Анализ устройств содержащих ОУ




Понятие об идеальном ОУ. операционном усилителе

Анализ устройств, содержащих операционный усилитель, значительно упрощается, если операционный усилитель считать идеальным. Под идеальным операционным усилителем понимают усилитель со следующими параметрами:

1.

2.

3.

Входы идеального операционного усилителя можно считать виртуально коротко замкнутыми.

В электротехнике вводятся такие определения:

1. Две точки электрической цепи, потенциалы которых равны и сопротивление между которыми равно нулю(рис..) называются короткозамкнутыми (КЗ).

2. Две точки электрической цепи, п отенциалы которых равны
и сопротивление между которыми равно бесконечности (рис..), называются виртуально короткозамкнутыми (ВКЗ).
Вторым свойством обладают входы ОУ. Это следует, из соотношения что

Последние означает, что входы ОУ виртуально замкнуты т.е. , а Rвх=∞ или Iвх оу=0.

В большинстве случаев ОУ используется с обратными связями, которые определяют функциональное назначение устройства и его основные параметры.

Неивертирующий усилитель на ОУ

Неинвертирующий усилитель.

Его условное обозначение и принципиальная схема приведены на рис., где K >1. В этой схеме резисторы R1, R2 образуют последовательно-параллельную отрицательную обратную связь.

Установим связь между входным и выходным напряжениями. Поскольку входы идеального ОУ виртуально замкнуты, то, запишем

U+вх=Uвх. Здесь Uвх= R1Uвых/(R1+R2), а U+вх =Uвх. Подставим записанное в исходное уравнение и, разрешив это уравнение относительно Uвых, получим

Uвых = Uвх (R1+ R2)/R1.

Отсюда К= (R1+ R2)/R1= 1+R2/R1.

Если R1 =∞ (рис.9), то Kи =1, и такой усилитель называется повторителем напряжения. Благодаря последовательной обратной связи по входу он имеет практически Rвх →∞, а благодаря параллельной обратной связи по выходу он имеет Rвых →0.

75. Инвертирующий усилитель.

Знак “-” означает, что выходной сигнал находится в противофазе с входным. При этом K >1.

Принципиальная схема инвертирующего усилителя на ОУ приведена на рис.9.. В ней R1, R2 – резисторы образуют цепь параллельно-параллельной отрицательной обратной связи.

R3 – служит для устранения разбаланса ОУ за счет входных токов и выбирается из условия

Установим связь между выходным и входным напряжениями.

Для узла «а» по 1-му закону Кирхгофа запишем соотношение:

Учтем, что для идеального ОУ Iоу=0 и распишем токи Iвх и Iос используя закон Ома (рис.), т.е.:

Учитывая, что входы ОУ виртуально замкнуты ; получим

; отсюда . Для того, чтобы реальный усилитель можно было считать близким к идеальному, должно быть выполнено несколько условий:

1. , где K - коэффициент усиления, который должен иметь усилитель.

2. Iос – ток обратной связи.

3. К выходу усилителя подключается сопротивление нагрузки: .

Инвертирующий сумматор

Это устройство, у которого выходное напряжение равно алгебраической сумме входных напряжений, взятой с противоположным знаком (рис.5). Его условное обозначение и принципиальная схема на ОУ приведены на рис..:

Установим связь между выходным и входными сигналами этой схемы. Если считать, что ОУ идеальный т.е. Iоу=0 и U+вх=Uвх=0, то при подаче на его входы напряжения U1, U2,..., Un, для узла «а» по первому закону Кирхгоффа можно записать, что

Iвх = I1 + I2 +...+ In = Iос,

Расписав каждый из токов по закону Ома: I1 = U1/ R1, I2 = U2/ R2,..., In = Un/Rn, Iос =-Uвых/Rос , получим выражение связывающее входные и выходное напряжения

Uвых=- (U1Rос/R1+ U2Rос/R2+...+ UnRос/Rn)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: