» » Операционные усилители. Ч.1 Теория, типовые включения

 
 
 
1

Операционные усилители. Ч.1 Теория, типовые включения

Разместил Pashka 20 мая 2008. Просмотров: 51 666

Источник: Радиокот.ру
Представляю вашему вниманию статью про операционные усилители (ОУ). Надеюсь она поможет начинающим радиолюбителям!
Всем привет.
В этой статье мы обсудим некоторые аспекты практического применения операционных усилителей в повседневной жизни радиолюбителя.
Обозначим некоторые основные термины и понятия, с которыми нам предстоит столкнуться в дальнейшем.
Итак - операционный усилитель. Далее будем называть его ОУ.
На принципиальных схемах, чаще всего, он обозначается следующим образом:
Операционные усилители. Ч.1 Теория, типовые включения
На рисунке обозначены три самых главных вывода ОУ - два входа и выход. Разумеется, есть еще выводы питания и иногда выводы частотной коррекции, хотя последнее встречается все реже - у большинства современных ОУ она встроенная. Два входа ОУ - Инвертирующий и Неинвертирующий названы так по присущим им свойствам. Если подать сигнал на Инвертирующий вход, то на выходе мы получим инвертированный сигнал, то бишь сдвинутый по фазе на 180 градусов - зеркальный; если же подать сигнал на Неинвертирующий вход, то на выходе мы получим фазово не измененный сигнал.

Так же как и основных выводов, основных свойств ОУ тоже три - можно назвать их Три-О (или ООО - кому как нравится): Очень высокое сопротивление входа, Очень высокий коэффициент усиления (10000 и более), Очень низкое сопротивление выхода.
Еще один очень важный параметр ОУ называется скорость нарастания напряжения на выходе (slew rate на буржуинском). Обозначает он фактически быстродействие данного ОУ - как быстро он сможет изменить напряжение на выходе при изменение оного на входе. Измеряется этот параметр в вольтах в секунду (В/сек).
Этот параметр важен прежде всего для товарищей, конструирующих УЗЧ, поскольку, если ОУ недостаточно быстрый, то он не будет успевать за входным напряжением на высоких частотах и возникнут изрядные нелинейные искажения. У большинства современных ОУ общего назначения скорость нарастания сигнала от 10В/мксек и выше. У быстродействующих ОУ этот параметр может достигать значения 1000В/мксек.

Оценить - подходит ли тот или иной ОУ для ваших целей по скорости нарастания сигнала можно по формуле:
Операционные усилители. Ч.1 Теория, типовые включения

где, fmax - частота синусоидального сигнала, Vmax - скорость нарастания сигнала, Uвых - максимальное выходное напряжение.

Первая схема включения ОУ - инвертирующий усилитель


Наиболее популярная и часто встречающаяся схема усилителя на ОУ. Входной сигнал подается на инвертирующий вход, а неинвертирующий вход подключается к общему проводу.
Коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2 и считается по формуле:

Почему "минус"? Потому что, как мы помним, в инвертирующем усилителе фаза выходного сигнала "зеркальна" фазе входного.
Входное сопротивление определяется резистором R1. Ежели его сопротивление, например 100кОм, то и входное сопротивление усилителя будет 100кОм.

Следующая схема - инвертирующий усилитель с повышенным входным сопротивлением

Предыдущая схема всем хороша, за исключением одного нюанса - соотношение входного сопротивления и коэффициента усиления может не подойти для реализации какого-либо специфического проекта. Ведь что получается - допустим, нам нужен усилитель с К=100. Тогда, исходя из того, что значения резисторов должны быть в разумных пределах берем R2=1Мом, а R1=10кОм. То есть, входное сопротивление усилителя будет равным 10 кОм, что в некоторых случаях недостаточно.
В этих самых случая можно применить следующую схему:

В данном случае, коэффициент усиления считается по следующей формуле:

То есть, при том же коэффициенте усиление сопротивление R1 можно увеличить, а значит и повысить входное сопротивление усилителя.

Едем дальше - неинвертирующий усилитель

Выглядит он следующим образом:

Коэффициент усиления определяется так:

В данном случае, как видите, никаких минусов нет - фаза сигнала на входе и на выходе совпадает.
Основное отличие от инвертирующего усилителя заключается в повышенном входном сопротивлении, которое может достигать 10Мом и выше.
Если при реализации данной схемы в практических конструкциях, необходимо предусмотреть развязку с предыдущими каскадами по постоянному току - установить разделительный конденсатор, то нужно между входом [b]ОУ
и общим проводом включить резистор сопротивлением около 100кОм, как показано на рисунке.

Если этого не сделать, то ОУ перевозбудится и ничего дельного вы от него не получите. Ну кроме половины питания на выходе.

Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления


Примем R1=R2=R3=R. И введем некую переменную А, которая может принимать значения от 1 до 0 в зависимости от поворота движка переменного резистора R3.
Тогда коэффициент усиления можно определить так: K=2A-1

Входное сопротивление практически не зависит от положения движка переменного резистора.
Так, с усилителями разобрались, следующая часть будет про фильтры на ОУ.
Павел (Pashka)
Новосибирск
Профиль Pashka
Радиолюбитель. Любитель "Веги"
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 37

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Блок управления вытяжным вентилятором туалета или ванной, с задержкой отключения и фотодатчиком... При посещении туалетной или ванной комнаты зачастую одновременно с включением освещения включают...
Схема на Датагоре. Новая статья Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры... У меня с детства в голове сидит понятие о «розовом шуме». Сначала встретил в журнале «Радио»...
Схема на Датагоре. Новая статья Дискретный регулятор напряжения от 0 до 220 Вольт с 8-битной точностью... Понадобился как-то мне регулятор переменного напряжения 220В для проведения измерений параметров...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-4. Токовая помпа Хоуленда в выходном каскаде УМЗЧ... Не мечтай, действуй! Особенность построения УМЗЧ настоящего проекта заключается в том, что его...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам простой активный фильтр для двухполосного усилителя... В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в...
Схема на Датагоре. Новая статья Преобразователь сигналов для механического энкодера... При использовании механического энкодера в своих разработках возникают некоторые проблемы, так как...
Схема на Датагоре. Новая статья Таймер "Незабудка" - устройство предупреждения и отключения... Человеку свойственна забывчивость. И с этим ничего нельзя сделать – в силу каких-либо причин любой...
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель на К174УН7 (A210K, ТBА810AS, LA4420) с уменьшеным уровнем искажений... Да, это старая-добрая К174УН7 (аналог A210K ТBА810AS, LA4420 ), но на ней при небольшой мощности 4...
Схема на Датагоре. Новая статья Блок автоматического селектора входов и управления питанием усилителя на PIC12F675... Хочу предложить продолжение проекта Автоматическое включение/выключение сабвуфера на...
Схема на Датагоре. Новая статья Реальный безтрансформаторный ламповый усилитель для низкоомных наушников по мотивам «Лаконика»... Безтрансформаторный ламповый усилитель для головных телефонов с максимальной возможностью...
Схема на Датагоре. Новая статья Сумматор каналов на ОУ. Теория и практика.... Не раз обращал внимание на то, что радиолюбители применяют в своих схемных решениях неоправданно...
Схема на Датагоре. Новая статья Операционные усилители. Ч.3 Компараторы, триггеры, мультивибраторы.... Источник: Радиокот.ру И, наконец, третья, заключительная часть статьи про Operational Amplifiers!...
<
  • Прохожий
23 мая 2008 04:22

/ Mike

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Последняя схема - "Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления", интересна тем, что при равенстве сопротивлений R1 и R2 (сопротивление R3 может заметно отличаться от R1 и R2, на работу схемы это не влияет), при среднем положении R3 коэффициент передачи схемы теоретически равен нулю, при верхнем (по схеме) К=1, при нижнем К=-1.

То есть, схема одновременно работает, как регулятор уровня, и как управляемый фазоинвертор (!), что с успехом применено в мастеркитовском наборе NM2117 - на операционнике DA2.2 и резисторах R16, R17, R18, R21 выполнен усилитель с переменным коэффициентом усиления в диапазоне +/-20 дБ с функцией фазоинвертора. Усиление -20 дБ достигается при среднем положении движка переменного резистора. При повороте движка резистора влево(фаза = 0 град.) / вправо(фаза = 180 град.) происходит изменение коэффициента усиления до +20 дБ.

NM2117 - Активный блок обработки сигнала для сабвуферного канала

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.