- •Министерство образования рф
- •Основы электроники
- •Основные характеристики и параметры усилителей
- •Амплитудная характеристика
- •Нелинейные искажения Это искажения формы входного сигнала.
- •Обратные связи в усилителях и их влияние на характеристики
- •Структуры усилителей с ос
- •Виды ос
- •Влияние ос на коэффициент усиления
- •Влияние оос на стабильность коэффициента усиления
- •Влияние оос на нелинейные искажения усилителя
- •Влияние оос на ачх
- •Входное и выходное напряжения
- •Влияние оос на Rвых
- •Усилители электрических сигналов на биполярных и полевых транзисторах
- •Структуры схем включения бт
- •Схемы усилителей оэ на бт
- •Выбор и задание режима работы усилителя по постоянному току
- •Усилители оэ с фиксированным током базы с оос
- •Усилитель оэ с фиксированным напряжением базы
- •Выбор ёмкостей
- •Усилители с общей базой
- •Усилитель с ок
- •Особенность схемы ок:
- •Сравнительная характеристика усилителей на бт
- •Эквивалентные линейные модели бт, используемые при расчетах усилителей.
- •Взаимосвязь моделей
- •Основные параметры усилителей на бт. Параметры усилителя оэ в области средних частот.
- •Эквивалентная схема усилителя оэ в области сч
- •Усилитель оэ в области нижних частот. Влияние разделительных емкостей
- •Выбор с1 и с2
- •Учет влияния Сэ
- •Усилитель оэ на вч Учет влияния выходных емкостей транзистора и нагрузки. Эквивалентная схема оэ на вч.
- •Учет влияния Свх, Спрох
- •Усилительные параметры схем об и ок
- •Усилитель ок
- •Усилитель оэ с Rэ
- •Эквивалентная схема в области вч
- •Усилитель с общим затвором
- •Усилитель с общим стоком (истоковый повторитель)
- •Усилители на составных транзисторах
- •Примеры построения составных транзисторов пт и бт
- •Усилитель на составном пт, бт транзисторе
- •Усилители с динамической нагрузкой
- •Источники тока
- •Токовое зеркало с масштабированием токов
- •Многовыводные источники тока
- •Масштабирование токов с помощью транзисторов
- •Источники тока на пт
- •Достоинства источника тока на пт:
- •Многокаскадные усилители
- •Примеры реализации
- •Каскадный усилитель
- •Усилитель двойка
- •Виды ос:
- •Усилители постоянного тока (упт) Основные проблемы при построении упт
- •Требования к идеальному упт:
- •Дрейф многокаскадного усилителя
- •Способы уменьшения дрейфа:
- •Структура и принцип работы усилителей мдм
- •Диаграмма сигналов в основных точках усилителя
- •Дифференциальные усилители (ду)
- •Его свойства
- •Усилительные параметры ду в режиме малого сигнала
- •Недостатки простого ду
- •Способы улучшения характеристик ду
- •Ду четвертого поколения
- •Операционные усилители (оу)
- •Структура оу
- •Обозначения и эквивалентная схема оу
- •Основные параметры и характеристики оу
- •Основные схемы включения оу Свойства и характеристики усилителя
- •Инвертирующий усилитель на оу
- •Не инвертирующий усилитель на оу
- •Ду на оу (разностный)
- •Сумматор на оу
- •Логарифматор на оу
- •Схемы умножения
- •Схемы выделения модуля сигнала оу
- •Однополупериодная схема
- •Двухполупериодная схема
- •Преобразователь модуля напряжения в ток
- •Двухполупериодный выпрямитель с заземленной нагрузкой
- •Фазочувствительные выпрямители. (Схемы управления знаком входного сигнала)
- •Двухполупериодный выпрямитель с «идеальным» диодом
- •Усилители ограничители
- •Для ограничения Uвыхиспользуются нелинейные элементы, имеющие нелинейные вах порогового типа. Например, стабилитроны.
- •Частотно зависимые схемы усиления на оу. Фильтры Фильтры электрических сигналов. Исходные положения.
- •Фильтры 1-го порядка
- •Полосовой фильтр (усилитель переменного тока)
- •Фильтры 2-го порядка на оу
- •Фильтры на гираторах
- •Универсальные фильтры на оу
- •Структура универсального фильтра 2-го порядка на 3-х оу
- •Фазовые фильтры на оу
- •Генераторы сигналов на оу
- •Обобщенная структура генератора синусоидальных сигналов
- •Частотно-избирательные цепи, используемые в генераторах
- •Rc частотно-избирательные цепи
- •Квазирезонансные rc цепи:
- •Практические схемы генераторов синусоидальных сигналов
- •Генераторы импульсных сигналов
- •Мультивибратор на оу
- •Несимметричный мультивибратор (автоколебательный)
- •Заторможенный мультивибратор (мв) или одно вибратор (ждущий мв).
- •Компараторы
- •Триггер Шмидта
Основные параметры и характеристики оу
К – коэффициент усиления дифференциального напряжения; К - 103¸106
Rвх д – дифференциальное входное сопротивление
Rвх с – синфазное входное сопротивление
Кс – коэффициент усиления синфазного сигнала
Косс – коэффициент ослабления синфазного сигнала; Косс = Кд/Кс 40 дб¸120 дб
Iвх см – входной ток смещения (ток управления); ~ 1 нА¸10 мкА для БТ; ~ 10 пА для ПТ
Разница (DIвх см) входных токов, обусловлена не идеальностью ДУ
Uсм – напряжение смещения – это напряжение, которое необходимо приложить ко входу, чтобы Uвых = 0; ~ 1 мкВ¸50мВ
ТКUсм – температурный коэффициент или дрейф напряжения смещения
ТКIсм – дрейф тока смещения
Rвых – выходное сопротивление (1¸100 ОМ)
Uсмдр – дрейф напряжения смещения [мкВ/час] 1¸1000
Df – ширина полосы пропускания при малом сигнале
Dfpmax – ширина полосы пропускания по максимальной мощности
fк1 – частота единичного усиления, на которой коэффициент усиления = 1
tуст – время установления Uвых при скачке Uвх
Vu – В/мксек – максимальная скорость нарастания Uвых
±DUвх д, ±DUвх с – диапазон входных напряжений
Imaxн – максимальный ток нагрузки
Rminн – минимальное сопротивление нагрузки, на котором ещё выделяется полное выходное напряжение
±DUвыхmax – диапазон выходного напряжения
КDЕ Þ DUвх см/DЕпит – коэффициент влияния нестабильности источника питания
Ток потребления по источникам (±) - Iпотр
Dt0С – рабочий температурный диапазон
Кни – коэффициент нелинейных искажений
Uвхш Þ [mV/Hz1/2] – эквивалентное напряжение шума, приведенное ко входу
Iвхш Þ [nA/Hz1/2] – ток шума, приведенный ко входу
±(Emin±Emax) – диапазон напряжений питания
1-5 – характеризуют усилительные свойства ОУ
6-12 – характеризуют точностные свойства ОУ на постоянном токе
13-17 – параметры, характеризующие быстродействие ОУ
18-25,28 – характеризуют эксплуатационные свойства ОУ
26,27 – шумовые свойства ОУ.
Основные схемы включения оу Свойства и характеристики усилителя
Ku Þ ¥ (~105 - реальный) – идеальный усилитель имеет бесконечно большой коэффициент усиления
Rвх Þ ¥ (~106)
DUвх Þ 0 (0,1¸10мВ) – усиливает сколь угодно малый входной сигнал
Iвх (DIвх) Þ 0 (мА, мкА) – не потребляет входного тока
Uвых Þ ¥ (±15В)
Iвых Þ ¥ (1¸100мА)
Uсм Þ 0 (мВ, мкВ) – не имеет напряжения смещения
Uдр Þ 0 (мкВ, мВ) – не имеет дрейфа
Df Þ ¥ (10¸100МГц)
с 1 по 4 пункт – основные характеристики
DUвх = 15В/105 = 150*10-6 = 150мкВ
Инвертирующий усилитель на оу
При работе ОУ в линейном режиме схемы с ОУ является также линейными и для них справедливы все правила и законы расчета линейных электрических схем как постоянного, так и переменного тока.
Ku = Uвых/Uвх; I1 + I2 = Iвх
I1 = (Uвх – Uвхи)/R1; I2 = (Uвых - Uвхи)/R2
Т.к. ОУ обладает большим усилением и имеет высокое Rвх, т. е. приближается к идеальному усилителю, то
Iвх Þ 0; Uвхи = Uвхд Þ 0
В линейном режиме работы ОУ поддерживается на входе дифференциальное напряжение = 0.
При заземленном НИ входе на инвертирующем входе поддерживается потенциал виртуальной землей.
I1 = -I2; I1 = Uвх/R1; I2 = Uвых/R2
Uвых/ Uвх = - R2/ R1 = Ku (1)
Инвертирующий усилитель имеет коэффициент усиления, равный R2/R1, это справедливо, если K ® ¥, если K – конечное, то
|Ku| = K0/(1 + bK0) - точная формула,
где b = R1/R2
Усилитель инвертирующий, если вход сигнал подается на инвертирующий вход. По отношению к инвертирующему входу резистор R2 обеспечивает || - ую ООС по напряжению.
Rвх = R1 + Rвхоу/(1 + bK) @ R1
Rвых = Rвыхоу/(1 + bK)
В инвертирующем усилителе входное сопротивление определяется величиной резистора R1, а выходное сопротивление при глубокой ООС ® 0.
При К > 104 погрешность dК не превышает 1 % Þ можно пользоваться (1)