Temir yo’l transportida telemexanik boshqaruv va nazorat tizimlari fanidan

14 – Практическое занятие
Тема занятии
Изучить схем операционных усилителей
Операционные усилители являются представителями группы аналоговых интегральных схем, выполняющих преобразования не­прерывных сигналов. Операционный усилитель (ОУ) обладает очень большим коэффициентом усиления (≈10⁵) по постоянному (или низкочастотному) току, высоким входным сопротивлением (10³—10⁶ Ом) и малым выходным (от нескольких ом до сотен ом).

Для питания операционного усилителя (рис. 3.8) необходимы два одинаковых источника со средней точкой (общее напряжение не более 40 В). Выход ОУ по отношению к входам несимметричен. Одинаковые изменения напряжения на входах вызывают противо­положное по знаку изменение на выходе, т. е. один вход ОУ (—) инвертирует входное напряжение, а другой (+) — не инвертирует.

Основной характеристикой ОУ является коэффициент усиления

где А_рос—коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой цепи обратной связи;

С — коэффициент ослабления во входной цепи;

В — коэффициент ослабления в цепи обратной связи.

Коэффициент усиления для инвертирующего повторителя (рис. 3.9,а) достаточно точно определяется выражением

где R_oc — сопротивление цепи обратной связи;

R_вх — сопротивление входа.

У неинвертирующего повторителя (рис. 3.9,6) отсутствует ослабление входного сигнала и коэффициент усиления определяется выражением

Выходное напряжение

Поскольку в схемах обычно используются операционные усили­тели с обратной связью (отрицательной или положительной), то в зависимости от параметров цепи могут быть достигнуты различные характеристики усилителя. Так, отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления, но обеспечивает его стабиль­ность, устраняя искажения и сглаживая частотную характеристику усилителя.

С другой стороны, обратная связь может быть выполнена ча­стотно- или амплитудно-зависимой, когда коэффициент усиления будет повторять эту зависимость. Такие приемы широко использу­ются при создании активных фильтров и различного рода преоб­разователей аналоговых сигналов.

Для фильтра нижних частот (рис. 3.10,а) частота среза f₀ = = 0,45/(R₁C₁), если принять R₁ = 2R₂, R₃ = R₁, C₁ = 4С₂. Для фильтра верхних частот (рис. 3.10,б) частота среза f₀ = 0,225/(R₂C₂), если

R₂ = 4R₁, C₁= С₂, С₃ = 2С₂.

Введение положительной обратной связи позволяет создавать на операционном усилителе схемы, генерирующие прямоугольные или синусоидальные импульсы. Так, триггер Шмитта (рис. 3.10, в) скачкообразно изменяет выходное напряжение при переходе входного напряжения через установленные пороговые значения, а включение в цепь положительной обратной связи LC-контура (LC-генератор) позволяет получить на выходе операционного усилителя синусоидальные колебания (рис. 3,10 г).

В системах телемеханики операционные усилители являются составными частями многих функциональных узлов, таких, как ге­нераторы, модуляторы, активные фильтры, аналого-цифровые пре­образователи и т. п.