1625915648-5ed1152c004edfe493dad6e5388afaf3 (843956), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Рнс 7.1Э Последовательное соединение элементов. (а) резис- торов; !б) никос) еи, (е) нндуктивностеи ':~$4:-'::: РАЗДЕЛ Ец Общая физиология возбудимых тканей Пусть последовательно с<к днисиь> элементы индуктивное ги (рис. 7.19, в), То>уса в уравнении 7.30 заменил( с!! Г!. =- !«вЂ” ' <!! (7 36) и ио.))учим Г == 1,, --+ 1!--- з- .. + (я — - = !.—, (7 37) <!! <!! <!! сГ ' <!! ' <!! « (!! ' й! ' глс' ! = 1, + !.Р+ ...
~- ! л. (7.38) Вто означает, по:шннналснтная иидуктив)нють равна гуммс иидуктивногпй, вхолящих в последовательное соединение. 7.6. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ Следукяций важнсшний вопрос связан <. измерительной юшзратурой. Ушли в дюжи<ос ирошлос ириборь>, работающие нз лампах. 11рзктически нс применяя)тся и транзисторы .5(о связано с огромным количесз вом рад))о)))(сктро>и>ь(х злсмс)пов, $(егх>ход>(мых для СО<)ДЗИИЯ ТОГО ИЛИ ИНОГО <ОВРСМ<$!НОГО ИЗМСРИПЛЛЬН<)- >.о $)ри(к>р($.
Сочетаии(. компактности, иадс жности работы и простоты в зкснлуатации стало возможным иа базс микроэлектроники. Основным конструктивным иринцилом микроэлектроники янляез ся элсмен.гная интеграция, т. е, объединение в одном сложном радиоэлсктрониом алемензе мноп(х $)рость)х. 1!олученный сложный радио >лсктронный элемент называется интегральной лшк1юсхсмой. Инпгральная микр(нхсмз —:по микроэлектронное устройство, содержащее не менес пяти активных и пассивных элементов, которьн изготзвливак)тся в едином ТСХН<)ЛОП(лн С КОМ $1РОЦСССС, ЭЛЕКТРИЧ( СКИ СОЕДИНЕНЫ между собой, заключены в об<ний корпус и нрсдгтавляют (-динис !с(чи)< .
По т('х(юлОп$и 13ЗГОтОВлс'ни5! рзэ!(и'ш>От НОлу1(ВО>я>дииковьш и гибридньи шпс<гральные микросхемы. В иолуироволииковой интегральной микросхемс все алел(виты и лкэкэлсментиыс соединею)я вьиюлнены в объеме и на иоверхностн иолущюводника. В гибридной интегральной микросхеме насгивиыс элементы выполнены лосрсдством нанесения расс !3)ч!(ых иле>юк на ловсрхн(нть д!шлектрическои подложки, а активные элементы . пав< сные (г.с. прикрепленные догюлнител<с но) бсскориуш)ые иолунро>юдниковыс шнмснты (Дно)<ы и траизис торы). И(пс<гральные микросхемь(, таким образом, нрсдстзВляют (ОбОЙ шлыс' функц>юнзлы)ьн' усзро)<г)в)$, ирсднззиа и иные лля ирсобразования электрического с.игнала.
По назначению оии п<щразделяк>тс.я на аналогоныс и н)ги некие. Аналоговые микрскхсмы обссисчивают ироиорциональиые:швисимости между входным и выходным сигналами. Основными параметрами линейно-имнульс- ных микросхсл! являя>тся козффиц(н.ит усиления по иаира>кению К, входное соиротивлсюн )(„, выходное с<>лротивленис !<,„„„л(акс>)маль>)ос выходное наиряже- ИИС Г„,,„„з„. Инжннл И ВСРХНЯЯ !РЗНИЦЫ $)!<тот>(ОГОДИЗ- Ло) и чссю(с и) ггсграл ьиьк микросхемы . это устройства, в которых входные и выходнь)с (ширяжсния моГу! $)р)$$)или(ть (иц>сдшн')и(ы(..ишч('(ш5$, $>ри .)тОм Выходное зависит от наличия или отсуггпшя иаиряжс иия на входах. Олисз>ше логических интегральнь)х микросхем ие входит в изшу задачу. 7.6.1.
Операционные усилители Простейшим иримсром аналоп)ный микросхемы мОжст служить ОиерзциОииый ус3>литсль, из(ОтОВленный В !3ид(' ОлнОЙ нлзты, Он(рдциОнный '(< или>с>>ь— это лиффсрс;)щиальный усилитель нс>стояиного тока с. высоким коэффициентом усиления. Условное обозиачс ние, обив)прина>ос дзя всех нх тинов, представлено на рнс. 7.20. Вхолы обозначают как (-5) и (-). Это, однако, не значит, что потенциал иа одном вхолс всегда дол>кон бь)ть более положительным, чем на другом.
( имвозика оирелсляст относ)пельную фазу выходноп> сигнала. ! !оэтому вход, обозначюшый («), называкп обыч)ю «неинвертирукидийл, а ( — ) «инвсртирук)щий>. Для онсрациошкжо усилителя характерна необходимость использования отр!(ц()те>>ьнои обратной снязи. Отрицательная обратная связь - эт<> ироцегс исредзчи выходного сипшлз Образно (ш вход, лри котором погашается часть входного сипшла.
Впервые она была нрсдложсна Г.С. Блэком ((ЙЯ. Изей) в 1928 г., но лолучил признание этот иринции значительно позже. Отрицательная обратная связь уменьшает козффи. циент усиления, но улучшас т лрупю иарамстры усилнпля. Край)(с на>кио, что с сс номо(иью можно получить очень бо>и шос или очень малое входное со! )ротивлс нне онсрационноп> усилителя Существуют два важных правила, которые определяют поведение оисрационного усилителя с обратной связью. Первое правило сводится к п>му, что выход операционного усилипля стремится к >п>л(у, чтобы разность нанряжсний между его нхс>лами была равна нулю. Иначс.
говоря, !пот усилитель оцениваг) состояни( входов и с помощью схемы обркп юй связи передает наиряжение с выхода нз вход так, 'по в результате разность напряжении Между ними становится рани<>й нулю. рис. 7 20 условное обозначение операционного усилителя (7.43) Г= ('„, (?ьн, Г,ь йт ((, (7А1) К .—. — ' = 1-; —. (. '„((т Гь ((, ' (7Аб) Г„, ((, (7.42) Повторитель (7т Рис. 7.23 Повторитель Второе правило гводится к тому, что входы операционного успллтеля нс потребляют ток.
Эти два правила д~к таточны для рассмотрения схем на операционных усилителях. 7.6.2. Основные схемы вкпючения операционных усилителей На основе операционных усилителей построена вся электрон©о-измерительная аппаратура, применяющаяся как в эксперименте, так и кли~ щкс при регистрации биопотсппиалов и токов. В этом случае приысняктгся пнвсртирующпй усилитель, пеинвсртпрукиций усилитель п повторлтсль. В этом подразделе мы рассмотрим основные схемы як за>чсния операционных усилителей, а пх примепс!ще для рс~нения 'пвй нли иной экгпериМеитаЛЬНОй ЗадаЧП МЫ будЕМ раггыатрниатгв В СЛЕдунл и[их 1лавах.
Инвертирующий усилитель Рассмотрим схему, представленную на рис. 7.21. Ее анализ основан на излож< нных вьппс правилах. Потец. цпал в (+) раасн гцтюктрпчсскому потенциалу Земли. Следовательно, потспг!игьт в ( — ) также будет равен этому по!еипиалу. Это значит, что падение напряжения на резисторе Кт раино Г„, „а на резисторе ((, Г„,. Зная, что входы операционного угилптсля не потребляют ток, получаем Ипа и говоря. коаффипиепт усиления по напряжению К радек и Псдостаток зтоп схемы связан с тем, что опа обладает неГнмьшпм входным сопротивлением (вспомните правило согласования).
Этот недостаток устранен в следующем вариан.и подключения. Выходное со- Рис. 7.2П Инвертирующий усилитель ГЛАВА 7. Электроника в физиологии '-',:.$:,"',фф Рис 7.22 Неинвертирующий усилитель противленис в этом случае равно величинам менее 1 Ом. Неиивертирующий усилитель Рагськтг(пп~ схел1у, представленную на рпс. 7.22.
Потенциал на входе (+) раасн потенциалу на выходе (-). п.ш 1!апряженис Г снимается с делителя напряжения Г Г . Кь (й~+ Кг). (7.44) Если Г= Г„,, то коэффициент усиления К раасн Входное сопротивление этого усилителя крайне вс— лико н достигает. сотен мегаом, а лля усилителей па полевых транзисторах .
до! Оп Ом. Выходное сопротивление в этом слу'гае равщ1 мс!гее 1 Ом. Рассьппрпм схему, представгп иную па рис.?.23. Это повторитель на ог нове опг рапнопного усилителя. По существу, это нспнвсргл!)уюгцнй усилитель, в котором сопротивление резистора К, равно бесконечности, а сопротивление резистора л', = Рь Коэффициент усиления К такого усил1пеля рав< и !. При .лом 10 ком 10 кОм 10 ком (7А6) К = ЕЕ>ЕК>, Е 'к.
ь = — г(Е >> — ЕЕ, ). (7.47) и, и, Е>> ЕЕ> Е/з Ем + + ЕЕ К К (7А8) Отек>да Е'к„,— — (Е»> ч Е'+ ЕЕ;). (7А9) 10 ком 10 ком и, Усилитель мощности ''126 РАЗДЕЛ И. Общая физиология возбудимых тканей Рис 7.24 Схема с инвертированием ло выбору (вариан< 1) Рис 7.25 Схема с инвертированием лс выбору (вариант 2) Рис.
7.20. Дифференциальный усилитель Рис 7.27 Суммирующии усилитель входное соц)ютивлси>и крвйис всю<к<>, з выходное мз. >о. 7.6.3. Конкретные линейные схемы на операционных усилителях Схемы с иивеитироваиием ло выбору Схемы, лредстзвлсциые иа риг. 7.24 и рис. 7.25, цозво.шк>т иивсртирова>ь выходной ситца > или гйюцу<- кз> ь < го без ><лещ>юб>ова>ц<я в зашкихюс»< от >к>лож<- шш переключателя. Положсци< исрск.цочатсля определяет также ко.>ффи цишп усиления ио налрюк< нию, который может бь> гь равен и. ш «1, или — 1. Диффереициальиый усилитель 11з рис.
7.26 л)юлставлси диффсрсицизльиый усилитель, коз<(х(и<циси г усилсш>я которого К равен а вь>ходи<к иацряжеии< Е/кгь равно В атой схеме необходимо об< сцсчить точное со<7>а- сование резисторов. Е!зиб>о><се аффект ивиым лутел< является создание запаса резисторов с совр<и ивлеиием 100 кОм и точиостыо 0.01 " . К<х><1>фнш<еит усиления дифференциального уг><зител» в зп>м с чучае будет ранен единице, цо <го можцо увеличить зз счет лослсдуюццгх усилигп>льиых каскадов. Суммирующий усилитель 1(а рис. 7.27 вредставлсца схема суммиру>ощ<гго у< или>еля.
Эл> один из вариантов ицвсртирукццсго усилите.ш. Точка ( — ) имеет цотсициальцый нуль, лозтому вю>диой >ок равен Входиыс резистор». це обязагсльцо должны быть одциаковыми. В иротивиом случае получается взвешенная сумма. Для гого лобы получить б>озьци>е выходные токи, к выходу операционного усилителя люжио иодклк>чить мо>циый граизишориый цовторитель, как <>и> цоказа<ю иа рыс. 7.28. В качеств< приме)ю показав и><вертир< ю>ций усц,чи>ель.;)гот транзисторный повторитель можно <кщклк> чать к л>обому ои<ршиошп>му усц.<ителк>.
Сию>зл обратной < вязи сиимаетгя с;>питт<>ра: следовательно, стар Резюме Рис 7 28 Усилитель мощности с одним мощным транзисторным повторителем О!)Рати[>и св5<з( Опрслс.>5<в)' цужнОс $>ыхОлпос наири>хе ниг пезавиш!кш от пал< пця напряжения 1/. При псп<>льишапии .>)пй схемы во»никас! Нроблгм<ь связанная с чем, что повтори>ель может п>лько от.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
