Menu English Ukrainian Russian Home

Бесплатная техническая библиотека для любителей и профессионалов Бесплатная техническая библиотека


Практическое применение операционных усилителей. Часть первая. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

Комментарии к статье Комментарии к статье

Итак - операционный усилитель. Далее будем называть его ОУ, а то очень лень писать каждый раз полностью.

На принципиальных схемах, чаще всего, он обозначается следующим образом:

Практическое применение операционных усилителей

На рисунке обозначены три самых главных вывода ОУ - два входа и выход. Разумеется, есть еще выводы питания и иногда выводы частотной коррекции, хотя последнее встречается все реже - у большинства современных ОУ она встроенная. Два входа ОУ - Инвертирующий и Неинвертирующий названы так по присущим им свойствам. Если подать сигнал на Инвертирующий вход, то на выходе мы получим инвертированный сигнал, то бишь сдвинутый по фазе на 180 градусов - зеркальный; если же подать сигнал на Неинвертирующий вход, то на выходе мы получим фазово не измененный сигнал.

Так же как и основных выводов, основных свойств ОУ тоже три - можно назвать их ТриО (или ООО - кому как нравится): Очень высокое сопротивление входа, Очень высокий коэффициент усиления (10000 и более), Очень низкое сопротивление выхода. Еще один очень важный параметр ОУ называется скорость нарастания напряжения на выходе (slew rate на буржуинском). Обозначает он фактически быстродействие данного ОУ - как быстро он сможет изменить напряжение на выходе при изменение оного на входе.

Измеряется этот параметр в вольтах в секунду (В/сек).

Этот параметр важен прежде всего для товарищей, конструирующих УЗЧ, поскольку, если ОУ недостаточно быстрый, то он не будет успевать за входным напряжением на высоких частотах и возникнут изрядные нелинейные искажения. У большинства современных ОУ общего назначения скорость нарастания сигнала от 10В/мксек и выше. У быстродействующих ОУ этот параметр может достигать значения 1000В/мксек.

Оценить - подходит ли тот или иной ОУ для ваших целей по скорости нарастания сигнала можно по формуле:

Практическое применение операционных усилителей. Формула

где, fmax - частота синусоидального сигнала, Vmax - скорость нарастания сигнала, Uвых - максимальное выходное напряжение.

Ну да не будем больше тянуть кота за хвост - приступим к главной задаче этого опуса - куда, собственно, эти клевые штуки можно воткнуть и что из этого можно получить.

Первая схема включения ОУ - инвертирующий усилитель.

Практическое применение операционных усилителей. Инвертирующий усилитель

Наиболее популярная и часто встречающаяся схема усилителя на ОУ. Входной сигнал подается на инвертирующий вход, а неинвертирующий вход подключается к общему проводу.

Коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2 и считается по формуле:

Практическое применение операционных усилителей. Формула

Почему "минус"? Потому что, как мы помним, в инвертирующем усилителе фаза выходного сигнала "зеркальна" фазе входного.

Входное сопротивление определяется резистором R1. Ежели его сопротивление, например 100кОм, то и входное сопротивление усилителя будет 100кОм.

Следующая схема - инвертирующий усилитель с повышенным входным сопротивлением.

Предыдущая схема всем хороша, за исключением одного нюанса - соотношение входного сопротивления и коэффициента усиления может не подойти для реализации какого-либо специфического проекта. Ведь что получается - допустим, нам нужен усилитель с К=100. Тогда, исходя из того, что значения резисторов должны быть в разумных пределах берем R2=1Мом, а R1=10кОм. То есть, входное сопротивление усилителя будет равным 10 кОм, что в некоторых случаях недостаточно.

В этих самых случая можно применить следующую схему:

Практическое применение операционных усилителей. Инвертирующий усилитель

В данном случае, коэффициент усиления считается по следующей формуле:

Практическое применение операционных усилителей. Формула

То есть, при том же коэффициенте усиление сопротивление R1 можно увеличить, а значит и повысить входное сопротивление усилителя.

Едем дальше - неинвертирующий усилитель.

Выглядит он следующим образом:

Практическое применение операционных усилителей. Неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления определяется так:

Практическое применение операционных усилителей. Формула

В данном случае, как видите, никаких минусов нет - фаза сигнала на входе и на выходе совпадает.

Основное отличие от инвертирующего усилителя заключается в повышенном входном сопротивлении, которое может достигать 10Мом и выше.

Если при реализации данной схемы в практических конструкциях, необходимо предусмотреть развязку с предыдущими каскадами по постоянному току - установить разделительный конденсатор, то нужно между входом ОУ и общим проводом включить резистор сопротивлением около 100 кОм, как показано на рисунке.

Практическое применение операционных усилителей. Неинвертирующий усилитель

Если этого не сделать, то ОУ перевозбудится и ничего дельного вы от него не получите. Ну кроме половины питания на выходе.

Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления.

Практическое применение операционных усилителей. Усилитель с изменяемым коэффициентом усиления

Примем R1=R2=R3=R. И введем некую переменную А, которая может принимать значения от 1 до 0 в зависимости от поворота движка переменного резистора R3.

Тогда коэффициент усиления можно определить так:

K=2A-1

Входное сопротивление практически не зависит от положения движка переменного резистора.

Так, с усилителями разобрались - дальше у нас по плану - фильтры.

Публикация: radiokot.ru

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Использование Apple Vision Pro во время операций 16.03.2024

Медицинская команда больницы Кромвеля в Лондоне впервые применила Apple Vision Pro в ходе двух операций на позвоночнике. Это событие подтверждает потенциал гарнитуры в качестве медицинского инструмента, изменяющего подход к хирургической практике. Хотя сами врачи не использовали Vision Pro, операционная медсестра работала с виртуальной реальностью, используя очки во время подготовки и выполнения процедур. Гарнитура позволила просматривать виртуальные экраны в операционной, выбирать инструменты и следить за ходом операции. Программное обеспечение, разработанное компанией eXeX, специализирующейся на создании приложений на основе искусственного интеллекта для хирургии, существенно улучшило процесс оказания медицинской помощи пациентам. Использование Apple Vision Pro открывает новые возможности для разработки приложений в сфере здравоохранения, таких как клиническое образование, планирование операций, обучение и медицинская визуализация. Внедрение Apple Vision Pro в медицинскую пр ...>>

Хранение углерода в Северное море 16.03.2024

Министр энергетики Норвегии Терье Осланд объявил о запуске проекта Longship, нацеленного на создание центрального хранилища углекислого газа в Северном море. Этот амбициозный проект оценивается в $2,6 млрд и направлен на применение технологии CCS (углеродного захвата и хранения) для смягчения воздействия климатических изменений. Норвегия уже имеет опыт в области CCS благодаря успешным проектам Sleipner и Snohvit, и сейчас стремится увеличить объем углерода, запечатываемого под морским дном. План Longship предусматривает создание мощности по захвату и хранению 1,5 млн. тонн углерода ежегодно в течение 25 лет. Несмотря на позитивные перспективы, существуют опасения по поводу долгосрочных последствий такого хранения. Однако сторонники проекта утверждают, что морское хранение углерода имеет ряд преимуществ, включая минимальное воздействие на окружающую среду. Проект Longship осуществляется при участии компаний Equinor, Shell и TotalEnergies через совместное предприятие Northern Li ...>>

Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека 15.03.2024

Международная команда ученых под руководством профессора Фань Сюлиня из Университета Чжэцзян разработала уникальный способ выращивания мини-органов из клеток, обнаруженных в амниотической жидкости человека. Этот значительный прорыв в медицине может привести к улучшению диагностики и лечения врожденных заболеваний. Органоиды, представляющие собой трехмерные клеточные структуры, имитирующие органы в меньшем масштабе, были выращены из клеток легких, почек и тонкого кишечника, найденных в амниотической жидкости. Этот метод открывает новые возможности для изучения различных состояний плода и может стать ключом к ранней диагностике и лечению врожденных дефектов. Хотя пока не проводились попытки использования этого метода в лечении, ученые надеются, что их исследования в будущем помогут бороться с серьезными врожденными заболеваниями, которые затрагивают миллионы новорожденных ежегодно. Этот прорыв может изменить практику медицинских вмешательств, позволяя диагностировать и лечить врожд ...>>

Случайная новость из Архива

Светодиод SOLERIQ S 13 OSRAM Opto Semiconductors 27.08.2013

Семейство светодиодов высокой мощности Soleriq компании OSRAM Opto Semiconductors пополнилось новым продуктом: Soleriq S 13 отличается высокой яркостью свечения c диаметром светоизлучающей поверхности 13,5 мм и доступен во всех цветовых температурах. Новый светодиод используется в осветительных системах, отвечающих самым высоким требованиям к качеству освещения. Soleriq S 13 заменяет мощные галогенные лампы в светодиодных светильниках и лампах для освещения помещений в отелях, ресторанах и магазинах.

Soleriq S 13 создаёт исключительную возможность построения систем освещения, особенно в профессиональном секторе осветительных систем благодаря своей яркости в 1500 лм и светоизлучающей поверхности диаметром 13,5 мм. Они устанавливаются в светодиодных светильниках или лампах вместо галогенных ламп высокой мощности. "Soleriq S 13 предназначен как для профессиональных, так и домашних систем освещения, поскольку наряду с высокой яркостью он охватывает все цветовые температуры. Кроме того, индекс цветопередачи этого светодиода для всех цветовых температур превышает 80. В результате, Soleriq S 13 значительно расширяет область применения семейства светодиодов Soleriq, поскольку ранее представленные диоды этого семейства - E 30 и E 45 - были предназначены только для потолочных светильников", - поясняет Андреас Фоглер (Andreas Vogler), менеджер по маркетингу департамента общего освещения систем, который отвечает в компании Osram Opto Semiconductors за семейство светодиодов Soleriq.

Подобно светодиодам E 30 и E 45, Soleriq S 13 значительно упрощает конструкцию светильника, поскольку благодаря своей исключительной яркости в светильнике нужно устанавливать только один компонент вместо нескольких. Кристаллы в диоде расположены весьма плотно и все они находятся под общим слоем люминофора (chip-on-board), что создает впечатление однородной светоизлучающей поверхности, а также обеспечивает однородный цвет и равномерное распределение света. С целью дополнительного улучшения однородности света кристаллы расположены по кругу. Это значительно упрощает согласование светодиодов с вторичной оптикой. Генерируемый в таком устройстве свет можно использовать с намного меньшими оптическими потерями, что, в свою очередь, повышает эффективность светодиодных ламп и светильников. Типичные преимущества светодиодных источников света, такие как высокая энергоэффективность, длительный срок службы и минимальные затраты на эскплуатацию, также характерны и для потолочных светильников с применением Soleriq S 13.

С новыми мощными источниками света довольно просто работать. В отличие от других серийно выпускаемых светодиодов высокой мощности, для монтажа Soleriq S 13 не требуется пайка; крепить эти светодиод можно с помощью клея, винтов или разъема. Конечно, для соединения проводов может быть использована и обычная пайка с последующим монтажом на клей или винтовым креплением на радиаторе. Однако намного более простым способом является использование разъема, который обеспечивает как электрический контакт, так и механическое крепление светодиода. Это устраняет необходимость в пайке; нужно всего лишь вставить в пружинные контакты разъема соединительные провода.

Другие интересные новости:

▪ Индустриализация изменила климат планеты

▪ Снеки из клубники

▪ Мирные существа превращаются в хищников

▪ Роботизированная огородная система AlphaGarden

▪ Металлические трещины могут затягиваться

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

 

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Компьютерные устройства. Подборка статей

▪ статья Презренный металл. Крылатое выражение

▪ статья Большая энциклопедия для детей и взрослых. Вопросы для викторины и самообразования

▪ статья Работа на прессах для обжимки корешков книжных блоков. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простые пробники, приставки, измерители. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус с трехзначными числами. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:





All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024