Схемы на основе операционного усилителя: Операционный усилитель? Это очень просто!

Электронные устройства автоматики

Электронные устройства автоматики
  

Королев Г. В. Электронные устройства автоматики: Учеб. пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк.— 1991. — 256 с.

В книге изложены теоретические основы, принципы действия и расчеты различных электронных устройств, применяемых в автоматике. Основной элементной базой описываемых устройств являются полупроводниковые интегральные схемы и транзисторы

Во втором издании (1-е — 1983 г.) расширен материал по операционным усилителям, методически переработан ряд разделов.



Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ I. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ И РЕЛЕЙНЫЕ СХЕМЫ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЕЙ
§ 1.
2. Коэффициент усиления. Линейные и нелинейные искажения
§ 1.3. Эквивалентная схема усилителя. Входное и выходное сопротивления
§ 1.4. Показатели многокаскадных усилителей
§ 1.5. Шумы в усилителях
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 2. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
§ 2.1. Виды обратных связей
§ 2.2. Влияние обратной связи на коэффициент усиления и искажения сигнала
§ 2.3. Влияние отрицательной обратной связи на входное сопротивление усилителя
§ 2.4. Влияние отрицательной обратной связи на выходное сопротивление усилителя
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ
§ 3.1. Включение транзистора в схему усилительного каскада. Графический анализ работы каскада
§ 3.2. Режимы работы транзистора в схеме усилительного каскада. Однотактные и двухтактные схемы усилительных каскадов
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ
§ 4. 1. Каскад с общим эмиттером
§ 4.2. Схемы с общим эмиттером с термокомпенсацией рабочей точки покоя
§ 4.3. Частотные искажения в схеме с общим эмиттером. Область низких частот
§ 4.4. Широкополосные каскады с общим эмиттером
§ 4.5. Каскад с общей базой (повторитель тока)
§ 4.6. Каскад с общим коллектором (повторитель напряжения)
§ 4.7. Каскад с общим истоком
§ 4.8. Каскад с общим стоком (истоковыб повторитель)
§ 4.9. Выходные каскады (усилители мощности)
Расчет бестрансформаторного двухтактного усилителя мощности
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
§ 5.1. Усилители с резистивно-емкостной связью
§ 5.2. Усилители с непосредственной связью (усилители постоянного тока)
§ 5.3. Дифференциальные усилители
§ 5.4. Усилители постоянного тока с преобразованием сигнала
§ 5.5. Регулировка усиления сигнала в усилителях низкой частоты
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 6. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
§ 6. 2. Эквивалентная схема и основные параметры
Области применения операционных усилителей
§ 6.3. Линейные схемы на операционных усилителях
§ 6.4. Устойчисвость и частотная коррекция операционных усилителей
§ 6.5. Работа операционного усилителя на низкоомную нагрузку
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 7. РЕЛЕЙНЫЕ СХЕМЫ
§ 7.1. Электромагнитные контактные реле. Общие сведения и основные параметры
§ 7.2. Электронные реле
§ 7.3. Электронные реле времени
§ 7.4. Фотоэлектронные реле
§ 7.5. Электронные реле на тиристорах
РАЗДЕЛ II. ВЫПРЯМИТЕЛИ И СТАБИЛИЗАТОРЫ
§ 8.1. Определение и параметры выпрямителя
§ 8.2. Схемы выпрямителей
§ 8.3. Сглаживающие фильтры
§ 8.4. Фазочувстительные выпрямители и усилители
§ 8.5. Управляемые выпрямители и инверторы
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 9. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА
§ 9.1. Параметрические стабилизаторы
§ 9.2. Компенсационные стабилизаторы
Расчет компенсационного стабилизатора непрерывного действия
Вопросы и задачи для самопроверки
РАЗДЕЛ III. ПРИНЦИП РАДИОСВЯЗИ. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ
§ 10.1. Основные параметры радиопередающих и радиоприемных устройств
§ 10.2. Радиоприемник супергетеродинного типа
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 11. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ
§ 11.1. Свободные колебания в контуре
§ 11.2. Вынужденные колебания в последовательном контуре
§ 11.3. Вынужденные колебания в параллельном контуре
§ 11.4. Вынужденные колебания в связанных контурах
Вопросы и задачи для самопроверки
ГЛАВА 12. ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
§ 12.1. Принципы построения генераторов
§ 12.2. Генератор с фазовращающей RC-цепью
Расчет генератора низкой частоты
§ 12.3. Генератор с мостом Вина в цепи обратной связи
§ 12.4. Генераторы с колебательными контурами
§ 12.5. Стабилизация частоты LC-генераторов. Кварцевые генераторы
ГЛАВА 13. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
§ 13.1. Узкополосные RC-усилители
§ 13.2. Резонансные усилители напряжения высокой частоты
§ 13.3. Резонансные усилители мощности высокой частоты (генераторы с независимым возбуждением)
§ 13. 4. Модуляция высокочастотного сигнала
ЛИТЕРАТУРА

Отчет по лабораторной работе №1

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра электронных вычислительных машин

Факультет компьютерных систем и сетей

Тема: «Исследование схем на основе операционного усилителя»

Проверил:

к.т.н., доцент Селезнев И.Л.

Минск

2020

Исследование работы логических элементов

1.Цель работы: Ознакомиться с характеристиками операционного усилителя, принципами построения схем преобразования аналоговых сигналов на основе операционного усилителя, исследование инвертирующего и неинвертирующего усилителей на основе операционного усилителя, исследование схем интегрирования и дифференцирования аналоговых сигналов.

2.Исходные данные:

В состав лабораторного стенда входят:

  1. базовый лабораторный стенд

  2. лабораторный модуль Lab6А для исследования схем на основе операционного усилителя.

3.Задание на выполнение работы:

  1. Установить лабораторный модуль Lab6А на макетную плату лабораторной станции NI ELVIS.

  2. Загрузить и запустить программу Lab-6А.vi.

  3. Нажать кнопку «Начать работу». На экране появится изображение ВП, необходимое для выполнения заданий.

4.Теоретические сведения:

Операционный усилитель (ОУ) – это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления напряжения и обеспечивающий выполнение различных операций по преобразованию аналоговых электрических сигналов: усиление, сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и т.д. Возможность выполнения этих операций ОУ является наличием цепей положительной и /или отрицательной обратной связи, в состав которых могут входить сопротивления, емкости, индуктивности, диоды, стабилитроны, транзисторы и некоторые другие электронные элементы.

Рисунок 4.1. Условное обозначение ОУ

Типовой операционный усилитель представляет собой дифференциальный усилитель с очень высоким коэффициентом усиления.

Идеальный операционный усилитель обладает следующими свойствами:

1.Коэффициент передачи ОУ без обратной связи равен бесконечности;

2.входной ток равен нулю;

3.напряжение смещения и ток смещения нуля на выходе ОУ равны нулю;

4.входное сопротивление ОУ равно бесконечности;

5.выходное сопротивление равно нулю

Рисунок 4.2. Принципиальная схема инвертирующего усилителя на основе ОУ

Неинвертирующий усилитель можно получить путем заземления входного сопротивления R1 в схеме инвертирующего усилителя. При этом входной сигнал должен подаваться на неинвертирующий вход.

Рисунок 4.3. Принципиальная схема неинвертирующего усилителя на основе ОУ

Для идеального ОУ входное дифференциальное напряжение U равно нулю, следовательно Uвх=U.

Операционный усилитель, используемый в неинвертирующей схеме может являться буфером между схемами на входе и на выходе.

Особым случаем является случай когда Roc=0 , а резистор R1 во входной цепи отсутствует. Такая схема называется повторителем напряжения, т.к. коэффициент усиления по напряжению для нее равен 1.

Рисунок 4.4. Принципиальная схема повторителя напряжения на ОУ

Дифференциальная схема на основе ОУ обеспечивает усиление сигналов на каждом из дифференциальных входов в Roc/R1 раз.

Uвых=(Roc/R1)(U2-U1)

Рисунок 4.5. Принципиальная схема дифференциального усилителя на основе ОУ

Суммирующая схема на основе ОУ это модификация инвертирующей схемы для двух или более входных сигналов. Каждое входное напряжение Ui подается на инвертирующий вход через соответствующий резистор Ri.

Uвых= -Roc(U1/R1)-Roc(U2/R2)

если R1=R2=R, то уравнение для схемы сумматора имеет вид:

Uвых = -Roc/R(U1+U2)

Рисунок 4.6. Принципиальная схема сумматора на основе ОУ

Схема интегратора на основе ОУ получается путем замены в инвертирующей схеме резистора обратной связи на конденсатор. Значение напряжения на выходе интегратора пропорционально интегралу от входного напряжения, а масштабный коэффициент равен 1/R1Coc и имеет размерность сек-1.

Uвых =

Входное напряжение будет нарастать линейно с указанной скоростью до тех пор, пока ОУ не перейдет в режим насыщения.

Рисунок 4.7. Принципиальная схема интегратора на основе ОУ.

Дифференцирующая схема на основе ОУ напоминает интегратор, у которого изменены места подключения резистора и конденсатора.

Uвых = -Rос1*dUвх/dt

Выходное напряжение пропорционально скорости изменения входного сигнала.

Рисунок 4.8. Принципиальная схема дифференцирующего устройства на основе ОУ

Операционные усилители (основные схемы) Уравнения

Библиотека уравнений

Уравнения, связанные с электроникой, и многое другое.

CLEAR

Справочник электроники

Параметры операционного усилителя (OP-AMP)

Коэффициент отклонения общего режима A OL -Разрешение на разрыв дифференцированного напряжения
A Com ——————————————————————. Режим Усиление
Входной ток смещения
Input Offset Current
Offset Voltage
Error Output Voltage
Slew Rate

Common-Mode Rejection Ratio ( CMRR )

В операционном усилителе требуемый входной сигнал может поступать только на один вход. На два входа могут поступать сигналы, однако они должны иметь разную полярность. Цель этого состоит в том, что если нежелательные сигналы, такие как шум, возникают на обеих входных линиях с одинаковой полярностью, они подавляются операционным усилителем, чтобы они не усиливались и не появлялись на выходе. Мера способности операционного усилителя подавлять синфазные сигналы называется коэффициентом подавления синфазных сигналов (CMRR). А ol — дифференциальное усиление по напряжению без обратной связи, а A см — синфазное усиление операционного усилителя.

Входной ток смещения (I BIAS )

В идеале ток не должен протекать через входы операционного усилителя. Однако на самом деле существует входной ток смещения, который требуется входам операционного усилителя для смещения первого каскада операционного усилителя. Входной ток смещения представляет собой среднее значение двух входных токов, I 1 и I 2 .

Входной ток смещения (I OS )

В идеале входные токи смещения должны быть равными, но на самом деле это не так. Разница между двумя входными токами смещения, которая является абсолютной величиной, называется входным током смещения.

Напряжение смещения (В OS )

Произведение входного тока смещения на входное сопротивление операционного усилителя.

Выходное напряжение ошибки, В OUT(ERROR)

Напряжение смещения, усиленное коэффициентом усиления операционного усилителя.

Скорость нарастания


Максимальная скорость изменения выходного сигнала операционного усилителя в ответ на изменение входного напряжения.

 

Noninverting Amplifier Configuration

Feedback Circuit Attenuation
Voltage Gain
Input Impedance Z в -Входной импеданс открытого цикла OP-AMP
Выходной импеданс Z Out -Открытая плюс. Затухание цепи обратной связи (B)

Затухание (B), вызванное цепью обратной связи, состоящей из R f и R i .

Коэффициент усиления по напряжению, А cl(NI)

Коэффициент усиления замкнутого контура неинвертирующей конфигурации усилителя, который пропорционален затуханию цепи обратной связи.

Входной импеданс, Z in(NI)

Входной импеданс с обратной связью для неинвертирующего усилителя , а Z в — входное сопротивление операционного усилителя без обратной связи.

Полное выходное сопротивление, Z out(NI)

Выходное сопротивление конфигурации неинвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью, где Z out — внутреннее выходное сопротивление без обратной связи.

 

Voltage-Follower Configuration

Voltage Gain
Input Impedance Z in — Open-loop input impedance of the op-amp
Выходной импеданс Z OUT -Внутренний выходной выходной сигнал Op-AMP

Увеличение напряжения, Cll Clt. Clt. Ofly Provecure FOLTAGE, A только 19111919191919191919191919191

. как конфигурация неинвертирующего усилителя, где его выходной сигнал возвращается к инвертирующему входу посредством прямого соединения, что делает его затухание равным 1. Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя прямо противоположен его затуханию, коэффициент усиления повторителя напряжения также равен 1, что означает отсутствие выигрыша.

Входной импеданс, Z in(VF)

Та же формула входного импеданса для конфигурации неинвертирующего усилителя, но с B, равным 1, и большим входным импедансом.

Выходной импеданс, Z out(VF)

Та же формула выходного импеданса для конфигурации с неинвертирующим усилителем, но с B, равным 1, и гораздо меньшим выходным импедансом.

 

Inverting Amplifier Configuration

Feedback Circuit Attenuation
Voltage Gain
Input Impedance
Output Impedance Z out — Open-loop internal выходное сопротивление операционного усилителя

Затухание цепи обратной связи (B)

Затухание (B), вызванное цепью обратной связи, состоящей из R f и R i .

Коэффициент усиления по напряжению, А cl(I)

Коэффициент усиления по напряжению с обратной связью инвертирующего усилителя, который представляет собой отношение R f к R i .

Входное сопротивление, Z in(I)

Входное сопротивление инвертирующего усилителя равно R земля.

Выходное сопротивление, Z out(I)

Та же формула выходного сопротивления для неинвертирующей конфигурации усилителя.

ОПАС-AMP Частота и фазовые ответы

Открытая петля:

Bandwid (BW). (ф у.е. ) и нижней критической частоты (f кл ) усилителя. Поскольку f cl операционного усилителя равно нулю, его полоса пропускания равна его f cu .

Затухание внутреннего RC-цепи запаздывания

Затухание внутреннего RC-цепи запаздывания операционных усилителей. Цепи задержки RC внутри операционного усилителя вызывают спад усиления по мере увеличения частоты.

Коэффициент усиления без обратной связи (A ol )

Коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи является произведением коэффициента усиления среднего диапазона без обратной связи (Aol(mid)) и затухания во внутренней RC-цепи задержки.

Фазовый сдвиг (θ)

Фазовый сдвиг, возникающий между входным и выходным сигналами из-за задержки, вызванной внутренней RC-схемой задержки.

Замкнутый контур:

Критическая частота, f c(cl)

Критическая частота операционного усилителя с обратной связью. Отрицательная обратная связь увеличивает критическую частоту операционного усилителя.
полосы полосы (BW CL ​​ ). Поскольку отрицательная обратная связь увеличивает предел критической частоты операционного усилителя, она также расширяет полосу пропускания операционного усилителя.
Полоса пропускания с единичным усилением

Полоса пропускания, равная частоте, при которой коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи равен единице или 0 дБ.

 

Comparator with Hysteresis (Schmitt Trigger)

Upper Trigger Point Voltage
Lower Trigger Point Voltage
Hysteresis Amount

Напряжение верхней точки срабатывания (В UTP )

Чтобы сделать компаратор нечувствительным к шуму, можно использовать метод, использующий положительную обратную связь, который называется гистерезисом. Напряжение верхней точки срабатывания является опорным уровнем, при котором выходное напряжение переключается на максимальное отрицательное напряжение с максимального положительного напряжения, когда вход превышает верхнюю точку срабатывания.

Напряжение нижней точки срабатывания (В) LTP )

Напряжение нижней точки срабатывания — это опорный уровень, при котором выход переключается на максимальное положительное напряжение с максимального отрицательного напряжения, когда входное напряжение опускается ниже нижней точки срабатывания.

Величина гистерезиса (V HYS )

Величина гистерезиса определяется разницей между V UTP и V LTP .

 

Конфигурация суммирующего усилителя



Суммирующий усилитель — это конфигурация операционного усилителя, которая может добавлять или смешивать два или более входных сигнала. По сути, это как инвертирующий усилитель с большим количеством входных сигналов и резисторов. Его выходное напряжение пропорционально отрицательному значению алгебраической суммы его входных напряжений.

 

Конфигурация интегратора



Интегратор — это конфигурация операционного усилителя, моделирующая математическое интегрирование. Его выходное напряжение пропорционально входному напряжению, интегрированному во времени.

 

Конфигурация дифференциатора



Дифференциатор — это конфигурация операционного усилителя, моделирующая математическое дифференцирование. Он производит выходной сигнал, пропорциональный скорости изменения входного напряжения.

 

Получите новейшие инструменты и руководства, только что из тостера.

Схемы операционных усилителей EET222 | Расписание занятий в PCC

EET222 Схемы операционных усилителей

Характеристики и применение операционных усилителей (операционных усилителей). Проектирование и анализ операционных усилителей, компараторов, регуляторов напряжения и тока, сумматоров, интеграторов и дифференциаторов. Частотная характеристика схем операционных усилителей. Применение ОУ в источниках питания и системах управления. Лаборатория продолжительностью 3 часа в неделю включает разработку проекта, оценку и документацию. Использование компьютерных средств. Предпосылки: Доступен аудит EET 221. (См. .)

Кредиты: 5

00″ data-fees=»12.00″> .
  • Ф
  • S
  • с 18 до 21:50
    Связанные классы: связанных классов позволяют независимо планировать лекцию и лабораторную работу. Вы должны зарегистрироваться в обоих CRN одновременно.
    CRN Class type Location Days & time Dates Seats available Faculty More info
    ​​
    Lecture
    Choose one of these classes.
    10358 In-person Sylvania ST 316

    Tuesday and Thursday

    from 9- to 10: 50:00
    9 января –
    С 9 января по 25 марта 25 марта 2023 г.
      Scott W Lowrey Books for CRN 10358
    Детали класса для CRN 10358
    Сборы: $12
    10724 Онлайн — Неприменимо Доступно круглосуточно и без выходных 9 января –
    С 9 января по 25 марта 25 марта 2023
    Подробная информация для класса для CRN 10724
    Сборы: $ 12
    Примечания: 1 час самостоятельно
    9 января –
    С 9 января по 25 марта 25 марта 2023
    Лаборатория
    А также выберите один из этих классов.
    12547 In-person Sylvania ST 313

    Thursday

    from 2- to 4:50pm
    9 января –
    С 9 январяпо 25 марта 25 марта 2023 г.
      Scott W Lowrey Книги для CRN 12547
    Class details for CRN 12547
    12548 Remote —Not applicable

    Thursday

    from 6 — до 20:50
    9 января –
    С 9 января по 25 марта 25 марта 2023 г.
      Скотт Л. Уильямс Книги для CRN 12548
    Сведения о классе для CRN 12548

    Определения расписания занятий

    Стоимость:
    Стоимость
    зависит от количества кредитов – см.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *