входного сигнала. Неинвертирующий вход заземлен 
.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 323; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!