Операционный усилитель это просто: Операционный усилитель? Это очень просто!

4.02. Операционные усилители

Операционные усилители


Подразделы: Введение 4.02 4.03

В большинстве случаев, рассматривая схемы с обратной связью, мы будем иметь дело с операционными усилителями. Операционный усилитель (ОУ) — это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления и несимметричным выходом. Прообразом ОУ может служить классический дифференциальный усилитель (разд. 2.18) с двумя входами и несимметричным выходом; правда, следует отметить, что реальные операционные усилители обладают значительно более высокими коэффициентами усиления (обычно порядка 105 — 106) и меньшими выходными импедансами, а также допускают изменение выходного сигнала почти в полном диапазоне питающего напряжения (обычно используют расщепленные источники питания ±15В). Промышленность выпускает сейчас сотни типов операционных усилителей; условное обозначение, принятое для всех типов, представлено на рис. 4.1; входы обозначают (+) и (—), и работают они, как можно догадаться, следующим образом: выходной сигнал изменяется в положительном направлении, когда потенциал на входе (+) становится более положительным, чем потенциал на входе (—), и наоборот. Символы «+» и «—» не означают, что на одном входе потенциал всегда должен быть более положительным, чем на другом; эти символы просто указывают относительную фазу выходного сигнала (это важно, если в схеме используется отрицательная ОС). Во избежание путаницы лучше называть входы «инвертирующий» и «неинвертирующий», а не вход «плюс» и вход «минус». На схемах часто не показывают подключение источников питания к ОУ и вывод, предназначенный для заземления. Операционные усилители обладают колоссальным коэффициентом усиления по напряжению и никогда (за редким исключением) не используются без обратной связи. Можно сказать, что операционные усилители созданы для работы с обратной связью. Коэффициент усиления схемы без обратной связи так велик, что при наличии замкнутой петли ОС характеристики усилителя зависят только от схемы обратной связи. Конечно, при более подробном изучении должно оказаться, что такое обобщенное заключение справедливо не всегда. Начнем мы с того, что просто рассмотрим, как работает операционный усилитель, а затем по мере необходимости будем изучать его более тщательно.

Рис. 4.1.

Промышленность выпускает буквально сотни типов операционных усилителей, которые обладают различными преимуществами друг перед другом. Повсеместное распространение получила очень хорошая схема типа LF411 (или просто «411»), представленная на рынок фирмой National Semiconductor Как и все операционные усилители, она представляет собой крошечный элемент, размещенный в миниатюрном корпусе с двухрядным расположением выводов; ее внешний вид показан на рис. 4.2. Эта схема недорога и удобна в обращении; промышленность выпускает улучшенный вариант этой схемы (LF411A), а также элемент, размешенный в миниатюрном корпусе и содержащий два независимых операционных усилителя (схема типа LF412, которую называют также «сдвоенный» операционный усилитель). В дальнейшем в этой главе мы будем использовать схему типа LF411 как стандарт операционного усилителя, мы также рекомендуем вам эту схему в качестве хорошей начальной ступени в разработке электронных схем.

Рис 4. 2. Интегральная схема в корпусе мини-DIP с двухрядным расположением выводов.

Схема типа 411 — это кристалл кремния, содержащий 24 транзистора (21 биполярный транзистор, 3 полевых транзистора, 11 резисторов и 1 конденсатор). На рис. 4.3 показано соединение с выводами корпуса. Точка на крышке корпуса и выемка на его торце служат для обозначения точки отсчета при нумерации выводов. В большинстве корпусов электронных схем нумерация выводов осуществляется в направлении против часовой стрелки со стороны крышки корпуса. Выводы «установка нуля» (или «баланс», «регулировка») служат для устранения небольшой асимметрии, возможно в операционном усилителе. Речь об этом пойдет позже в этой главе.

Рис 4.3.

Подразделы: Введение 4.02 4.03

Основные схемы включения операционных усилителей


Операционный усилитель это очень просто

Схема с операционным усилителем Добрый вечер! Вот схема, нужно найти выходное напряжение. Я выяснил, что это интегратор тока, но Работа с операционным усилителем AD Здравствуйте уважаемые электрощики! Купил первый в своей жизни операционный усилител. Взял AD,


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Операционный усилитель
  • Схемы оу. Операционный усилитель? Это очень просто
  • Операционный усилитель
  • Как сбалансировать ноль в схеме с операционным усилителем?
  • Операционный усилитель принцип работы для чайников
  • Схемы оу. Операционный усилитель? Это очень просто

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №24. Операционный усилитель.

Операционный усилитель


Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Операционные усилители — виды, обозначения, корпуса усилителей. Сначала несколько слов о том, что такое операционные усилители ОУ. Само название говорит о том, что с их помощью выполняются какие-то операции.

Может быть это хирургический инструмент? Вовсе нет. Этот инструмент предназначен для выполнения различных математических операций. Первоначально операционные усилители использовались в аналоговых вычислительных машинах АВМ , в которых информация представлялась непрерывными сигналами в виде токов и напряжений.

Хотя в настоящее время АВМ ушли в прошлое, аналоговые сигналы , получаемые с различных датчиков например, давление жидкости или угол поворота педали газа , используются до сих пор очень широко.

И от этого просто некуда деться. Чаще всего аналоговые сигналы преобразовываются в цифровые с помощью, например, АЦП, а дальнейшая их обработка производится в цифровом виде с помощью микропроцессров или микроконтроллеров. В первых, еще ламповых АВМ, математические операции над аналоговыми данными выполнялись с помощью специальных схем, которые и получили название операционные усилители.

Естественно, что первые операционные усилители были ламповыми. Их внешний вид и схема показаны на рисунках 1 и 2. Конструкция операционного усилителя понятна из рисунка: вся схема была собрана в одном корпусе и просто вставлялась в панельку с помощью октального цоколя как одна лампа.

Элементной базой, как следует из рисунка 2, является пара ламп — двойных триодов. Как будто всего 4 транзистора. После появления на свет транзисторов операционные усилители стали выполняться в виде плат с разъемами, и такое положение дел продолжалось до тех пор, пока не были изобретены интегральные микросхемы.

Но и транзисторные операционные усилители имели свои недостатки. В первую очередь их габариты были достаточно велики, хотелось бы поменьше. Прибор содержал всего лишь 9 транзисторов, но стоил целых долларов, что позволяло применять его только в разработках для военной промышленности. Но в целом это был огромный шаг вперед, одно из величайших открытий в электронике. И даже такая цена не позволяла применять его для бытовой техники, но была вполне приемлема для промышленной автоматики и т.

В году Видлар перешел на работу в National Semiconductor, где под его руководством разработали LM, имевшую лучшие характеристики. Как уже было сказано основное назначение операционного усилителя — выполнение математических операций над аналоговыми переменными, представленными напряжениями суммирование, интегрирование, умножение и т. Но впоследствии выяснилось, что ОУ очень универсальный элемент, и его применение просто безгранично: усиление сигналов, активные частотные фильтры, генераторы, компараторы и многое другое.

Сейчас операционные усилители выпускаются в таких количествах, что без их применения обойтись просто невозможно. К тому же цена этих электронных изделий в некоторых случаях очень низкая, а возможности весьма высоки. В одном корпусе размещается уже сразу несколько операционных усилителей, микропотребление энергии и очень низкий уровень собственных шумов приближают реальные усилители к идеальным.

Все это позволяет применять операционные усилители даже в профессиональной звуковой аппаратуре многоканальные микшеры , делает их просто незаменимыми. Конечно, история появления и развития операционных усилителей намного длиннее и, наверно, интересней, но пока ограничимся этими сведениями. Условные графические обозначения операционных усилителей. На таких транзисторах можно сделать практически что угодно, но зачастую это занятие требует достаточно высокой квалификации исполнителя.

Простой пример: настройка высококачественного УМЗЧ может стоить жизни нескольким комплектам мощных дорогостоящих транзисторов. Чтобы этого не случилось, надо иметь достаточный опыт постройки подобных устройств, пользоваться различными защитными устройствами в цепях питания и нагрузки. В простейшем случае лампами накаливания соответствующего напряжения и мощности. Просто добавили несколько резисторов, конденсаторов, блок питания, темброблок, и, пожалуйста, перед вами готовый усилитель.

Но здесь речь пойдет об усилителях операционных, их применении в радиолюбительских конструкциях. Наверно, никто не будет в домашних условиях собирать АВМ и всякие сумматоры — диффиренциаторы. А очень широкое применение ОУ в усилителях, микшерах, да и просто при ремонте разной электронной техники потребует хотя бы начальных знаний об операционных усилителях.

О чем и будет написано в этой статье. Как обозначаются операционные усилители на электрических схемах. Как и все радиодетали операционных усилителей обозначаются на схемах при помощи УГО — условных графических обозначений.

Обозначения могут быть весьма разнообразны, хотя, в общем, обозначают одно и то же. При первом знакомстве со схемами на операционных усилителях возникают сомнения, вдруг что-то сделаю не так, вдруг все просто сгорит. Если не брать во внимание внутреннее устройство операционных усилителей, кстати, достаточно сложное на первый взгляд уж таковы традиции интегральной электроники , внешне операционники выглядят просто и логично.

Дальнейшее описание коснется как раз внешних выводов и их использования в различных схемах. Современный операционный усилитель имеет, как правило, два входа, один выход и два вывода для подключения питания. Кроме упомянутых выводов могут присутствовать выводы для подключения элементов частотной коррекции, выводы для балансировки подстройки нуля на выходе.

Различные УГО для операционных усилителей показаны на рисунке 1. Рассмотрим их насколько возможно подробно. На рисунке 1а и 1б корпуса операционного усилителя показаны в виде равнобедренного треугольника.

Да, это не более, чем корпус микросхмы. Вспомогательные выводы, например, коррекции, питания, могут располагаться как угодно. Чтобы не перегружать, не затуманивать схему выводы, питания чаще всего, не показываются. Их присоединение указывается просто в примечаниях к схеме. Корпус операционного усилителя может изображаться в виде прямоугольника, как показано на рисунке 1в.

Все остальные части этого рисунка те же, что и случае треугольного корпуса. Современная полупроводниковая технология достигла таких совершенств, что число полупроводниковых структур в одном корпусе просто не поддается учету. Достаточно вспомнить современные микропроцессоры, количество транзисторов в которых исчисляется миллиардами штук. Поэтому разместить в одном корпусе несколько операционных усилителей, содержащих всего-то несколько десятков транзисторов дело даже очень простое.

Расположение выводов операционных усилителей различного типа в одних и тех же корпусах одинаково, что позволяет очень просто их заменять, особенно в случаях, когда операционные усилители установлены в разъемах — панельках. Но, в то же время, операционные усилители одного типа может быть изготовлен в совершенно разных корпусах. Это разнообразие требуется в условиях массового и крупносерийного производства в основном для удобства разработки печатных плат и всей конструкции электронного устройства.

На рисунке 4 показан операционный усилитель типа в корпусе типа SIP-8 — однорядный восьмивыводный корпус. В настоящее время все большую популярность завоевывают операционные усилители в корпусах для поверхностного монтажа — SMD. И уж совсем хорошо, если процесс пайки будет заменен беспаечными макетными платами , о которых уже статья уже была.

Поделитесь этой статьей с друзьями:. Вступайте в наши группы в социальных сетях:. ВКонтакте Facebook Одноклассники Pinterest. Смотрите также на Электрик Инфо : Операционные усилители. Часть 2. Идеальный операционный усилитель Электронные усилители Схемы включения операционных усилителей без обратной связи Электронные усилители.

Усилители звуковых частот Схемы на операционных усилителях с обратной связью. Новые статьи Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых Какие нужны насадки на болгарку и перфоратор для провед IGBT-транзисторы — основные компоненты современной сило Как работают датчики и токовые клещи для измерения пост Какое напряжение опасно для жизни человека?

Почему выключатель размыкает фазу, а не ноль? В Интернете кто-то прав! За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.

Перепечатка материалов сайта запрещена. Пожалуйста, подождите Немного истории Сначала несколько слов о том, что такое операционные усилители ОУ. Операционные усилители на электронных лампах В первых, еще ламповых АВМ, математические операции над аналоговыми данными выполнялись с помощью специальных схем, которые и получили название операционные усилители. Электрик Инфо.

Добавление комментария. Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых Какие нужны насадки на болгарку и перфоратор для провед Или о чём говорят электрики Бортовая сеть автомобиля.

Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. Рисунок 1. Рисунок 2. Транзисторные операционные усилители После появления на свет транзисторов операционные усилители стали выполняться в виде плат с разъемами, и такое положение дел продолжалось до тех пор, пока не были изобретены интегральные микросхемы.

Как обозначаются операционные усилители на электрических схемах Как и все радиодетали операционных усилителей обозначаются на схемах при помощи УГО — условных графических обозначений. Рисунок 3.


Схемы оу. Операционный усилитель? Это очень просто

Часто вспоминаю, свое первое знакомство с операционным усилителем ОУ. Я всегда знал, что эти загадочные треугольники на схемах, мне пригодятся по жизни. Однако, долгие бессонные ночи, проведенные за изучением их принципа работы, так ни к чему и не привели. Статей на эту тему много, но, как мне кажется, самые основы не очевидны. Постараюсь подойти немного с другой стороны и развеять страшные тайны ОУ. Задача: есть источник сигнала, например сигнал с микрофона или звукоснимателя гитары. Если микрофон подсоединить напрямую к наушникам, то скорее всего вы ничего не услышите, в лучшем случае это будет еле уловимый звук.

Это очень просто! Сайт Паяльник cxemnet Начинающим Похожие Прошу хорошо запомнить, что оно касается только самого ОУ, а не.

Операционный усилитель

Операционные усилители являются одними из основных компонентов в современных аналоговых электронных устройствах. Благодаря простоте расчетов и отличным параметрам, операционные усилители легки в применении. Их также называют дифференциальными усилителями, так как они способны усилить разность входных напряжений. Особенно популярно использование операционных усилителей в звуковой технике, для усиления звучания музыкальных колонок. Из корпуса усилителя обычно выходят пять выводов, из которых два вывода — входы, один — выход, остальные два — питание. Входы усилителя имеют высокое сопротивление, называемое импедансом. Это позволяет расходовать ток на входах в несколько наноампер. На входе происходит оценка величины напряжений. В зависимости от этой оценки усилитель выдает на выход усиленный сигнал.

Как сбалансировать ноль в схеме с операционным усилителем?

Операционный усилитель ОУ ; англ. В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов. Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций отсюда его название , путём использования напряжения как аналоговой величины.

Неинвертирующий усилитель является базовой схемой с ОУ.

Операционный усилитель принцип работы для чайников

Операционные усилители очень широко применяются в современных схемотехнических решениях. ОУ используются в качестве усилителей, компараторов, повторителей, сумматоров и т. Представленная ниже схема тестера операционных усилителей отличается простотой изготовления и поможет быстро проверить работоспособность ОУ. Второй вывод ОУ инвертирующий вход подключается к делителю напряжения R2, R3 и т. Третий вывод ОУ неинвертирующий вход подключается к плюсу питания через резистор R1 и кнопку.

Схемы оу. Операционный усилитель? Это очень просто

Приветствую вас дорогие друзья! А сегодня речь пойдет о таком электронном устройстве как операционный усилитель. Например на этой картинке изображены два операционных усилителя российского производства. Также имеются выводы для подключения питания но на условных графических обозначениях их обычно не указывают. Для такого усилителя есть два правила которые помогут понять принцип работы:. Входы операционника обладают высоким входным сопротивлением или иначе говорят высоким импедансом.

Операционные усилители. Получается 20 В. Это очень много. . А в микросхемотехнике очень просто делать транзисторы, несколько сложнее.

В большинстве случаев, рассматривая схемы с обратной связью, мы будем иметь дело с операционными усилителями. Операционный усилитель ОУ — это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления и несимметричным выходом. Прообразом ОУ может служить классический дифференциальный усилитель разд.

Повторитель напряжения представляет собой неинвертирующий усилитель, обладающий единичным коэффициентом усиления. Реализуется это замыканием отрицательной обратной связи и подачей полезного сигнала на неинвертирующий вход. При таком включении операционный усилитель старается обеспечить на выходе точную копию сигнала приходящего на его вход. Схема повторителя на ОУ:. Зачем же повторять то, что уже есть? Усилитель с единичным коэффициентом усиления называют также буфером или буферным каскадом.

Операционный усилитель часто операционные усилители или операционные усилители представляет собой по постоянному току высоким получить электронное напряжение усилитель с дифференциальным входом и, как правило, с несимметричным выходом. В этой конфигурации, операционный усилитель формирует выходной потенциал по отношению к земле схемы , которые , как правило , сотни тысяч раз больше , чем разность потенциалов между его входными клеммами.

Портал о науке и технике Статьи Новости Видео Обзоры. Забыли пароль? Воспользуйтесь строкой поиска, чтобы найти нужный материал. Главная Облако тегов операционный усилитель. Ток смещения ОУ. Зачастую при изучении ОУ рассматривают его идеальную модель, по этому когда доходит дело до реальных схем возникают определенные вопросы.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие.


Операционный усилитель, используемый в качестве усилителя

Операционный усилитель, используемый в качестве усилителя — простое объяснение
 
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬНУЮ СТРАНИЦУ
 
ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ 741
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В КАЧЕСТВЕ УСИЛИТЕЛЯ – ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ
 
В. Райан 2007 — 2022
 
PDF-ФАЙЛ — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ РАБОЧИЙ ЛИСТ ДЛЯ ПЕЧАТИ
 
741 Операционные усилители (также известные как операционные усилители) используется в различных цепях. Они обычно используются для усиления слабых электрический ток в цепи. Радио, стереосистемы, наушники, телевизоры и многие другие электротехнические изделия включают в себя операционный усилитель в качестве компонент во многих их цепях.

Цепи, такие как датчики влажности, датчики света/темноты, датчики движения, звуковые датчики и т. д. часто нуждаются в операционных усилителях, чтобы они могли усердно работать.

 
Схема ниже представляет собой датчик темноты и часть системы сигнализации. Когда он обнаруживает движение (т.е. нарушитель нарушает световой луч), он посылает сигнал в главную систему сигнализации, которая включает сирену. Без интегральной схемы операционного усилителя сигнал был бы слишком слабым для обнаружения основной системой сигнализации. Операционный усилитель усиливает сигнал настолько, что он становится достаточно сильным, и главная цепь сигнализации включает сирену.
 
 
 
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ CIRCUIT WIZARD — МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕПИ СИГНАЛА СИГНАЛА СВЕТА / ТЕМНИ
 
 
 
ДОПОЛНИТЕЛЬНО ОБ УСИЛИТЕЛЯХ 741
 
Составьте список других электротехнических изделий, которые, по вашему мнению, имеют операционные усилители в качестве компонента (компонентов) в своих схемах.
 
 
 
 
 
 
Эд часто играет на своей электрогитаре без подключен к акустической системе/усилителю. Это хорошо для генерала общественность, поскольку он часто играет фальшиво. Его музыку нельзя услышать рядом дверь, что означает, что его ближайший сосед хорошо спит ночью.
 
 
 
Однако недавно он купил мощный динамик с его карманные деньги. Внутри динамика находится схема, которая усиливает звук гитары. Эта схема включает в себя операционный усилитель 741, который «усиливает» каждый звук, издаваемый гитарой, в 100 раз. Громкость музыка теперь очень громкая и, следовательно, его сосед не может спать
 
 

ВОПРОС:

Объясните основные причины в том числе операционный усилитель в цепи для продукта, такого как датчик сигнализации или радио.

 
 
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СТРАНИЦА
 
 

2.3: Простой компаратор операционных усилителей

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    3553
    • Джеймс М. Фиоре
    • Муниципальный колледж Mohawk Valley

    Теперь, когда вы поняли, что такое операционный усилитель и какие у него типичные параметры, давайте рассмотрим его применение. Единственное, что бросается в глаза большинству людей, это очень высокий коэффициент усиления среднего операционного усилителя. Типичный LF411 показал \(A_{vol}\) примерно 200 000. При таком высоком усилении очевидно, что даже очень слабые входные сигналы могут привести к насыщению выходного сигнала (отсечению). Взгляните на рисунок \(\PageIndex{1}\). Здесь операционный усилитель питается \(\pm\)15 В и управляет нагрузкой 10 k\(\Omega\). Как видно из нашей модели на рис. 2.2.5, \(V_{out}\) должно равняться дифференциальному входному напряжению, умноженному на коэффициент усиления операционного усилителя, \(A_{vol}\).

    \[ V_{out} = A_{vol}(V_{in+}−V_{in-}) \nonumber \]

    \[V_{out} = 200 000\times (0,1\V−0\V) \nonnumber\]

    \[ V_{out} =20 000\ V \номер\]

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Компаратор (один вход).

    Операционный усилитель не может выдавать напряжение 20 000 В. В техническом паспорте указан максимальный выходной размах всего \(\pm\)13,5 В при использовании источников питания \(\pm\)15 В. Выходное напряжение будет усечено до 13,5 В. Если входной сигнал уменьшится только до 1 мВ, выходное напряжение будет по-прежнему обрезано до 13,5 В. Это справедливо, даже если мы подаем сигнал на инвертирующий вход, как показано на рисунке \(\ Индекс страницы{2}\).

    \[ V_{out} = A_{vol}(V_{in+}−V_{in-}) \nonumber \]

    \[V_{out} = 200 000\times (0,5\V−0,3\V) \nonnumber\]

    \[V_{out} = 40,000\V\номер\]

    \[ V_{out} = 13,5\V, \text{из-за отсечения} \nonnumber \]

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Компаратор (двойной ввод).

    Моделирование рисунка \(\PageIndex{2}\) с помощью Multisim показано на рисунке \(\PageIndex{3}\). Операционный усилитель LF411 выбирается из библиотеки компонентов, и вам пока не нужно беспокоиться о внутреннем устройстве модели. Эта конкретная модель включает эффекты ограничений источника питания (т. е. выходное насыщение), которых нет в очень простой модели с зависимым источником, представленной ранее. Для входных сигналов используются отдельные источники постоянного тока. Хотя никакие сигналы переменного тока не применяются, вполне допустимо запустить моделирование переходного режима. Показана первая миллисекунда выходного напряжения. Он подтверждает ручной расчет, показывая уровень постоянного тока чуть более 13,5 В.

    Рисунок \(\PageIndex{3a}\): Пример компаратора в Multisim.

    Рисунок \(\PageIndex{3b}\): Выход компаратора.

    Для любого разумного набора входных сигналов, пока неинвертирующий сигнал больше инвертирующего, на выходе будет положительное насыщение. Если вы торгуете входные сигналы так, чтобы инвертирующий сигнал был больше, обратное будет верным. Пока инвертирующий сигнал больше, чем неинвертирующий сигнал, на выходе будет отрицательное насыщение. Если инвертирующий и неинвертирующий сигналы идентичны, \(V_{out}\) должно быть равно 0 В. В реальном мире этого не произойдет. Из-за незначительных несоответствий и смещений в каскаде усилителя дифференциала результатом будет либо положительное, либо отрицательное насыщение. У вас нет быстрого способа узнать, в каком направлении она пойдет. Именно по этой причине нецелесообразно усиливать очень слабый сигнал, скажем около 10 мкВ. Тогда вы можете задаться вопросом: «Какой прок от этого усилителя, если он всегда обрезается? Как я могу заставить его усиливать простой сигнал?» Что ж, для обычного усиления нам придется добавить несколько дополнительных компонентов, а с помощью отрицательной обратной связи (следующая глава) мы создадим несколько очень хорошо управляемых полезных усилителей. Это не означает, что наша бесплодная схема операционного усилителя бесполезна. Наоборот, мы только что создали компаратор.

    Компаратор имеет два состояния выхода: высокий и низкий. Другими словами, это цифровой логический выход. Наш компаратор имеет высокий потенциал состояния 13,5 В и низкий потенциал состояния -13,5 В. Входные сигналы, напротив, представляют собой аналоговые потенциалы с плавной регулировкой. Таким образом, компаратор представляет собой интерфейс между аналоговой и цифровой схемой. Один вход будет считаться опорным, а другой вход будет считаться измерительной линией. Обратите внимание, что дифференциальный входной сигнал представляет собой разницу между входным сигналом датчика и опорным входом. При изменении полярности дифференциального входного сигнала логический выход компаратора меняет состояние.

    Пример \(\PageIndex{1}\)

    На рисунке \(\PageIndex{4}\) показан детектор утечки света, который можно использовать в темной комнате фотографа. В этой схеме используется ячейка из сульфида кадмия (CdS), которая используется в качестве светочувствительного резистора. Инвертирующий вход операционного усилителя используется в качестве опорного входа с уровнем 1 В постоянного тока. Неинвертирующий вход используется как измерительный вход. В нормальных условиях (без света) элемент CdS действует как элемент с очень высоким сопротивлением, возможно, 1 МОм (\Омега). В этих условиях установлен делитель напряжения с резистором 10 кОм (\Омега\), дающим на неинвертирующем входе около 150 мВ. Помните, что загрузки делителя не происходит, потому что LF411 использует вход JFET. Поскольку неинвертирующий вход меньше, чем инвертирующий вход, выход компаратора имеет отрицательное насыщение, или приблизительно -13,5 В. Если уровень окружающего освещения повышается, сопротивление элемента CdS падает, таким образом повышая сигнал, подаваемый на неинвертирующий вход. В конце концов, если уровень освещенности достаточно высок, неинвертирующий входной сигнал превысит опорное значение 1 В, а выход компаратора перейдет к положительному насыщению, примерно +13,5 В. Затем этот сигнал можно будет использовать для запуска какой-либо формы звуковой сигнализации. В реальной схеме потребуется гибкость регулируемого опорного напряжения вместо фиксированного опорного напряжения 1 В. Поменяв местами ячейку CdS и резистор 10 кОм (\Омега\), а также отрегулировав опорное значение, можно создать обратную цепь (т. е. сигнал тревоги, определяющий темноту).

    Цепи этого типа можно использовать для определения различных условий превышения/понижения уровня, включая температуру и давление. Все, что для этого нужно, — это соответствующий датчик. Компараторы также могут использоваться с входными сигналами переменного тока.

    Рисунок \(\PageIndex{4}\): Легкая тревога.

    Пример \(\PageIndex{2}\)

    Иногда необходимо квадратировать сигнал переменного тока для дальнейшей обработки. То есть мы должны превратить его в эквивалентную форму импульса. Одним из примеров этого может быть счетчик частоты. Частотомер работает, подсчитывая количество переходов входного сигнала от высокого к низкому или от низкого к высокому за определенный промежуток времени. Для точного подсчета необходимы хорошие переходы краев. Поскольку простая синусоида изменяется относительно медленно по сравнению с прямоугольной волной равной частоты, в показаниях может появиться некоторая неточность. Мы можем превратить вход в импульсный выход, пропустив его через компаратор на рисунке \(\PageIndex{5}\). Обратите внимание, что опорный сигнал регулируется в диапазоне от -15 до +15 В. Обычно опорный сигнал устанавливается на 0 В. Всякий раз, когда входной сигнал больше опорного, на выходе будет положительное насыщение. Когда вход меньше опорного, выход будет иметь отрицательное насыщение. Сделав задание регулируемым, мы можем контролировать рабочий цикл на выходе, а также можем компенсировать смещения постоянного тока во входном сигнале. Типичный набор входных/выходных сигналов показан на рисунке \(\PageIndex{6}\).

    Рисунок \(\PageIndex{5}\): Схема «квадрата».

    Рисунок \(\PageIndex{6}\): Выход схемы «квадрата».

    У нашего простого компаратора на операционных усилителях есть несколько ограничений. При очень быстрых изменениях сигнала типичный операционный усилитель не сможет точно отслеживать свой выходной сигнал. Кроме того, диапазон выходного сигнала довольно широк и является биполярным. Он совсем не совместим с обычными логическими схемами ТТЛ. Для правильного взаимодействия требуется дополнительная ограничивающая схема. Чтобы уменьшить эти проблемы, ряд схем был специально оптимизирован для целей компаратора.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *