Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Применение ОУ Часть представленных схем на ОУ рассматривается в задачах в конце данной главы. Краткое описание этих схем приведено ниже. Рисунки, на которые даны ссылки в этом разделе, можно найти в конце главы в разделе «Задачи». 5.!. Вычитаюи)ий усилитель (рис. 35.!). В этой схеме выходное напряжение пропорционально разности двух входных напряжений.
В идеале любая синфазная составляющая двух входных напряжений полностью подавляется. В реальной ситуации из-за конечности коэффициента усиления ОУ и нз-за рассогласований резисторов незначительная часть синфазного входного напряжения попадает на выход Отметим также, что входные сопротивления, связанные с входами р., и 1', не будут олинаковы: для входа )т„ — )сл, а для входа )та — Йл + )т'ю 5.2. Суммируюи(нй усилитель (рнс.
35.2). Входные напряже ния могут арифметически складываться с разными весовым~с коэффициентами. Характеристика и применение ОУ ЗВ! 5,3. Лреобразоеатель ток — напряжение — траисимпедансный усилитель (рис. 35.3). Данная схема вырабатывает выходное напряжение, которое прямо пропорционально входному току. Надение напряжения на входе У, определяется формулой Ус = = — Уо/Аоь = /г/се/Ао„, т. е. обеспечиваемое этой схемой эффективное входное сопротивление равно /сс = Ус//, = )хеАоь. Следовательно, даже если йр относительно велико, эффективное входное сопротивление Рс будет очень малым из-за чрезвычайно большого коэффициента усиления без обратной связи. Такое незначительное входное сопротивление обладает одним существенным преимуществом: оно практически не влияет на схему, в которой производится измерение тока.
Отметим также, что выходное напряжение практически не зависит от нагрузки, на которую работает эта схема. 5,4. Лреобразооотель напряжение — ток — источник токп, управляемый напряжением (рпс. 35.4). Ток, протекагоший через резистор нагрузки, ие зависит от сопротивления нагрузки, но он прямо пропорционален входному напряжению, так что данная схема является источником постоянного тока, управляемого напряжением. Отметим, однако, что ни один из выводов резистора нагрузки йг„не может быть заземлен. 5,5. А кягивный Фильтр нижних часспосп — интегратор (рис.
35.5). Эта схема являешься простым однополюсным активным фильтром нижних частот с шириной полосы пропускания В(е" = 1/(2п/срСр). На низких частотах коэффициент усиления асимптотически приближается к коэффициенту усиления на нулевой частоте Ась (О) = — йрЯл. На высоких частотах коэффициент усиления асимптотпчески приближается к значению, определяемому выражением Ао„(ы) = — 1//ь/елС„гг, таким образом, падает со скоростью — 20 дБ/декада, или — б дБ/октава. Во временной области даппая схема может быть использована в качестве интегРатоРа. В пРедельном слУчае, когда Йр стРемится к бесконечности, получим Уо — (1/Ср) ~ (с(1 = — (1/С„) ~ (Уа/йл)Й = — (1//слСр) ) "е "1~ с с с ч е. эта схема действительно работает как идеальный интегратор.
этих условиях коэффициент усиления по постоянному току ра.Аоы поэтому выходное напряжение сильно зависит от иа"РЯжении смеШениЯ Уоэ и либо бУдет Равно АоьУоэ, либо, "то наиболее вероятно, попадет в область насыщения, т. е. будев близко к напряжениго источника питания (либо положительному, ли"о отрицательному). для предотвращения такой ситуации в схему обычно вклгочают резистор обратной связи сер, хотя это и приводит к тому, что схема становится уже не таким идеальиым интегратором. Глава З 5.6.
Активный фильтр верхних частот — дифференциат р (рис. 35.6). Данная схема — простой однополюсный активны„" фильтр верхних частот с точкой излома /ьр = 1/(2п/тлСл). Коэфщ фициент усиления асимптотически стремйтся к — /!в//тл на вы. соких частотах и асимптотически стремится к нулю на низки частотах. Анализируя работу этой схемы во временнбй области и пред полагая /т„= О, получим !, = Сл (йо,/й!), так что оо —— — !д,„ = — ЯеС,, (йо,/й/).
Как видно, данная схема работает как йде. альный дифференциатор. Однако при Ил = 0 коэффициент уси. ления на высоких частотах будет относительно велик, что является причиной осложнений, связанных с шумами схемы и другими фак. торами, поэтому в схему часто включают резистор /тл, хотя в результате этого характеристики дифференциатора становятся менее идеальными. 5,7. Прецизионный детектор или выпрямитель (рис. 35,7). Входное напряжение Гь которое необходимо для открытия диода, определяется выражением Г~ = Ур/Аоь ж 0,5 В/Аоь, т. е. влияние падения напряжения на диоде, смещенном в прямом направ. ленни, практически не ощущается. В результате этого схема может детектировать (или выпрямлять) сигналы с очень малой амплитудой.
5.8, Прецизионный двухполупериодный выпрямитель (рис. 35.8.) Снова отметим, что ОУ практически исключает влияние прямого падения напряжения на диоде. Первый и третий ОУ вЂ” повторители напряжения, выполняющие функцию развязки схемы соответственно от источника входного сигнала и от нагрузки. 5.9. Прецизионный пиковый детектор (рис. 35,9). Опять обратим внимание на то, что ОУ исключает втияние прямого паде. ния напряжения на диоде.
Второй ОУ выполняет функцию развязки схемы от нагрузки, так что сопротивление нагрузки не влияет на скорость разряда конденсатора. 5.!О. ~7огарифмический преобразователь (рис. 35.10). В этой схеме в цепи обратной связи используются нелинейные элементы (транзисторы) для получения нелинейной (логарифмической) передаточной характеристики.
Коэффициент усиления дифферен. циального усилителя А, устанавливается таким, чтобы обеспечить логарифмическую шкалу преобразования с коэффициентом 1,0 В/декада. 5.11. Экспоненциальный усилитель (рис. 35.1!). Эта схема вырабатывает выходное напряжение„которое является экспонеи цнальной функцией входного напряжения. Отметим, что общая передаточная характеристика этой схемы является функцией~ обратной передаточной характеристике цепи обратной связи Харакпнриетики и прилмнение ОУ 5,12, Токовый интегратор — зарядовый усилитель (рис.
35.12). В еще одна схема интегРатоРа, в котоРой выходное напРЯжение прямо пропорционально полному заряду Я, втекающему в схему. Отметим, что падение напряжения на входах ОУ очень мало, отрицательное влияние напряжения смещения Уов на работу схемы может потребовать включения в схему резистора обратной связи )? через Сю хотя при этом схема станет менее идеальным токовым интегратором. 5,!3, Триггер Шмитта (рис.
35.13). Здесь используется поло- жительная обратная связь, а схема работает в ключевом режиме, при котором выходное напряжение может принимать одно из двух значений: У5 или У5. В большинстве ОУ величина близка к напряжению источника питания положительной по- лярности У', а нижний уровень Ро — к напряжению источника пи- тания отрицательной полярности У .
Напряжение, подаваемое иа неинвертирующий вход, является функцией фиксированного опорного напряжения Унв„и выходного напряжения Уо. В ре- зультате этого порог входного напряжения, необходимый для переключения схемы, будет функцией выходного напряжения', а это приведет к тому, что в передаточной характеристике поя- вится петля гистерезнса.
5.14. Стабилизшпор положительного напряжения (рис. 35.14). В этой схеме выходное напряжение ограничено сверху величи- ной Уг. Повторитель напряженая используется для развязки выходного напряжения от сопротивления нагрузки и токовых флуктуаций в нагрузке (обеспечивается хорошая стабилизация). 5.15. Стабилизатор положительного напряжения с Уо ) Уг (рис, 35,15). В этой схеме выходное напряжение может быть больше Уг, но никогда не может быть меньше Ул. Ток через стабилнтрон 01 определяется выражением 1г = )я, = УоЮЯ1 + + Й,), т. е.
он практически не зависит от напряжения питания. В результате вгяходное напряжение относительно неза- висимо от изменений напряжения питания (обеспечивается хо- Рошая линейная стабилизация), до тех пор пока напряжение пи- тания выше некоторого минимального значения, необходимого для работоспособности этой схемы. 5 !6. Стабилизатор напрязсения с повышенной нагрузочной способностью и ограничением по току (рис. 35.!6). Максимальный "ыходной ток этой схемы не ограничен максимально возможным ~~ком ОУ, а ее нагрузочная способность повышена благодаря применению схемы Дарлингтона Я„!~,. Транзистор ф, н рези- стор Йос используются для ограничения потоку, т.
е. 1ь ограни- ч ез, чивается некоторым безопасным значением для предотвращения Резмерной мощности рассеяния транзистора 5 1? Источник постоянного тока (рнс, 35.1?). Выходной ток "очтн не зависит от выходного напряжения Уо = Ус, до тех 12 соклоь с. Глава э пор пока О, и О, работают в активном режиме, Для этого необ. ходимо, чтобы Усе,> 0,9 В + г'аее и было меньше обратного напряжения коллектор — эмиттер, !о + !в, — 1в~лэ = /я, = ((гяе„+ Роз)/й,, поэтому для обеспечения прецизионного режима работы при низких уровнях тока необходимо, чтобы и /в,дз были достаточно малы. Вследствие большого полного коэффициента передачи по току схемы Дарлингтона ток !в, букса много меньше !о, что также является необходимым условием.
5.!8. Прецизионный источник постоянного тока для работы при низких уровнях тока (рис. 3538). В этой схеме !о+ !о — !взлз = (Ряее + (Гов)/!!м где !о — ток затвора полевого транзистора с рп.переходом. Снова отметим, что для прецнэион. ной работы при очень низких уровнях тока напряжение смещения и ток смещения должны быть очень малыми. Использование поле. ного транзистора с рп-переходом в этой схеме улучшает ее характеристики вследствие очень малого тока затвора !о, который обычно менее 1 нА. 5.19.
ОУ с электронным управлением коэффициентом усиления (рис. 35.19). Сопротивление сток — исток полевого транзистора с рп-переходом при Роэ ~ Р„/8 является функцией напряжения затвор — исток Ров и приближенно определяется выражением глэ = гш ~он~/!1 — (1'оэ/$'ч)""1, где ггн ~он1 — сопротивление сток — исток при 1'ов = О. Такая зависимость сопротивления от изменения напряжения может быть использована для электронного управления коэффициентом усиления схемы ОУ. Отметим, однако, что коэффициент усиления с обратной связью является нелинейной функцией от управляющего коэффициентом усиления напряжения — $'зг„з. 5.20.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
