- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Содержание
- •Лекция 1 Введение
- •Историческая справка
- •Области, основные разделы и направления электроники
- •Перспективы развития электроники
- •Лекция 2 Классификация электронных полупроводниковых приборов. Группы диодов
- •Примеры обозначения приборов:
- •Транзисторы Лекция 3 Биполярные транзисторы
- •Лекция 4 Полевые транзисторы
- •Лекция 5 Общая характеристика и принцип действия тиристоров
- •Классификация и система обозначений тиристоров
- •Лекция 6 Общая характеристика и принцип действия оптоэлектронных приборов
- •Излучающий диод (светодиод)
- •Фоторезистор
- •Фотодиод
- •Оптрон (оптопара)
- •Фототранзистор и фототиристор
- •Усилители Лекция 7
- •7.1. Основные характеристики усилителей
- •7.2. Обратная связь в усилителях
- •7.3. Усилители на биполярных транзисторах
- •7.4. Усилители на полевых транзисторах
- •Лекция 8 Операционные усилители
- •Лекция 9 Основные виды схем 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
- •Лекция 10 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
- •Лекция 11 генераторы Генераторы гармонических сигналов
- •Импульсные генераторы
- •Лекция 12 Вторичные источники питания
- •Лекция 13 Фильтры
- •Классификация фильтров по виду их амплитудно-частотных характеристик
- •Классификация фильтров по передаточным функциям
- •Активные фильтры
- •Лекция 14 Устройства цифровой и импульсной техники
- •Транзисторные ключи
- •Логические элементы
- •Лекция 15 Основные виды устройств на базе цифровой электроники
- •Последовательностные цифровые устройства
- •Лекция 16 Запоминающие устройства на основе цифровых электронных приборов
- •Лекция 17 Преобразователи сигналов
- •Цифроаналоговые преобразователи
- •Аналого-цифровые преобразователи
- •Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Периодические издания
Повторитель напряжения на основе оу
Схема повторителя (рис. 9.4) 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. 9.4. Повторитель напряжения на основе ОУ
Сумматор напряжения (инвертирующий сумматор)
Рассмотрим схему сумматора, приведенную на рис. 9.5.
Рис. 9.5. Сумматор напряжения (инвертирующий сумматор)
Предположим, что операционный усилитель работает в режиме усиления, тогда uдиф 0. Учитывая, чтоi–=i+= 0, получим. Приuдиф 0 получимuRj =uвхj,j = 1,…,n;uRос =uвых. На основании этих выражений после несложных преобразований получаем
.
Для уменьшения влияния входных токов ОУ в цепь неинвертирующего входа включают резистор с сопротивлением
Rэ =R1 //R2 //… //Rn //Rос .
Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)
В вычитающем усилителе (рис. 9.6) один входной сигнал подается на инвертирующий вход, а второй – на неинвертирующий.
Рис. 9.6. Вычислительный усилитель с дифференциальным входом
Предположим, что ОУ работает в линейном режиме. Тогда все устройство можно считать линейным и для анализа принцип суперпозиции (наложения).
Если uвх2 = 0, тогда соответствующее выходное напряжениеu'выхбудет определяться выражением, соответствующим инвертирующему усилителю:
.
Если uвх1 = 0, определим напряжение на выходеu''вых. Для оценки воздействия напряженияuвх2целесообразно на основе теоремы об эквивалентном генераторе преобразование цепи, подключенной к неинвертирующему входу (рис. 9.7).
Как следует из теоремы,
,.
Рис. 9.7
В соответствии с принципом суперпозиции, общее напряжение на выходе uвых определяется из выражения
,
при R1=R2=R3=R4
.
Схемы с диодами и стабилитронами на основе оу
Рассматриваемые схемы являются нелинейными, так как содержат нелинейные элементы – диоды и стабилитроны. Однако такие схемы часто рассматривают как линейные, считая диоды и стабилитроны идеальными и заменяя открытые диоды и стабилитроны закоротками, запертые диоды и стабилитроны – разрывами, а стабилитроны, работающие в режиме пробоя, - источниками напряжения.
При использовании подобных способов линеаризации нелинейных схем основная проблема состоит в том, чтобы определить, в каком режиме работает каждый нелинейный элемент.
Для примера выполним анализ схемы на рис. 9.8, предполагая, что диоды – идеальные. Пусть вначале uвх = 1В. Если диодD1 открыт (заменяем его закороткой), а диодD2 – закрыт (заменим его разрывом), то получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 9.9.
Рис. 9.8. Схема усилителя на ОУ с диодами
Рис. 9.9. Эквивалентная схема усилителя на ОУ
Из схемы на рис. 9.9 следует, что
.
Проверим правильность сделанного предположения, для чего определим ток iD1 диодаD1 и напряжениеuD2диодаD2. Используя допущение о том, чтоuдиф = 0, получаемuD2 = –2ВиiD1 = 0,2мА. Так как напряжение на диодеD2 отрицательное, а ток через диодD1 положителен, можно утверждать, что предположение было правильным.
Пусть теперь uвх = –1В. Предположим, что диодD1 закрыт, а диодD2 открыт. Тогда получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 9.10, из которой получаем
.
Рис. 9.10. Эквивалентная схема усилителя с обратной связью
Для проверки правильности сделанного предположения определим iD2:
.
Очевидно, что uD1 = 0. Полученные результаты позволяют утверждать, что предположение было правильным.