Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Это впал~ожив при полной идентичности параметров транзисторов Т„Т, и 7; и равности токов 7, и 1,. В этом случае суммарный ток без транзисторов 7з и Т, будет совпадать с током базы транзистора Т,, Для увеличения статического коэффициента усиления операционного усилителя в базовую цель интегрирующего транзистора Т, для сохранения симметрии плеч в отражатсль тока также включается эмитгерный повторитель, реализованный на транзисторе Тз. Выходной каскад выполнен по схеме двухтактового эмиттерного повторителя, реализованного на комплементарных вставках транзисторах Тм и Тп. ото позволяет снизить мошностгь рассеиваемую каскадом в статическом режиме. Вмиттерный повторитель подключается к выходу интегратора через диоды смешения 77, и рн Для уменьшения нелинейных искажений транзисторы в режиме покоя приоткрывают, применяя диодные смешения переходов "база- — эмитгер" транзисторов 7; и Т,.
Заьзетилц что в качестве диодов тэ, и О,, как правило, используются транзисторы в диодном включении. Часть 11. Микроэлектрони, "ка 452 Выходное напРЯжение опеРациоиного УсилителЯ снимаетса с делителЯ, Реализованн „ ого на резисторах-ограничителях К, и Ян Эти резисторы одновременно защищают выход„, ные каскады от короткого замыкания. 12.2.3. Аппаратурные включения операционных усилителей Использование операционных усилителей в виде интегрззгьных схем позволяет повысить качество и надежность электронной аппаратуры, унифицировать комплектующие из.
делия. В определенном смысле операционный усилитель можно представить как элементную базу, на основе которой можно построить большое число аналоговых устройств различ- ного функционально~о назначения. Различакэт линейные н нелинейные включения операционного усилителя (ОУ). Линейные включения ОУ лкаертиругагеий усилитель представляет собой операционный усилитель, охваченный обратной связью (рис. 12.3), Из схемы включения следует, что („„= тв. Поскольку г'„, = (ге г'Кь а угг=.
6'., ! Кь то (,,„, -- — (т„,кт г' К и Тогда коэффициент усиления по напряжению К, К„= -Кт г Лн Ясно, что коэффициент усиления моткет быть выбран сколь угодно большим. Если К~ =. Яи то схема бУдет Работать в Режиме ннвеРтиРУющего повтоРителЯ, вылов няюшего функцию преобразователя импендансов, Неггнвертируюший усилитель позволит усилить сигнал без изменения полярное"и (рис.
12.4) а) Рнс. 12.4. Схема неннввртнрующвго усилителя (в) н повторителя напряжения нв вго основе (В) Рнс. 12.3. Схеме ннвертнрующего усилителя Операционный усилитель питается от двухполярного источника питания. Коэффициент усиления операционного усилителя К лежит в пределах 1Π— -1О, входг 4 2 е сопротивления достигает 100 МОм, а выходное сопротивление составляет 10 Ом. Опе . ционный усилитель имеет малый уровень собственных шумов, сильное подавление снн фазной составляющей (= 60 дБ), широкую полосу пропускания от 0 до 1О МГц.
Вышеперечисленные свойства операционног'о усилителя позволяют получать высеку точность выполнения операций. Операционный усилитель является микроэлектронны устройством универсального применения. Операционные усилители конструктивно вь, полняются в виде интегральных схем средней степени инте~рации. (р Аналоговые интегральные схемы у(з рис. 12.4, и следует Л, ' ~2 14 тогда коэффициент усиления (12.2) другими словами, козффнциеит усиления можно задать любым: от единицы (Я, » )гз) до бесконечности ()гз» И,). Если Л, .= о, а 11, =. О, то получаем схему повторителя напряжения(рис 124, б) 4ггалоеовьгг) игтгегротор предназначен для интегрирования сигналов (рис. 12.5).
и основе действия интегратора лежит накопление заряда на конденсаторе С под действием приложения тока lз. Для идеального ОУ ток, протекающий через сопротивление Я, ранен таку заряда конденсатора Сн а напряжение в точке соединения равно нулю. 1 г (12.3) где т = ЛС вЂ” временная характеристика скорости заряда конденсатора. Рно.
12.в. схема аналогового интегратора (а) н днфференцнвтора (б) хЬггргреренвиатор предназначен для дифференцирования по времени злектрических сигналов (рис. 12.5, б). Ток через емкость пропорционален производной приложенного к ней напряжения, т. е. Ю, Й где ~и,„, г(('„„ (12.4) о(г """ г(г Сумматор предназначен для проведения аналогового сложения. В зависимости ат способа включения входных резисторов можно производить сложение или вычитание сигналов о основу структуры сумматора положены усилительные схемы. В инвертируемом сумматоре (рис.
12 б, а) (,=1,+(,+... -(„,;(„,„,=-1,й„; Сг,=),йб С;=)зг;,...и.=).К. нли Часть Н.Микроалектроник ика 6) Рис. 12.6. Схема сумматора с инвертированием (а) и без инвертирования (б) сигнала В неннвертируюьцем сумлоаторе в стационарном режиме (/„=и =(/„„, ""')1, ь)го Неинвертируюлций вход ОУ не должен потреблять ток и тогда й /( й Отсюда )(, (/ +(/л + ..// = тУ„= т(/„.— ' ? "' лю х или Н, 1 г) Й, т ( 12.5) Для двух сигналов, если К = рц (/~ + (л Вьлчилиплель прелназначен для вычитания сигналов, и его схема приведена на рис. 12.2.
В стационарном режиме (/о = Ц,. /)т (/т (/„= (/, = )1,+Я. 2 Тогда (/ =-(/„= —, О, о Или ()э 6) (/...„=- (.; — Сь Другими словамн, напряжение на выходе ОУ равно сумме напряжений на входе, умно- 1 /(, жанной на коэффициент — (!ч =) . л7 /(> !о Аналоговые интегральные схемы угу Рис. 12.8. Схема ясмпаратсра Рис. 12.7. Схема аналогового вмчитателя !ч!еняя значения резисторов в цепях, можно производить аналоговое вычитание с весомыми коэффициентами.
Комлсритлор предназначен для сравнения входных напряжений с опорным. В зависимости от входных напряжений, на выходе можно получить напряжение, соответствуюгцее логическому нулю или логической единице. На рис. 12.8 представлена схема компаратора. К непнвертирующему входу подключается резистор для уменьшения значения ошибки за счет входных токов ОУ, Компаратор работает так, что Ы при Ц ч- 1/з < О, С'„„„> О, что соответствует "! "; !2 при Ь', + !/з> О, !/„,<О, что соответствует "О". Нелинейные включения операционного усилителя Ррогаригрнический усипт~ель предназначен для логарифмирования входных и выходных сигналов.
В процессе логарифмирования используются нелинейные свойства вольталшерной харак- теристики р — п-перехода, Ток через р — и-переход определяется зависимостью ! = 1 !...( "де 1а — ток насыщения, !У вЂ” напряжение, е, = 2Т!д — термический потенциал, зп— ~~эффициент, характеризуюгций поверхностную рекомоинацию, 1,Π— 1 Рс Схема логарифмического усилителя приведена на рис. ! 2.9, а. (!21 Вези ехр — »1, то для схемы логарифмического усилителя будем иметь и!е, !7„( и„„,'! 1 = " =1 ехр! — — ""' ~!.
о Тогда Часть !!. Микраэлектрони или окончательно (, ~о)~,) где а, — константа. При переводе к десятичному логарифму получаем (э'„= а )я —" где а = — 2,3 плр, в) б) Рис. 12.Э. Схема логарифмического усилителя (а) и вычислителя витипогарифмов (б) Для вычисления антилогарифмов используется схема, представленная на рис. 12.9, б. Запишем очевидное уравнение: У, = У,схр(.- !.'„,! тан) = Уз = Ь'„,„! 1~. Тогда шф, 1п Ь;,„,„= К, — тд, )п(!Я) или 1п( „1п(УОЯ) ° Окончательный вид выражения для выходного напряжения следующий: )а(т'„,и = аО„, -'- в, где о = ! 1(2,3 пкьэ,), в = (й(!ь)1) Погарлф.олческнй утлноэк ватель представляет собой устройство умножения двух или более впало~оных членов путем использования сложения логарифмов этих си~палов с по следующим их использованием.
Логарифмический умножитечь является аналогом лога рифмической ячейки (рис. 12.10). ((ва аналоговых сигнала вводятся в параллельные логарифмические усилители, на входе которых имеются значения )ах и 1ау. Прологарифмированные сигналы подаются на сум чатор, на выходе которого полу ~аем логарифм произведения этих сигналов 1й(ху). -умматор представляет собой ранее рассмотренную схему неинвертируюшего сумма™ ш, позволяющего получить на выход значение)йх )ду — — !в(ху). 'Запев этот сигнал поступает на усилитель, вычисляющий антилогарифмы. Выршке" ..ение я(ху) потенциируется, и на выходе получаем 2 = Х у — произведение двух аналоговь'" :итнвлов, поступивших на вход логарифмического умножителя.
юшнх Зуществует большое число схем включения операционного усилителя, позволя роизводить различные операции с аналоговыми сигналами. )Рнведенные примеры достаточно полно проиллюстрировали возможности операш цяон. |ых усилителей, которые являются основой аналоговых вычислительных устройств. (с Аналоговые интегральные схемы Рис. 12.10.
Схема логарифмического умножитепя 12.3. Преобразователи типа ЦАП вЂ” АЦП 12.3.1. Цифроаналоговый преобразователь ((пфроанизогосыи) преобразоеапналь (Е[АП) прелставляег собой микроэлектронное устройство для автоматического преобразования числовых кодов в эквивалентные им значения определенной физической величины. Коды обычно представляются в двоичной, десятичной и какой-либо другой системе исчисления.
Выходные физические величины представляются в виде временных интервалов, угловых перемещений, напряжений или токов и т. и. Существуют разнообразные конструкции ЦАП. На рис. 12.11 представлена схема ЦАП на основе делителя типа )1-2)1 и операционного усилителя. Ключи 4, В, С и )) подключают в нужном порядке резисторы 2й к источнику эталонного напряжения, когда соответствующий разряд двоичного числа равен единице. Если разряд числа равен нулю, то ключ замыкается на землю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
