1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Резистор Л можно использовать для уменьшения влияний входных токов смещения и сдвига. Как и прежде, Я, должно быть равно параллельно включенным Я, и Р„. Однако, поскольку Л„имеет высокое значение, Р. можно брать равным Л, . Этот выбор также справедлив, если Я„в схеме отсутствует.
ГЛАВА !2 а. Перепишем данное уравнение в виде г~ ~~2 = 2~ к1п ь| 5,~Г;,'сД~ г!2 б. Теперь обратимся к члену Й'/Й. й!',(й = ~(с1~г ~'й~~й + $',-. Предполагая, что постоянная интегрирования равна О, получим Й~ Ыг г 2$';„яп я( — 5 — — — й. сне Й 2 (12.15) Так как интегратор на ОУ дает на выходе напряжение ( — 1~РС') ~ 1'„„Н1„то 499 ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ е. Когда схема собрана и конденсаторы разряжены, а на вход схемы подано напряжение ~'„„японо, на выходе получается сигнал г~~). Этот сигнал является решением дифференциального уравнения. Аналогичным образом могут быть подобраны схемы для решения уравнения ~12.13) на основе К1.С-цепей, но здесь могут возникнуть серьезные проблемы масштабирования.
Более подробную информацию читатель может получить в литературе, приведенной в конце главы. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 50! Рис. 12.26. Измерительный усилитель. с и разрешение фирмы Оопп УУ)!еу Ег Зола, высоким входным сопротивлением (2] (© !пс.). +!за ч вьы Рис.
12.27. Практическая схема измерительного усилителя (предоставлено фирмой Техаз )патгогпеппь !пс.). Аз как дифференциальные сигналы, потому что если они имеют равные уровни на обоих концах резистора Я„они взаимно компенсируются и не поступают на вход усилителя Аз. Потенциометром Ят осуществляется регулировка для лучшего подавления синфазного сигнала, а потенциометр усилителя Аз используется для установки нуля на выходе. Пример 12.16 Предположим, что все резисторы (рис.
!2.25), включая сопротивление преобразователя, имеют сопротивление по 500 Ом, и что Р, = 1О В. Тогда напряжение !'„а = 0 В и выходное напряжение тоже будет равно 0 В. Теперь предположим, что сопротивление преобразователя изменилось до 525 Ом вследствие изменения измеряемой температуры или давления. Предположим также, что Яз ограничено 1 МОм. Если выходное напряжение усилителя равно при этих условиях 5 В и используется дифференциальный усилитель, определить его коэффициент усиления и входное сопротивление.
ГЛАВА ! 2 Р~'и~~~~~.' При заданных условиях напряжение ~;. делится на $' = 5 В и ~~ = 4,878 В. Следовательно, $'„, = 0,122 В и требуемый козффициент усиления дифференциального усилителя А,, = 5 В/0,122 В = 41. Теперь можно определить сопротивление А, А, = Я,/А,, = 1 МОм/41 = 24 390 Ом. Если такое входное сопротивление слишком мало, нужно использовать измерительный усилитель, изображенный на рис. 12.26. 503 ОИЕРАЦИОННЪ|Е УСИЛИТЕЛИ В большинстве случаев ~' больше 30 мВ и (12.18) принимает вид ,1', '30 мВ с = Бс' Запип1ем„1Г? .1..91. в погагщд1мической, ФМРме .
(12.19) и--постоянная рекомбинации носителей заряда, ц равна 1 для германия и немного больше 1 для кремния. Величина г~йТ/д равна 26 мВ для германия и приблизительно 30 мВ (что согласуется с уравнением (4.3) для кремния. Величина 1, порядка 10 нА или меньше для болыпинства диодов и транзисторов.
Для кремния (12.17) можно упростить (,$', 30 мВ (! 2.18) 504 ГЛАВА 12 Рнс. 12.29. Логарифмический усилитель с компенсацией (2) (© н разрешение фирмы .3опп УУ!)еу )к бопв, )пс.). В дстоо~ мд д дд зд м д дд Г 1 ! а дт', Рнс. 12.30. Антилогернфмнческнй усилитель [1) (© н разрешение фирмы Зо)зп УУйеу )в Зола, )пс.). ПРимечание.
Уд„д = — Лрх апт!)ой (~, О)ЬГ). мических чисел. Антилогарифмические усилители строятся путем установки диода или транзистора в качестве входного сопротивления ОУ (рис. !2.30). Запишем уравнения для этого усилителя: = )хтто ° = т еч~~шхт С 5 или Р",„, = — Я 1 еч ивдт' / $ Таким образом, если )', является логарифмом, антилогарифмический усилитель преобразует его в натуральное число. Умножители на ОУ можно построить следующим образом.
На логарифмических усилителях получить логарифмы чисел, которые должны быть умножены, сложить их на суммирующем ОУ (см. разд. 12.3.5), а затем получить результат в ниде натурального числа с помощью антилогарифмического усилителя ". Аналогично можно построить схемы, выполняющие деление чисел путем вычитания их логарифмов. " Эти схемы показаны в (1).
505 ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 12,6.5. Фйльтрм вых Ч =0,70? Ч при 1 вых ' пп с Фильтры — это схемы, которые пропускают некоторые частоты и подавляют остальные. АЧХ четырех типов фильтров приведены на рис. 12.31. Фильтр верхних частот подавляет низкие частоты. Он был рассмотрен в гл. 7 при анализе низкочастотной области АЧХ усилителей. Фильтр нижних частот был рассмотрен при анализе высокочастотной области АЧХ усилителей. 506 ГЛАВА Полосовой фильтр можно получить комбинацией фильтров нижних и верхних частот. Фильтры бывают пассивные и активные.
Пассивные фильтры строятся на пассивных элементах; резисторах, конденсаторах и катушках индуктивности. В активных фильтрах используются усилители, часто ОУ, для улучшения их характеристик. Активные фильтры имеют следующие преимущества: 1. Обеспечивают высокое входное сопротивление, поэтому не ухудшают эксплуатационные данные схемы. 2. Улучшают развязку, поскольку перестраиваемые секции фильтра не связаны между собой. 3. Усиливают сигнал. 4.
Коту~ ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 507 Если резистор и конденсатор на входе поменять местами, получим в результате фильтр верхних частот ~рис. 12.33), Это простые однополюсные фильтры, АЧХ которых снижается на 20 дБ/декада вне полосы пропускания. Добавлением конденсаторов и усложнением входной цепи можно получить двухполюсные фильтры. Источник напряжения, управляемый напряжением, или фильтры Саллена — Ки (рис. 1234),— очень популярные двухполюсные фильтры, или фильтры второго порядка.
Вне полосы пропускания их АЧХ снижается на 40 дБ/декада. ГЛАВА 12 форму перед введением его в компьютер, сравнивается с уровнями эталонного выходного напряжения ЦАП. Когда эти напряжения практически равны, цифровой код на входе ЦАП соответствует цифровому представлению заданного аналогового напряжения. Простейший ЦАП, показанный на рис. 12.35, использует схему с набором весовых резисторов. Это суммирующая цепь, в которой сопротивление каждого резистора вдвое больше сопротивления предыдущего резистора. Следовательно, ток, протекающий через А,, в два раза больше тока, протекающего через Я,, и т.д. Так как каждый двоичный разряд равен половине значения предыдущего разряда, токи пропорциональны значениям этих разрядов.
ОУ суммирует токи и вырабатывает точное аналоговое вт,1холттое ндппяж~ние. Он также поплепживдет наппяжение н точке а панн.". ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Схема К вЂ” 2К (рис. 12.3б) выполняет такие же функции, как и схема с весовыми резисторами. Поскольку в ней требуется только два номинала резисторов, она находит более широкое применение. Если не считать транзистор, ОУ, пожалуй, является самым распространенным элементом аналоговых схем. Итак, в этой главе сначала были рассмотрены принцип действия ОУ и наиболее широко используемые схемы на ОУ.
Затем изучались характеристики ОУ, чтобы читатель мог правильно выбрать ОУ для конкретного использования. В конце главы были пред- 510 ГЛАВА ! ~,мм~!!..~! и!.,я, ~.с'ы -схема, выходное напряжение которой пропорциональ- но сумме ее входных напряжений. Фи ! ь ~ г — схема. которая пропускает некоторые частоты и подавляет, или вызывает затухание, остальных частот. 1, 1 псе~ М, ГаиПсепЬеггу, Ап 1пггой~ейоп ги Орс'ги(тпи( Атр!фее т~й 1 таит 1С Аррйеиг~ит, 2пс4 ЕЙ11оп, Зойп %11еу, Хеь Ъ'ого, ~ по~ гиг(епз6л «иск Арр!ки(к>т, Ргепйсе-НаП, Еп! !ечоод СИЬ, 1Ч.3., 1981.
7. 3аеоЬ М!Пгпап апд НегЬег1 ТаыЬ, РиЬе, ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 51! б) 1'з изменяется от 0,3 В до — 0,3 В. 12.6. Решить задачу 12.5, если Я, = 1 кОм, Я, = 2 кОм, Яз = 3 кОм и Я, = 4 кОм. 12.7. Для ОУ 741 определить типичное значение 1ю и его значение в наихудшем случае. Какой процент они составляют от 1, ? 12.8. В схеме на рис. 12.10 )( заменить на 50 кОм.
Если ток смещения, протекающий через оба входа, равен 400 нА, а. Каково выходное напряжение, если вход -Ь1)х( заземлен? б. Каково необходимое сопротивление резистора, который должен быть подключен к плечу +Пч? в. Если резистор с таким сопротивлением подключен к плечу +1Х, определить 1) напряжение на входе +Щ 2) напряжение на входе — 1)Ч; 3) ток через )(,; 4) ток через )(г, 5) выходное напряжение, 12.9. Решить задачу 12.8, если ток смещения входа — 1)Ч равен 500 нА, а ток смещения входа +1Х равен 300 нА.
!2.10. Инвертируюший усилитель имеет Я, = 15 кОм и настроен на коэффициент усиления, равный 5. Определить выходное сопротивление схемы с обратной связью, если его выходное сопротивление равно 100 Ом и Аы = 100000. 12.11. На рис. 3.12.11 приведена АЧХ ОУ ТЬ080.
Определить произведение коэффициента усиления на ширину полосы частот а) на частоте сопряжения; б) на частоте 1 к( ц; в) когда коэффициент усиления равен 1. 10е 10а 4 го н 2 Е Ф0 а е -2 у -4 0' , о с\ 155' 10и "10з 10а 101 1 180' 1О тза(0з 1О'1Оахзе 1О' б гц 0 0,5 1,5 2 2,5 5 5,5 й нкс 12.12. На рис. 3.12.12 показан отклик ТЬ080 на импульс с большой амплитудой. Определить его максимальную скорость нарастания напряжения. Рис 3.12.11. Зависимость усиления дифференциального напряжения большого сигнала Ауо и фазового сдвига от частоты П ! -Усиление дифференциального напряжения (левая шкапа); П вЂ” фазовый сдвиг (праеая шкала). (Предоставлено фирмой Техаа !пагплпепш, !пс.) Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
