Тема. Призначення і область застосування підсилювачів постійного струму. Загальні відомості про операційні підсилювачі

Лекція №14

План

1 Призначення підсилювачів постійного струму

2 Область застосування підсилювачів постійного струму

3 Функціональні схеми операційних підсилювачів

У пристроях автоматичного контролю і регулювання часто реєструються зміни таких величин, як потужність, кут зсуву фаз, тиск, температура, світловий потік, прозорість і т. ін. Ці електричні й неелектричні величини здебільшого зручно перетворюються в струми або напруги, частота яких становить одиниці або навіть частки герца.

Для підсилення таких напруг або струмів, що змінюються дуже повільно, потрібні підсилювачі, смуга пропускання яких має нижню границю ƒ_н = 0. Такі підсилювачі дістали назву підсилювачів постійного струму(ППС) незалежно від того, яка з величин — струм чи напруга підлягає підсиленню.

Підсилювачі постійного струму широко використовують в електронно-обчислювальних пристроях, у вимірювальній техніці, при дослідженні біострумів, в ядерній фізиці та ряді інших галузей техніки.

Підсилення постійних напруг і струмів можна здійснити двома принципово різними способами: безпосередньо і з попереднім перетворенням постійного струму в змінний. Відповідно до цього підсилювачі постійного струму поділяють на два основних типи: підсилювачі прямого підсилення і підсилювачі з перетворенням.

Розв'язання ряду складних практичних завдань стало можливим завдяки використанню електронних моделюючих пристроїв — аналогових математичних обчислювальних машин. Ці машини дають змогу розв'язувати рівняння, що описують ті чи інші процеси. Розв'язання зводиться до виконання ряду математичних операцій: додавання, множення, диференціювання, інтегрування і т, ін.

Найкращих результатів при виконанні математичних операцій можна досягти, використовуючи схеми, які мають електронні підсилювачі. Застосування підсилювачів дає змогу одночасно з виконанням математичних операцій здійснювати підсилення сигналів, а також позбутися взаємного впливу різних каскадів, що входять до схеми, за якою виконуються ці операції. Такі підсилювачі дістали назву операційних. За своєю схемою вони є підсилювачами постійного струму.

На рис. 258 наведено функціональні схеми пристроїв, що виконують операції додавання, інтегрування і диференціювання.

Для схеми додавання (рис. 258, а) напругу в точці А можна знайти з виразу

де U_вх1і U_{вх 2} — напруги на .вході схеми, які треба скласти;

U_вих — напруга на виході підсилювача;

К₁, К₂, К_зв— передаточні коефіцієнти, які залежать від величин.

опорів R₁, R₂і опору зворотного зв'язку R_3B. Вихідну напругу підсилювача можна визначити з формули

Де К — коефіцієнт підсилення підсилювача («мінус» показує, що вихідна напруга має знак, обернений знаку напруги U_∑)3 виразу (23-8) видно, що

Підставляючи це значення U_∑у формулу (23-7), дістанемо:

Коефіцієнт підсилення Кпідсилювача без зворотного зв'язку звичайно має величину приблизно десятки і сотні тисяч. Тому величиною у формулі (23-9) можна знехтувати. Тоді

тобто за схемою на рис. 258, а виконується операція додавання. При з'єднанні елементів схеми відповідно до рис. 258, б можна здійснити математичну операцію інтегрування. Струм, що проходить через ємність, як відомо, дорівнює добутку ємності на похідну від різниці потенціалів на обкладках конденсатора. Беручи до уваги незначну величину напруги в точці А відносно вихідної напруги, запишемо:

де І_с — струм, що проходить через конденсатор С Величина струму, що проходить через опір R,

Враховуючи, що опір Rі конденсатор Сз'єднані між собою послідовно, дістанемо:

Інтегруючи за часом ліву і праву частини формули (23-13) у межах від 0 до tі розділивши всі члени на — С, знайдемо:

де U_вих0— напруга на виході схеми при t = 0.

Отже, вихідна напруга пропорційна інтегралу вхідної напруги. Припустімо тепер, що ємність С увімкнено на вході, а в коло зворотного зв'язку встановлено опір R(рис. 258, в). Оскільки струм, що проходить у вхідному колі, дорівнює струмові, який проходить у колі зворотного зв'язку, то

звідки можна знайти робочу формулу диференцюючого підсилювача:

У схемах, які ми розглядали, для здійснення різних операцій кожного разу змінювалося тільки коло зворотного зв'язку, що охоплював підсилювач. Сама ж схема підсилювача залишалась незмінною. Процеси, що їх моделює аналогова математична машина, змінюються дуже повільно і характеризуються частотами, які лежать у межах від нульової до кількох десятків герц. Звичайні низькочастотні, а тим більше високочастотні підсилювачі, не можна використовувати як операційні, тому що в них є розділові конденсатори і трансформатори, які не пропускають постійних струмів. Саме тому як операційні застосовують підсилювачі постійного струму.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тема. Вихідні каскади підсилювачів на транзисторах	\|	Історія розвитку вчення про гіпноз і навіювання

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.