Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
1
Типовые схемы включения операционных усилителей
Операционные усилителя используются в трех основных схемах вклю-
чения: инвертирующей, неинвертирующей и комбинированной. Рассмотрим
их.
1. Инвертирующее включение
Схема инвертирующего включения операционного усилителя приведена
на рис. 1.
Рис. 1
Найдем коэффициент усиления по напряжению от точки подключения
источника сигнала (точка 1) до точки подключения нагрузки (точка 2). В со-
ответствии с теорией обратной связи коэффициент передачи по напряжению
усилительного тракта, охваченного отрицательной обратной связью выража-
ется формулой
( )
12
12
12
вх
1
0
F
K
K
k
T
=
+
+
,
(1)
где
12
k – коэффициент прямого прохождения сигнала по цепи обратной свя-
зи,
12
K
– коэффициент передачи в условиях разорванной обратной связи,
( )
вх
0
T
– коэффициент петлевой передачи при коротком замыкании входных
зажимов.
Если операционный усилитель обладает идеальными свойствами, то
12
0
k = , в силу нулевого выходного сопротивления операционного усилителя
(рис. 2).
2
Рис. 2
Для нахождения
( )
вх
0
T
сделаем разрыв петли обратной связи на выхо-
де операционного усилителя (рис. 3).
Рис. 3
Вследствие нулевого выходного сопротивления операционного усилите-
ля
' 0
R =
, а
1
''
F
R
R
R
=
+
из-за бесконечного входного. Петлевая передача на-
ходится следующим образом
( )
1
вх
53 32
1
0
F
R
T
K K
K
R
R
−
=
=
+
,
где K
−
- коэффициент передачи по напряжению для инвертирующего входа
операционного усилителя. Инвертирующий характер усиления учтен знаком
"+" в формуле (1).
Исходный коэффициент передачи схемы при разорванной обратной свя-
зи
12
13 32
1
F
F
R
K
K K
K
R
R
−
=
= −
+
.
В данном случае инвертирующий характер усиления учтен знаком "-".
Подставляя найденные значения в формулу (1), получаем
3
1
12
1
1
1
1
1
F
F
F
F
F
F
R
K
R K
R
R
K
R
R R
R K
K
R
R
−
−
−
−
−
+
=
= −
+
+
+
+
.
При
K
−
→∞
получаем, что
12
1
F
F
R
K
R
= −
не зависит от точного значения
K
−
и определяется только элементами цепи
обратной связи, точнее отношением сопротивлений резисторов.
Рассмотрим численный пример. Пусть выбраны следующие номиналы
резисторов R
1
=1 кОм, R
F
=10 кОм, а
1000
K
−
=
(не очень большое значение
для операционного усилителя). Тогда приближенное значение коэффициента
усиления составит 10, а точное 9,8912.
Выбор конкретных значений сопротивлений в большой степени произ-
волен. Важно, чтобы они существенно превышали собственное выходное со-
противление операционного усилителя и были много меньше его входных
сопротивлений.
Инвертирующий повторитель напряжения получается при R
1
=R
F
.
2. Неинвертирующее включение
Схема неинвертирующего включения операционного усилителя приве-
дена на рис. 4.
Рис. 4
В силу нулевого выходного и бесконечного входного сопротивлений
операционного усилителя коэффициент прямой передачи сигнала по цепи
обратной связи
12
0
k = (рис.5).
4
Рис. 5
Для нахождения
( )
вх
0
T
сделаем разрыв петли обратной связи на выхо-
де операционного усилителя (рис. 6).
Рис. 6
Вследствие нулевого выходного сопротивления операционного усилите-
ля
' 0
R =
, а
1
''
F
R
R
R
=
+
из-за бесконечного входного. Петлевая передача на-
ходится следующим образом
( )
1
вх
56 62
1
0
F
R
T
K K
K
R
R
−
=
=
+
,
где K
−
- коэффициент передачи по напряжению для инвертирующего входа
операционного усилителя. Инвертирующий характер усиления учтен знаком
"+" в формуле (1).
Исходный коэффициент передачи схемы при разорванной обратной свя-
зи
12
K
K
+
=
. В данном случае источник сигнала подключен к неинвертирую-
щему входу.
Подставляя найденные значения в формулу (1), получаем
5
(
)
1
12
1
1
1
1
1
F
F
F
F
R R K
K
K
R
R R
R K
K
R
R
+
+
−
−
+
=
= −
+
+
+
+
.
При
K
−
→∞
и
K
+
→∞
получаем, что
12
1
1
F
F
R
K
R
= +
не зависит от точного значения
K
−
и
K
+
и определяется только элемента-
ми цепи обратной связи, точнее отношением сопротивлений резисторов.
Повторитель напряжения с единичным коэффициентом усиления можно
получить при выполнении одного из двух или обоих условий:
1
,
0
F
R
R
→ ∞
= (рис. 7).
Рис. 7
3. Комбинированное включение
При комбинированном включении источники сигналов подключены к
каждому из входов (рис. 8).
Рис. 8
Поскольку схема линейна, справедлив принцип суперпозиции, и переда-
чу сигналов от каждого источника можно рассматривать независимо. Тогда
6
вых
вх+ 12
вх- 12
вх+
вх-
1
1
1
F
F
F
F
R
R
U
U
K
U K
U
U
R
R
+
−
=
+
=
+
−
.
Как следует из формулы, схема комбинированного включения обеспе-
чивает взвешенную разность входных сигналов.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"