- •Основы электроники Курс лекций
- •1. Введение
- •Историческая справка
- •Области, основные разделы и направления электроники
- •Перспективы развития электроники
- •2. Элементы электронных схем
- •Полупроводниковые диоды
- •Примеры обозначения приборов:
- •3. Биполярные транзисторы
- •4. Полевые транзисторы
- •5. Тиристоры
- •Классификация и система обозначений тиристоров
- •6. Оптоэлектронные приборы
- •Излучающий диод (светодиод)
- •Фоторезистор
- •Фотодиод
- •Оптрон (оптопара)
- •Фототранзистор и фототиристор
- •7. Операционные усилители
- •8. Интегральные микросхемы
- •9. Аналоговые электронные устройства Усилители
- •Обратная связь в усилителях
- •Усилители на биполярных транзисторах
- •Усилители на полевых транзисторах
- •10. Линейные схемы на основе операционных усилителей
- •Инвертирующий усилитель на основе оу
- •Неинвертирующий усилитель на основе оу
- •Повторитель напряжения на основе оу
- •Сумматор напряжения (инвертирующий сумматор)
- •Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)
- •Схемы с диодами и стабилитронами на основе оу
- •11. Усилители постоянного тока
- •Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах
- •Усилитель постоянного тока с модуляцией и демодуляцией (усилитель типа мдм)
- •Услители мощности (мощные выходные усилители)
- •Трансформаторные усилители мощности
- •Бестрансформаторные усилители мощности
- •12. Электронные фильтры
- •Классификация фильтров по виду их амплитудно-частотных характеристик
- •Классификация фильтров по передаточным функциям
- •Активные фильтры
- •13. Генераторы гармонических колебаний
- •14. Вторичные источники питания
- •15. Цифровая и импульсная электроника
- •Транзисторные ключи
- •Логические элементы
- •16. Комбинационные цифровые устройства
- •Последовательностные цифровые устройства
- •17. Цифровые запоминающие устройства
- •18. Устройства для формирования и аналого-цифрового преобразования сигналов
- •Цифроаналоговые преобразователи
- •Аналого-цифровые преобразователи
- •Генераторы импульсных сигналов
- •Литература
Инвертирующий усилитель на основе оу
Рассмотрим схему инвертирующего усилителя (рис. 10.1), из которого видно, что в ней действует параллельная обратная связь по напряжению.
Рис. 10.1. Инвертирующий усилитель с параллельной обратной связью
по напряжению
Так как i = 0, то в соответствии с первым законом Кирхгофа i1 = i2.
Если ОУ работает в режиме усиления, то uдиф = 0. В соответствии с этим на основании второго закона Кирхгофа получим
, .
Учитывая, что i1 = i2, получаем
.
Например, если R1=1 кОм, R2=10 кОм, тогда uвых = –10 · uвх.
Для уменьшения влияния входных токов ОУ на выходное напряжение в цепь неинвертирующего входа включают резистор R3 (рис. 10.2), которое определяется из выражения
.
Входное сопротивление инвертирующего усилителя на низких частотах значительно ниже собственного входного сопротивления ОУ. Это подтверждает вывод о том, что параллельная отрицательная обратная связь уменьшает входное сопротивление.
Рис. 10.2. Операционный усилитель с обратной связью
Учитывая, что , входное сопротивление усилителя на низких частотах приблизительно равноR1.
Выходное сопротивление инвертирующего усилителя на низких частотах Rвых.ос существенно меньше выходного сопротивления на низких частотах Rвых собственно операционного усилителя. Это является следствием действия отрицательной обратной связи по напряжению.
Можно показать, что
,
где К – коэффициент усиления по напряжению ОУ.
Неинвертирующий усилитель на основе оу
Рассмотрим схему неинвертирующего усилителя (рис. 10.3), где имеет место последовательная связь по напряжению.
В соответствии с ранее принятыми допущениями входные токи ОУ равны нулю, т. е. i– = i+ = 0 и, следовательно, i1 = i2. Если ОУ работает в режиме усиления, тогда uдиф = 0.
Рис. 10.3. Неинвертирующий усилитель на основе ОУ с обратной связью
На основании второго закона Кирхгофа получаем
, .
Неинвертирующий усилитель характеризуется коэффициентом усиления по напряжению
.
Коэффициент усиления усилителя, охваченный обратной связью, определяется выражением
.
При
.
Коэффициент β определяется выражением
.
Таким образом, при
.
Пусть, например, R1=2 кОм, R2=4 кОм и uвх=2 В.
Тогда
.
Входное сопротивление неинвертирующего усилителя на ОУ с обратной связью
,
причем при К→Rвх.ос→.
На входах операционного усилителя, использующегося в неинвертирующем усилителе, имеется синфазный сигнал, равный напряжению uвх. Это недостаток такого усилителя. В инвертирующем усилителе синфазный сигнал отсутствует.
Повторитель напряжения на основе оу
Схема повторителя (рис. 10.4) легко может быть получена из схемы неинвертирующего усилителя при R1→,R2→ 0. Здесь предполагается, что операционный усилитель работает в режиме усиления (uдиф0). Используя второй закон Кирхгофа, получаемuвых = uвх.
Рис. 10.4. Повторитель напряжения на основе ОУ