Операционные усилители и устройства с ними
Рис. 3.1.1. Упрощенная схема ОУ на биполярных транзисторах. Эмиттерный повторитель с малым выходным сопротивлением. Усилитель напряжения с большим коэффициентом усиления; Дифференциальный УПТ с большим входным сопротивлением; И 2 — симметричный (т.е. без заземления) вход усилителя; Цепи температурной и частотной коррекций; И 3 — неинвертирующий вход усилителя; И 3 — инвертирующий вход усилителя… Читать ещё >
Операционные усилители и устройства с ними (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Операционный усилитель как элемент цепи
Устройство операционного усилителя.
Операционный усилитель (ОУ) может состоять из множества каскадов с транзисторами. В качестве примера на рис. 3.1.1 приведена упрощенная схема О У на биполярных транзисторах. В современных О У используются и полевые транзисторы.
Обычно в состав ОУ включен дифференциальный У ПТ (по параллельно-балансной схеме), который был рассмотрен в параграфе 2.9.
Рис. 3.1.1. Упрощенная схема ОУ на биполярных транзисторах
Элементы ОУ (биполярные транзисторы, диод, резисторы) вместе с соединениями их помещены в единый корпус, обозначенный пунктирным боксом. Для соединения с внешней цепью сделаны выводы в виде контактных площадок, которые имеют цифровую маркировку.
В этой схеме внешние полюсы:
- 1 и 2 — симметричный (т.е. без заземления) вход усилителя;
- 1 и 3 — неинвертирующий вход усилителя;
- 2 и 3 — инвертирующий вход усилителя;
- 3 — заземляемый полюс;
- 4 и 3 — выход усилителя;
- 5—7 — полюсы для дополнительных цепей коррекции и управления;
«+1/ i» и 3(«-J7mi,»), 3(«+f/ 2») и «-1/ип 2» — полюсы для подключения источников питания.
Таким образом, все элементы ОУ объединены конструктивно в интегральную микросхему (ИС), которая изготавливается в едином цикле процесса по специальной технологии. О У — законченное усилительное устройство высокого качества, которое может быть использовано для различных целей.
С входных полюсов 1 и 2 сигнал попадает на базы транзисторов 71 и 72. При этом потенциалы баз транзисторов изменяются в противофазе (т.е. если потенциал базы 71 повышается, то потенциал базы 72 понижается). По этой причине потенциалы коллекторов транзисторов также изменяются в противофазе (в 71 понижается, в 72 — повышается). Далее разность потенциалов коллекторов усиливается в многокаскадном У ПТ и в выходном каскаде на транзисторе 7 В (эмиттерный повторитель).
Структурно О У содержат:
- • дифференциальный УПТ с большим входным сопротивлением;
- • усилитель напряжения с большим коэффициентом усиления;
- • цепи температурной и частотной коррекций;
- • эмиттерный повторитель с малым выходным сопротивлением.
Далее будем рассматривать ОУ как многополюсник с определенными свойствами.
На электронных схемах операционный усилитель принято упрощенно обозначать блоком в виде прямоугольника или треугольника с выводами (рис. 3.1.2). При этом подразумевается, что внутри имеется полюс с нулевым потенциалом («земля»). При необходимости он может быть добавлен.
Рис. 3.1.2. Варианты условных графических обозначений ОУ на схемах в отечественной литературе (а) и в программах схемотехнического моделирования электронных устройств (б).
Источники энергии (?/п, и Un 2) также находятся внутри, но могут быть вынесены с помощью дополнительных полюсов.
Входы различаются. Один из входов называют инвертирующим, так как при увеличении напряжения на этом входе напряжение на выходе уменьшается. Инвертирующий вход (на рис. 3.1.2 — «Вход 1») помечается кружком или отмечается знаком «-».