Материал: Аналоговая и цифровая электроника. Учебное пособие. 2000

коэффициент усиления, малый уровень шумов, малые значения напряжения смещения, дрейфа напряжения смещения и дрейфа разности токов. Прецизионные ОУ строятся обычно на принципе модуляции-демодуляции. Например ОУ К140УД21, К140УД24 и др.

Быстродействующие ОУ используются для преобразования высокочастотных сигналов. Они характеризуются высокой скоростью нарастания выходного сигнала, малым временем установления, высокой частотой единичного усиления fед. Для таких ОУ обычно: V ³ 50в / мкс,

tуст £1мкс, fед ³ 10МГц .

Микромощные ОУ – отличаются минимальными потребляемыми мощностями. Потребляемый ток иногда можно регулировать с помощью внешнего резистора. Поэтому такие ОУ иногда называются программируемыми.

Многоканальные ОУ – представляют собой несколько ОУ (обычно 2 или 4), размещенных в одном корпусе. Применяются для снижения массогабаритных показателей. Например, К140УД20, К1401УД1, К1401УД2.

66

Преобразователи аналоговых сигналов на ОУ

Обычно функции, выполняемые ОУ, определяются элементами обратной связи, в качестве которых используются резисторы, емкости, индуктивности, полупроводниковые приборы и т.д. На основе ОУ могут быть построены масштабные усилители, повторители, сумматоры, интеграторы, стабилизаторы тока и напряжения, активные фильтры, усилители переменного тока, генераторы импульсных сигналов, функциональные преобразователи, схемы сравнения и т.д.

Повторитель напряжения (рис. 70) представляет собой усилитель, охваченный 100% ООС по выходному напряжению вос=1. Для повторителя

Uвых=Uвх.

элемента.

Неинвертирующий масштабный усилитель (рис. 71). Здесь коэффициент передачи делителя в цепи ООС определяется выражением:

Из полученного выражения можно сделать вывод, коэффициент усиления усилителя не зависит от параметров ОУ и не может быть меньше единицы. Следует отметить, что в рассматриваемом усилителе фазы входного и выходного напряжений совпадают.

67

Для инвертирующего усилителя фазы входного и выходного напряжений сдвинуты относительно друг друга на 1800.

Входное сопротивление усилителя практически равно сопротивлению резистора Z1, т.к. напряжение на входе ОУ “-” за счет действия ООС стремится к 0.

Следовательно, при любых входных сигналах разность напряжения между инвертирующими и неинвертирующими входами стремится к нулю.

Дифференциальный усилитель. В дифференциальном усилителе входной сигнал Uвх подается на прямой и инверсный входы.

Особенностью такого усилителя является значительное ослабление синфазных помех.

68

Интегратор представляет собой ОУ, в цепь обратной связи которого

включен конденсатор С. Для интегратора Uвых = − 1 òt Uвх dt . RC 0

Для повышения точности работы интегратора необходимо использовать ОУ с малыми значениями Uсм, Iвх и Iвх и ограничить максимальное время интегрирования.

Известны схемы, в которых выходное напряжение равно интегралу от разности входных напряжений. Эти схемы строятся на основе дифференциальных усилителей.

Функциональные преобразователи на ОУ обеспечивают нелинейную зависимость входного и выходного напряжений. Такие преобразователи представляют собой масштабные усилители, цепи обратной связи которых выполнены в виде сложных делителей, содержащих линейные и нелинейные элементы. В качестве примера рассмотрим схему усилителя с убывающим коэффициентом усиления.

VD1 R2

Здесь стабилитроны VD1 и VD2 включены в цепь ООС. При напряжениях (UVD1 и UVD2) возникает пробой соответствующих стабилитронов и скачком изменяется сопротивление обратной связи Rоос.

Стабилизатор тока. Один из возможных вариантов стабилизатора тока приведен на рис.76. Величину тока нагрузки Iн устанавливают входным напряжением Uвх. Транзистор позволяет увеличить выходной ток. Данное

устройство можно рассматривать как усилитель с последовательной ООС по току.

69

Активные фильтры – используются для формирования частотной характеристики заданного типа. Активные фильтры представляют собой ОУ, в обратную связь которого включены частотозависимые элементы. Они подразделяются на фильтры низкой частоты, фильтры ВЧ, полосовые фильтры, режекторные (заградительные) фильтры. Для решения конкретных задач в настоящее время разработано множество разнообразных активных фильтров. Наиболее распространенными являются фильтры Чебышева, Баттерворда и Бесселя. В зависимости от количества частотозависимых цепочек RC активные фильтры бывают фильтрами первого, второго, третьего и т.д. порядка.

Особенности использования ОУ.

- Для питания ОУ применяются два разнополярных источника питания. Эти

напряжения по абсолютному значению не должны отличаться друг от друга более чем на 10%. Обычно ОУ могут работать в широком диапазоне изменения питающих напряжений Un=(2÷18)B. Для предотвращения паразитной

генерации в цепях питания ОУ устанавливаются фильтры в виде конденсаторов емкостью (10÷68) нф.

70