Операционные усилители (ОУ) стали некоторым фундаментом в топологии современных электронных устройств. Они обеспечивают оптимальную производительность и эффективность в работе схемы. Важность их использования в современной электронике подтверждается универсальностью решения различных задач. Таких как усиление и обработка аналогового сигнала, его фильтрация и коммутация, также аналоговые вычисления. К тому же операционные усилители используются для реализации компараторов напряжения, которые применяются в аналогово-цифровых преобразователях (АЦП).
Содержание:
Для создания ОУ, один или несколько электронных каскадов, состоящих из определенного числа транзисторов и других электронных компонентов, объединяют в общую схему. Такое устройство обязательно содержит прямой и инверсный входы и выход. Они могут иметь входы управления и выводы коррекции режимов работы, которые рассчитаны для подключения электрических емкостей, сопротивлений или LC-цепочек.
Идеальная работа операционного усилителя основана на таких принципах:
На практике реальный коэффициент усиления зависит от частотной характеристики используемой модели усилителя. А для минимизации искажений используют отрицательную обратную связь (ООС), которая представляет собой подачу выходного напряжения через делитель на инверсный вход. Таким образом в некоторой степени снижается общий коэффициент усиления. Но сигнал приобретает форму переменной или медленно изменяющейся составляющей, равномерно сжатой в пределы диапазона выходного напряжения.
Без ООС сигнал на выходе получится слишком контрастным. При этом появляются серьезные ограничения по амплитуде входного сигнала. Это приводит к возникновению гармонических искажений, неприемлемых для качественного усиления. ООС может быть привязана к частоте усиливаемого сигнала, корректируя таким образом нужную выходную его характеристику. Для лучшего согласования, в некоторых ОУ, есть специальные выводы коррекции для подключения конденсаторов и (или) резисторов.
Используя свойство вычитания напряжения с одновременным усилением разницы, удается построить компаратор напряжения. Это такое устройство, которое сравнивает значения напряжений двух входов, в случае их равенства, выдает отличительное значение напряжения. Исходя из функции работы ОУ, на выходе будет отсутствовать напряжение, если на оба входа подать близкие по значению величины. При этом коэффициент усиления будет влиять на точность определения состояния равенства.
Многие сложные микросхемы содержат каскады ОУ интегрированные в их кристаллы. Также есть и отдельные (дискретные) интегральные устройства, выпускаемые производителями микроэлектроники. В корпусе одной такой микросхемы находится один, два или четыре, иногда даже шесть идентичных элементов.
ОУ классифицируются универсальностью применения и количеством полюсов питания (однополярные или двухполярные). Также существуют усилители класса rail-to-rail, отличающиеся большим диапазоном выходного напряжения. Операционные усилители могут работать как для усиления постоянных напряжений, так и для переменных. Они отличаются такими характеристиками как:
Существует две основных структуры интегральных компонентов:
Каскады, построенные на ОУ стали незаменимым компонентом в различных электронных устройствах:
На операционных усилителях может быть построен компаратор, который выполняет функцию АЦП. Поэтому многие микроконтроллеры имеют такие встроенные компоненты. Их устанавливают на каждый канал конвертации сигнала из аналогового в цифровой.
Приносим свои извинения, на сайте проводятся технические работы
|
Благодарим за ваш заказ
|
|
|
Ваш заказ отправлен, скоро с вами свяжутся наши специалисты! |
|
| На главную | |
