Применение оу: Операционный усилитель? Это очень просто!

Операционные усилители (на основе простейших примеров): часть 1 / Хабр
В курсе электроники есть много важных тем. Сегодня мы попытаемся разобраться с операционными усилителями.
Начнем сначала. Операционный усилитель — это такая «штука», которая позволяет всячески оперировать аналоговыми сигналами. Самые простейшие и основные — это усиление, ослабление, сложение, вычитание и много других (например, дифференцирование или логарифмирование). Абсолютное большинство операций на операционных усилителях (далее ОУ) выполняются с помощью положительных и отрицательных обратных связей.
В данной статье будем рассматривать некий «идеал» ОУ, т.к. переходить на конкретную модель не имеет смысла. Под идеалом подразумевается, что входное сопротивление будет стремиться к бесконечности (следовательно, входной ток будет стремиться к нулю), а выходное сопротивление — наоборот, будет стремиться к нулю (это означает, что нагрузка не должна влиять на выходное напряжение). Также, любой идеальный ОУ должен усиливать сигналы любых частот. Ну, и самое важное, коэффициент усиления при отсутствующей обратной связи должен также стремиться к бесконечности.

Содержание

Ближе к делу

Операционный усилитель на схемах очень часто обозначается равносторонним треугольничком. Слева расположены входы, которые обозначены «-» и «+», справа — выход. Напряжение можно подавать на любой из входов, один из которых меняет полярность напряжения (поэтому его назвали инвертирующим), другой — не меняет (логично предположить, что он называется неинвертирующий). Питание ОУ, чаще всего, двуполярное. Обычно, положительное и отрицательное напряжение питания имеет одинаковое значение (но разный знак!).
В простейшем случае можно подключить источники напряжения прямо ко входам ОУ. И тогда напряжение на выходе будет расчитываться по формуле:
, где — напряжение на неинвертирующем входе, — напряжение на инвертирующем входе, — напряжение на выходе и — коэффициент усиления без обратной связи.
Посмотрим на идеальный ОУ с точки зрения Proteus.

Предлагаю «поиграть» с ним. На неинвертирующий вход подали напряжение в 1В. На инвертирующий 3В. Используем «идеальный» ОУ. Итак, получаем: . Но тут у нас есть ограничитель, т.к. мы не сможем усилить сигнал выше нашего напряжения питания. Таким образом, на выходе все равно получим -15В. Итог:

Изменим коэффициент усиления (чтобы Вы мне поверили). Пусть параметр Voltage Gain станет равным двум. Та же задача наглядно решается.
Реальное применение ОУ на примере инвертирующего и неинвертирующего усилителей

Есть два таких основных правила:
I. Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы дифференциальное напряжение (разность между напряжением на инвертирующем и неинвертирующем входах) было равно нулю.
II. Входы ОУ не потребляют тока.
Первое правило реализуется за счет обратной связи. Т.е. напряжение передается с выхода на вход таким образом, что разность потенциалов становится равной нулю.
Это, так сказать, «священные каноны» в теме ОУ.
А теперь, конкретнее. Инвертирующий усилитель выглядит именно так (обращаем внимание на то, как расположены входы):

Исходя из первого «канона» получаем пропорцию:
, и немного «поколдовав» с формулой выводим значение для коэффициента усиления инвертирующего ОУ:

Приведенный выше скрин в комментариях не нуждается. Просто сами все подставьте и проверьте.

Следующий этап — неинвертирующий усилитель.
Тут все также просто. Напряжение подается непосредственно на неинвертирующий вход. На инвертирующий вход подводится обратная связь. Напряжение на инвертирующем входе будет:
, но применяя первое правило, можно утверждать, что

И снова «грандиозные» познания в области высшей математики позволяют перейти к формуле:
Приведу исчерпывающий скрин, который можете перепроверить, если хотите:

Пара интересных схем

Напоследок, приведу парочку интересных схем, чтобы у Вас не сложилось впечатления, что операционные усилители могут только усиливать напряжение.

Повторитель напряжения (буферный усилитель). Принцип действия такой же, как и у транзисторного повторителя. Используется в цепях с большой нагрузкой. Также, с его помощью можно решить задачку с согласованием импедансов, если в схеме есть нежелательные делители напряжения. Схема проста до гениальности:

Суммирующий усилитель. Его можно использовать, если требуется сложить (отнять) несколько сигналов. Для наглядности — схема (снова обращаем внимание на расположение входов):

Также, обращаем внимание на то, что R1 = R2 = R3 = R4, а R5 = R6. Формула расчета в данном случае будет: (знакомо, не так ли?)
Таким образом, видим, что значения напряжений, которые подаются на неинвертирующий вход «обретают» знак плюс. На инвертирующий — минус.

Заключение

Схемы на операционных усилителях чрезвычайно разнообразны. В более сложных случаях Вы можете встретить схемы активных фильтров, АЦП и устройств выборки хранения, усилители мощности, преобразователи тока в напряжение и многие многие другие схемы.
Список источников

Краткий список источников, который поможет Вам быстрее освоится как в ОУ, так и в электронике в целом:
Википедия
П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники»
Б. Бейкер. «Что нужно знать цифровому разработчику об аналоговой электронике»
Конспект лекций по электронике (желательно, собственный)
UPD.: Спасибо НЛО за приглашение

что это такое, принцип работы, схемы включения

В радиоэлектронике и микросхемотехнике широкое распространение получил операционный усилитель (ОУ). Он обладает отличными техническими характеристиками (ТХ) по усилению сигналов. Чтобы понять сферы применения ОУ, нужно узнать его принцип действия, схему подключения и основные ТХ.

operacionniy-usiliteloperacionniy-usilitel

Что такое операционный усилитель

ОУ — интегральная микросхема (ИМС), основным предназначением которой является усиление значения постоянного тока. Она имеет только один выход, который называется дифференциальным. Этот выход обладает высоким коэффициентом, усиливающим сигнал (Kу). ОУ в основном применяются при построении схем с отрицательной обратной связью (ООС), которая при основной ТХ по усилению и определяет Kу исходной схемы. ОУ применяются не только в виде отдельных ИМС, но и в разных блоках сложных устройств.

У ОУ 2 входа и 1 выход, а также есть выводы для подключения источника питания (ИП). Принцип действия операционного усилителя прост. Существует 2 правила, взятых за основу. Правила описывают простые процессы работы ИМС, происходящие в ОУ, и как работает ИМС, понятно даже чайникам. На выходе разность напряжений (U) равна 0, а входы ОУ почти не потребляют ток (I). Один вход называется неинвертирующим (V+), а другой является инвертирующим (V-). Кроме того, входы ОУ обладают высоким сопротивлением (R) и практически не потребляют I.

Чип сравнивает значения U на входах и выдает сигнал, предварительно усиливая его. Kу ОУ имеет высокое значение, достигающее 1000000. Если произойдет подача низкого U на вход, то на выходе возможно получить величину, равную U источника питания (Uип). Если U на входе V+ больше, чем на V-, то на выходе получится максимальное положительное значение. При запитывании положительным U инвертирующего входа на выходе будет максимальная величина отрицательного напряжения.

Основным требованием для работы ОУ является применение двухполярного ИП. Возможно применение однополярного ИП, но при этом возможности ОУ сильно ограничиваются. Если использовать батарейку и принять за 0 ее плюсовую сторону, то при измерении значений получится 1,5 В. Если взять 2 батарейки и соединить их последовательно, то произойдет сложение U, т.е. прибор покажет 3 В.

Если принять за ноль минусовой вывод батарейки, то прибор покажет 3 В. В другом случае, если принять за 0 плюсовой вывод, то получается -3 В. При использовании в качестве нуля точки между двумя батарейками получится примитивный двухполярный ИП. Проверить исправность ОУ можно только при подключении его в схему.

Виды и обозначения на схеме

С развитием электросхемотехники операционные усилители постоянно совершенствуются и появляются новые модели.

Классификация по сферам применения:

  1. Индустриальные — дешевый вариант.
  2. Презиционные (точная измерительная аппаратура).
  3. Электрометрические (малое значение Iвх).
  4. Микромощные (потребление малого I питания).
  5. Программируемые (токи задаются при помощи I внешнего).
  6. Мощные или сильноточные (отдача большего значения I потребителю).
  7. Низковольтные (работают при U<3 В).
  8. Высоковольтные (рассчитаны на высокие значения U).
  9. Быстродействующие (высокая скорость нарастания и частота усиления).
  10. С низким уровнем шума.
  11. Звуковой тип (низкий коэффициент гармоник).
  12. Для двухполярного и однополярного типа электрического питания.
  13. Разностные (способны измерять низкие U при высоких помехах). Применяются в шунтах.
  14. Усилительные каскады готового типа.
  15. Специализированные.

Что такое операционный усилитель?Что такое операционный усилитель?

По входным сигналам ОУ делятся на 2 типа:

  1. С 2 входами.
  2. С 3 входами. 3 вход применяется для расширения функциональных возможностей. Обладает внутренней ООС.

Схема операционного усилителя достаточно сложная, и не имеет смысла его изготавливать, а радиолюбителю нужно только знать правильную схему включения операционного усилителя, но для этого следует понимать расшифровку его выводов.

Основные обозначения выводов ИМС:

  1. V+ — неинвертирующий вход.
  2. V- — инвертирующий вход.
  3. Vout — выход.Vs+ (Vdd, Vcc, Vcc+) — плюсовая клемма ИП.
  4. Vs- (Vss, Vee, Vcc-) — минус ИП.

Практически в любом ОУ присутствуют 5 выводов. Однако в некоторых разновидностях может отсутствовать V-. Существуют модели, которые обладают дополнительными выводами, которые расширяют возможности ОУ.

Выводы для питания необязательно обозначать, т.к. это увеличивает читабельность схемы. Вывод питания от положительной клеммы или полюса ИП располагают вверху схемы.

Основные характеристики

ОУ, как и другие радиодетали, имеют ТХ, которые можно разделить на типы:

  1. Усилительные.
  2. Входные.
  3. Выходные.
  4. Энергетические.
  5. Дрейфовые.
  6. Частотные.
  7. Быстродействие.

Коэффициент усиления является основной характеристикой ОУ. Он характеризуется отношением выходного сигнала ко входному. Его еще называют амплитудной, или передаточной ТХ, которая представлена в виде графиков зависимости. К входным относятся все величины для входа ОУ: Rвх, токи смещения (Iсм) и сдвига (Iвх), дрейф и максимальное входное дифференциальное U (Uдифмакс).

Iсм служит для работы ОУ на входах. Iвх нужен для функционирования входного каскада ОУ. Iвх сдвига — разность Iсм для 2 входных полупроводников ОУ.

Во время построения схем нужно учитывать эти I при подключении резисторов. Если Iвх не учитывать, то это может привести к созданию дифференциального U, которое приведет к некорректной работе ОУ.
Uдифмакс — U, которое подается между входами ОУ. Его величина характеризует исключение повреждения полупроводников каскада дифференциального исполнения.

Для надежной защиты между входами ОУ подключаются встречно-параллельно 2 диода и стабилитрона. Дифференциальное входное R характеризуется R между двумя входами, а синфазное входное R — величина между 2 входами ОУ, которые объединены, и массой (земля). К выходным параметрам ОУ относятся выходное R (Rвых), максимальное выходное U и I. Параметр Rвых должен быть меньшим по значению для обеспечения лучших характеристик усиления.

Что такое операционный усилитель?Что такое операционный усилитель?

Для достижения маленького Rвых нужно применять эмиттерный повторитель. Iвых изменяется при помощи коллекторного I. Энергетические ТХ оцениваются максимальной мощностью, которую потребляет ОУ. Причина некорректной работы ОУ — разброс ТХ полупроводников дифференциального усилительного каскада, зависящего от температурных показателей (температурный дрейф). Частотные параметры ОУ являются основными. Они способствуют усилению гармонических и импульсных сигналов (быстродействие).

В ИМС ОУ общего и специального вида включается конденсатор, предотвращающий генерацию высокочастотных сигналов. На частотах с низким значением схемы обладают большим коэффициентом Kу без обратной связи (ОС). При ОС используется неинвертирующее включение. Кроме того, в некоторых случаях, например при изготовлении инвертирующего усилителя, ОС не используется. Кроме того, у ОУ есть динамические характеристики:

  1. Скорость нарастания Uвых (СН Uвых).
  2. Время установления Uвых (реакция ОУ при скачке U).

Где применяются

Существует 2 вида схем ОУ, которые различаются способом подключения. Главный недостаток ОУ — непостоянство Kу, зависящего от режима функционирования. Основные сферы применения — усилители: инвертирующий (ИУ) и неинвертирующий (НИУ). В схеме НИУ Kу по U задается резисторами (сигнал нужно подавать на вход). ОУ содержит ООС последовательного типа. Эта связь выполнена на одном из резисторов. Она подается только на V-.

В ИУ происходит сдвиг сигналов по фазе. Для изменения знака выходного отрицательного напряжения необходима параллельная ОС по U. Вход, который является неинвертирующим, нужно заземлить. Входной сигнал через резистор подается на инвертирующий вход. Если неинвертирующий вход уходит на землю, то разность U между входами ОУ равна 0.

Можно выделить устройства, в которых применяются ОУ:

  1. Предусилители.
  2. Усилители звуковых и видеочастотных сигналов.
  3. Компараторы U.
  4. Дифусилители.
  5. Диференциаторы.
  6. Интеграторы.
  7. Фильтрующие элементы.
  8. Выпрямители (повышенная точность выходных параметров).
  9. Стабилизаторы U и I.
  10. Вычислители аналогового типа.
  11. АЦП (аналого-цифровые преобразователи).
  12. ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи).
  13. Устройства для генерации различных сигналов.
  14. Компьютерная техника.

Операционные усилители и их применение получили широкое распространение в различной аппаратуре.

Применение операционных усилителей — Студопедия

Традиционными областями применения ОУ является решающая аналоговая техника, аппаратура обработки сигналов, радиовещательные устройства и др., в которых часто требуется выполнение операторных уравнений при замыкании выхода ОУ на инвертирующий вход с помощью пассивных цепей отрицательной обратной связи.

Сумматор.

На вход подаются через ; ; входные сигналы ; ; . Кроме того в точку Р через подается часть выходного напряжения .

Суммарное напряжение на входе усилителя (в точке Р) определяется равенством (рисунок 73,а)

,

где .

При наличии одинаковых сопротивлений на выходе получают алгебраическую сумму напряжений. Пример: микшер – сигналы с трех микрофонов, которые должны усиливаться общим усилителем.

а) б) Рисунок 73

. Таким образом, выходное напряжение пропорционально сумме входных напряжений.

Масштабный усилитель.

Назначение усилителя – изменение масштаба электрической величины посредством умножения входного сигнала на некоторый постоянный коэффициент, (рисунок 73,б).

Уровень выходного напряжения (масштаба) устанавливается соотношениями сопротивлений и весового коэффициента.

Интегрирующий усилитель (интегратор).

а) б) Рисунок 74

Выходное напряжение интегратора пропорционально интегралу от входного напряжения, можно получить заменой активного сопротивления обратной связи в масштабном усилителе конденсатором С (рисунок 74,а)

Во время переходного процесса в цепи R, C, протекающего при подаче на вход схемы сигнала , усилитель работает в линейном режиме. Этому режиму соответствует процесс интегрирования. Если принять, что , то в схеме существует полная отрицательная связь и . Поэтому ток, протекающий через резистор R, определяется по формуле .


Так как ток идеального ОУ не втекает, то и напряжение на конденсаторе или, что то же самое, на выходе усилителя определяется выражением

,

Если к входу ОУ приложить напряжение в виде скачка с постоянной амплитудой , то

,

где – постоянная времени интегратора.

В соответствии с выражением интегрирующий усилитель можно использовать для получения линейно–изменяющегося напряжения, что применяется при проектировании высокоточных генераторов пилообразного напряжения на ОУ.

Дифференциальный усилитель (дифференциатор).

Так как все напряжение источника выходного сигнала практически приложено к конденсатору С , то значение тока , протекающего через конденсатор, определяется как (рисунок 74,б)


По, той же причине, что и для интегратора, и

,

где – постоянная времени дифференциатора.

Поскольку емкость С может быть достаточно малой, дифференциатор является усилителем высокочастотных сигналов.

Компаратор напряжений

Компараторное включение ОУ используется для сравнения напряжения источника сигнала с опорным сигналом . Компараторный режим ОУ обычно используется без внешних цепей отрицательной обратной связи с подачей сравнивающих сигналов на один или оба входа усилителя (рисунок 75,а).

В промежутке от выполняется неравенство поэтому и напряжение на выходе компаратора .

В момент времени входной сигнал достигает порогового значения

а затем превышает его, чему соответствует наличие отрицательного потенциала на инвертирующем входе ОУ сопровождающийся переключением компаратора в другое состояние, при котором .

Моменту времени , при котором выполняется равенство соответствует неустойчивый линейный режим усилителя компаратора (рисунок 75,б)

При этом наклон переходной характеристики определяется собственным коэффициентом усиления . Поэтому отсутствие в ОУ ООС способствует увеличению скорости переключения компаратора.

Рисунок 75

Точность сравнения напряжений увеличивается с увеличением их амплитуд. Сопротивление балансирующего резистора в цепи неинвертирующего входа определяется по формуле

.

Логарифмический усилитель

Логарифмическая передаточная функция реализуется включением в цепь ООС ОУ рn перехода (рисунок 76).

Рисунок 76

ВАХ которого описывается . Для идеального ОУ и ,с учетом этого имеем , откуда .

Таким образом, из этого уравнения получим:

.

Особенности применения ОУ при однополярном питании

Тенденции применения электронных компонентов направлены на снижение энергопотребления и стоимости, поэтому в современных изделиях используется однополярное питание, и с каждым годом значения питающих напряжений уменьшаются. В статье рассмотрены основные проблемы, с которыми сталкивается разработчик при использовании операционных усилителей в схемах с однополярным питанием.

Хотя симметричное двуполярное питание является оптимальным для операционных усилителей (ОУ), во многих случаях (жесткие требования к потреблению электроэнергии) необходимо или желательно использовать однополярное электропитание. Например, бортовая сеть в автомобильном и морском оборудовании — однополярная. Да и в оборудовании, где ранее традиционно использовалось двуполярное питание, все чаще применяется встроенный однополярный источник электроэнергии с питающим напряжением 5 или 12 В постоянного тока. Системы с однополярным электропитанием для обработки аналоговых сигналов имеют общие для таких решений дополнительные свойства, вызванные необходимостью использования компонентов для смещения аналогового сигнала на каждой стадии обработки. Если смещение аналогового сигнала не продумано, а тем более не выполнено, то возникает множество проблем, в том числе — нестабильность работы операционных усилителей.

 

Проблемы, возникающие при смещении с помощью резисторов

Применение ОУ с однополярным питанием связано с проблемами, которые обычно не встречаются при использовании двуполярного питания. Главная из них возникает тогда, когда входной сигнал является двуполярным относительно общего уровня («земли»). В системе с однополярным питанием этот уровень совпадает с уровнем отрицательного источника питания в традиционных решениях. Поэтому в этом случае нулевой уровень входного сигнала не может соответствовать «земле» и должен находиться между «землей» и уровнем питающего напряжения. Основное преимущество систем с двуполярным питанием состоит в том, что их общее соединение («земля») является устойчивым, низкоомным нулевым уровнем для входного сигнала. При этом положительное и отрицательное напряжения питания могут быть несимметричными. При однополярном питании с помощью схем смещения создается уровень нулевого сигнала, обычно лежащий в середине диапазона питающего напряжения.

Чтобы использовать усилитель эффективно, то есть получить с его выхода максимальный сигнал без ограничения, входной сигнал должен быть смещен на середину выходного диапазона, или, что одно и то же, на уровень половины питающего напряжения. Наиболее эффективный способ — использование линейного стабилизатора, как показано на рисунке 6. Однако наиболее популярная схема смещения — резистивный делитель напряжения питания. Хотя этот способ наиболее прост, при его использовании возникает ряд проблем.

потенциально нестабильная схема включния ОУ с однополярным питанием

Используя рисунок 1, рассмотрим некоторые из них. На этом рисунке изображена классическая схема неинвертирующего усилителя переменного тока. Входной сигнал с помощью емкостной связи подается на вход усилителя. Средний уровень входного сигнала смещен на величину VS/2 с помощью резисторного делителя RA—RB. В полосе пропускания данный усилитель имеет коэффициент усиления КУ = 1 + R2/R1. Паразитное усиление постоянного сигнала сведено к единице с помощью емкостной обратной связи цепочкой R1C1, соединенной с нулевым уровнем («землей»). Поэтому уровень постоянной составляющей равен напряжению смещения. Этим самым мы избегаем возникновения искажений из-за усиления напряжения смещения. Обратная связь обеспечивает коэффициент усиления, равный 1 + R2/R1 для высокочастотных сигналов и равный единице — для постоянной составляющей и низкочастотных сигналов с частотами подавления f = 1/(2πR1C1) и f = 1/[2π(R1 + R2)C1], а также вносит фазовый сдвиг во входную и выходную цепи.

Эта схема имеет серьезные ограни чения применения. Во-первых, невозможно использовать такое важное свойство операционных усилителей, как подавление синфазного сигнала. Поскольку любое изменение питающего напряжения моментально отразится на напряжении смещения, равном VS/2, установленным резисторным делителем, любой шум, присутствующий в шине питания, будет усилен наряду с сигналом (за исключением самых низких частот). Так, при КУ = 100 пульсации напряжением 20 мВ от электросети могут быть усилены до напряжения более 1 В (в зависимости от параметров компонентов схемы).

Еще хуже, что при мощной нагрузке усилитель становится нестабильным в работе. Плохие стабилизация и фильтрация в источнике питания приводят к тому, что на шинах питания появляется значительный уровень сигнала. При работе усилителя, включенного по неинвертирующей схеме, этот сигнал поступает на вход усилителя через схему смещения, как было рассмотрено ранее, и усилитель самовозбуждается.

Оптимизация расположения компонентов на печатной плате, установка большого количества блокирующих конденсаторов, правильная разводка заземляющих шин и соединение их в одной точке, соответствующее проектирование шин питания уменьшают наводки и повышают стабильность схемы, но не исключают рассмотренных проблем. Поэтому далее будет предложено несколько решений, помогающих избежать трудностей в использовании усилителей при включении по схеме с однополярным электропитанием.

 

Развязка схемы смещения

Чтобы снизить влияние нестабильности напряжения питания, можно зашунтировать схему смещения по переменному току и добавить отдельный резистор для входного сигнала, как показано на рисунке 2. Конденсатор C2 обеспечивает фильтрацию пульсаций шины питания, тем самым восстанавливая способность ОУ ослаблять синфазные сигналы и влияние напряжения питания. Резистор RIN, который заменяет в этой схеме входное сопротивление RA/2 для сигналов переменного тока, обеспечивает передачу постоянного смещения на неинвертирующий вход усилителя.

нетнвертирующее включение ОК с однополярным питанием и развязанной схемой включения

Сопротивления резисторов RA и RB должно быть минимальными, насколько это позволяют ограничения по энергопотреблению. В данном случае выбрано значение 100 кОм, чтобы уменьшить потребляемый ток в схемах с батарейным питанием. Выбор величины шунтирующего конденсатора также требует внимания. С делителем напряжения RA/RB (100 кОм/100 кОм) и С2 = 0,1 мкФ частота среза по уровню –3 дБ фильтра высоких частот (ФВЧ), образованного параллельно соединенными резисторами RA и RB и конденсатором С2, равна 1/[2π(RA/2)C2] = 32 Гц. Хотя это усовершенствование схемы, приведенной на рисунке 1, позволило подавить синфазные помехи с частотами выше 32 Гц, более низкочастотные сигналы сохранили обратную связь по шине питания усилителя. Поэтому при реализации такой схемы необходимо использовать конденсаторы большой емкости.

На практике емкость конденсатора C2 требуется увеличить до таких значений, при которых резисторный делитель схемы смещения эффективно шунтировался бы для всех частот в полосе пропускания усилителя. Хорошим правилом для расчета частоты среза ФВЧ, образованного RA, RB и C2, является выбор значения, равного 1/10 от наименьшего из значений частот среза RC-цепочек RINCIN и R1C1.

Коэффициент усиления по постоянному току остается равным единице. Даже в этом случае должны учитываться входные токи. RIN с последовательно соединенным делителем напряжения RA/RB значительно повышают входное сопротивление на неинвертирующем входе операционного усилителя. Поддержание смещения выходного сигнала на уровне половины напряжения питания при использовании обычных усилителей с обратной связью по напряжению, которые имеют симметричные сбалансированные входы, достигается правильным выбором величины резистора обратной связи R2.

В зависимости от напряжения питания значения резисторов, которые обеспечивают разумный компромисс между увеличением тока потребления или увеличением зависимости параметров усилителя от изменений входного тока, должны быть порядка 100 кОм для питающего напряжения 12…15 В, снижены до 42 кОм для питания 5 В и до 27 кОм — для 3,3 В.

В высокочастотных усилителях (особенно с обратной связью по току) следует использовать низкоомный делитель и резистор обратной связи, для того чтобы сохранить широкую полосу пропускания при наличии паразитной емкости. Для операционных усилителей, таких как AD811, разработанных для обработки видеосигналов, оптимально подходит значение резистора R2, равное около 1 кОм. Поэтому схемы с такими ОУ требуют использования намного меньших значений резисторов RA и RB в делителе напряжения (и большую емкость шунтирующего конденсатора C2).

Из-за малого входного тока необходимость согласования резисторов на входах современных усилителей с полевыми транзисторами во входных каскадах не так важна, если усилитель не будет работать в широком температурном диапазоне. Иначе такое согласование необходимо.

Схема на рисунке 3 показывает, как реализуется смещение и шунтирование цепи смещения для инвертирующего усилителя.

Смещение с помощью резисторного делителя дешево и обеспечивает постоянный средний уровень выходного сигнала, равный половине величины напряжения питания, но подавление синфазного сигнала операционным усилителем зависит от постоянной времени RC-цепочки, образованной делителем RA/RB и конденсатором C2. Необходимо использовать в качестве С2 конденсатор такой емкости, которая обеспечивает по крайней мере в 10 раз большее значение постоянной времени RC-цепи RA/RB – C2, чем у RINCIN и R1C1. Это гарантирует достаточное подавление синфазного сигнала. С резисторами RA и RB, равными 100 кОм, величина конденсатора C2 может оставаться довольно небольшой, если не требуется работа усилителя на очень низких частотах.

 

Смещение при помощи стабилитрона

Более эффективный способ обеспечить необходимое смещение при однополярном питании — это использование стабилитрона, как показано на рисунке 4. В этой схеме резистор RZ обеспечивает необходимый рабочий ток стабилитрона. Конденсатор CN шунтирует вход операционного усилителя от шума стабилитрона.

Неинвертирующий усилитель с однополярным питанием, со смещением при помощи стабилитрона

Стабилитрон должен иметь напряжение стабилизации, близкое к половине напряжения питания. Резистор RZ должен обеспечивать достаточно большой ток, позволяющий стабилитрону работать в устойчивом режиме и, тем самым, обеспечивать минимальную погрешность стабилизации. С другой стороны, важно минимизировать энергопотребление (и тепловые потери). Поскольку входной ток операционного усилителя незначителен, то наиболее оптимален выбор стабилитрона малой мощности. Стабилитрон мощностью 250 мВт является оптимальным, но и наиболее распространенные 500-мВт стабилитроны также приемлемы. Оптимальный рабочий ток — около 0,5 мА для 250-мВт и около 5 мА — для 500-мВт стабилитронов.

Схема на рисунке 4 обеспечивает низкоомный опорный уровень и устраняет влияние нестабильности питающего напряжения на вход усилителя. Преимущества существенны, но стоимость и энергопотребление увеличиваются, да и средний уровень напряжения на выходе усилителя будет соответствовать выходному напряжению стабилитрона и может отличаться от VS/2. Если это отличие окажется существенным, то при больших выходных сигналах будет происходить асимметричное ограничение. Входные токи смещения также должны быть согласованы. Резисторы RIN и R2 должны быть равными, чтобы при прохождении через них входного тока разница падения напряжения на них не приводила к появлению ошибки смещения.

Рисунок 5 показывает схему инвертирующего усилителя со смещением уровня входного сигнала стабилитроном.

Инвертирующий усчилитель с однополярным питанием, со смещением при помощи стабилизатора

В таблице 1 перечислены стабилитроны нескольких типов, которые могут быть выбраны в зависимости от напряжения питания для обеспечения необходимого смещения. Значение RZ в таблице выбрано исходя из обеспечения стабилитронов током 5 или 0,5 мА для схем, показанных на рисунках 4 и 5. Для уменьшения шума (ошибки стабилизации) может быть выбран и больший ток; его максимальную величину следует выяснить в техническом описании стабилитрона.

 

Смещение с помощью линейного стабилизатора

Для операционных усилителей с однополярным питанием 3,3 В требуется смещение напряжения 1,65 В. Однако напряжение стабилизации выпускаемых стабилитронов — не ниже 2,4 В. Хотя существуют источники опорного напряжения AD589 и AD1580 с напряжением 1,225 В, которые могут использоваться подобно стабилитронам, но они не обеспечивают смещение на половину напряжения питания. Самый простой способ обеспечить смещение входного сигнала на произвольную величину — это использовать линейный стабилизатор напряжения, например ADP667 или ADP3367, как показано на рисунке 6. Выходное напряжение линейного стабилизатора может быть установлено в пределах от 1,3 В до 16 В, и это обеспечит низкоомное смещение для операционного усилителя с однополярным напряжением питания от 2,6 В до 16,5 В.

применение ОУ для создания "искусственной земли" при батарейном питании с прямой (по постоянному току) связью

 

Связь по постоянному току при однополярном питании

Пока была обсуждена только связь операционного усилителя по переменному току. Хотя при использовании входных и выходных конденсаторов связи большой емкости усилитель может работать с сигналами с частотами значительно ниже 1 Гц, в некоторых случаях требуется истинная связь по постоянному току. Схемные решения, которые обеспечивают низкоомное постоянное напряжение смещения, типа стабилитронов и линейных стабилизаторов, обсуждаемых выше, могут использоваться, чтобы создавать напряжение «среднего уровня».

Альтернативно схеме смещения, построенной на резистивном делителе, показанной на рисунках 1 и 3, для создания низкоомной искусственной «земли» может использоваться буферный операционный усилитель, как показано на рисунке 7. Если для питания используется низковольтная батарея, скажем 3,3 В, ОУ должен иметь возможность работать с сигналами, равными размаху напряжения питания — rail-to-rail. Кроме того, ОУ также должен быть способен обеспечить большой положительный или отрицательный выходной ток. Конденсатор C2 шунтирует делитель напряжения, чтобы уменьшить шумы резисторов. На эту схему не влияет нестабильность электропитания, потому что общий уровень («земля») всегда находится на уровне половины напряжения питания.

 

Проблемы задержки включения

В заключение необходимо рассмотреть еще одну проблему — время включения усилителя. Оно приблизительно будет зависеть от постоянной времени RC-цепочки, используемой в самом низкочастотном фильтре.

В пассивных схемах смещения, рассмотренных здесь, требуется, чтобы постоянная времени RC цепочки, состоящей из параллельно соединенных резисторов RA и RB и С2, была в 10 раз больше, чем постоянные времени входной и выходной цепей. Длительная постоянная времени помогает удерживать схему смещения во «включающемся» состоянии по отношению к входным и выходным цепям усилителя, обеспечивая постепенное нарастание среднего уровня выходного сигнала от 0 В до половины напряжения питания без скачков до уровня напряжения питания. Главное требование, чтобы частота среза схемы смещения на уровне 3 дБ была меньше в десять раз, чем наименьшая из частот среза R1C1 и RLOAD/COUT. Например, в схеме на рисунке 2 для полосы пропускания начиная с 10 Гц и коэффициента усиления, равного 10, емкость конденсатора C2 должна быть равна 3 мкФ, что обеспечит частоту среза по уровню 3 дБ, равную 1 Гц.

С резисторами RA и RB = 100 кОм сопротивление в RC-цепочке (параллельное соединение) будет равно 50 кОм, и при C2 = 3 мкФ постоянная времени будет равна 0,15 с. Таким образом, средний уровень выходного сигнала усилителя достигнет величины половины напряжения питания приблизительно за 0,2…0,3 с… Между тем, входные и выходные RC-цепи установятся в десять раз быстрее.

В устройствах, где время включения может оказаться чрезмерно длительным, предпочтительнее использовать схемы смещения на стабилитронах или линейных стабилизаторах.

Таблица. Стабилитроны и соотвествующие значения резистора
Применение операционных усилителей — это… Что такое Применение операционных усилителей?

В статье описаны некоторые типовые применения интегральных операционных усилителей (ОУ) в аналоговой схемотехнике. На рисунках использованы упрощенные схемотехнические обозначения, поэтому следует помнить, что несущественные детали (соединения с цепями питания, выбор ОУ в пределах одного корпуса) опущены.

Резисторы, используемые в данных схемах, имеют типичное сопротивление порядка кОм. Использование резисторов с сопротивление менее 1 кОм нежелательно[1], так как они могут вызвать чрезмерный ток, перегружающий выход ОУ. Резисторы более 1 МОм могут внести повышенный тепловой шум и сделать схему чувствительной к случайным ошибкам вследствие токов смещения.

Примечание: математические выражения, приведенные в статье, получены в предположении о том, что операционные усилители являются идеальными. Для практического использования приведенных примеров следует ознакомиться с более подробным их описанием. Смотри разделы список литературы и ссылки.

Проблемы с содержанием статьи Эта статья содержит незавершённый перевод с иностранного языка.

Вы можете помочь проекту, переведя её до конца. Если вы знаете, на каком языке написан фрагмент, укажите его в этом шаблоне.

Линейные системы

Дифференциальный усилитель (вычитатель)

Проблемы с содержанием статьи Дифференциальный усилитель
Примечание: не следует путать дифференциальный усилитель с дифференциатором (см. ниже)

Данная схема предназначена для получения разности двух напряжений, при этом каждое из них предварительно умножается на некоторую константу (константы определяются резисторами).

В случае, когда и , имеем:

Инвертирующий усилитель

 V_\mathrm{out} = {R_\mathrm{f} \over R_1} \left( V_2 - V_1 \right) Инвертирующий усилитель

Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу).

  • (Поскольку является виртуальной землей)
  • Третий резистор с сопротивлением, равным (сопротивление параллельно соединенных резисторов Rf и Rin), устанавливаемый (при необходимости) между неинвертирующим входом и землей, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.

Если Rin = 0, то схема реализует собой линейный преобразователь ток-напряжение. Входное сопротивление такой схемы определяется коэффициентом усиления реального ОУ и сопротивлением обратной связи по формуле: , где KA — коэффициент усиления операционного усилителя. Выходное напряжение получается по формуле:

Неинвертирующий усилитель

 U_\mathrm{out} = -R_\mathrm{f}I_\mathrm{in} \!\ Неинвертирующий усилитель

Усиливает напряжение (умножает напряжение на константу, большую единицы)

  • (на практике — входное сопротивление операционного усилителя: от 1 MОм до 10 TОм)
  • Третий резистор с сопротивлением, равным (сопротивление параллельно соединенных резисторов R1 и R2), устанавливаемый (при необходимости) между точкой подачи входного сигнала и неинвертирующим входом, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.

Повторитель напряжения

V_\mathrm{in} Повторитель напряжения

Используется как буферный усилитель, для исключения влияния низкоомной нагрузки на источник с высоким выходным сопротивлением.

  • (на практике — входное сопротивление операционного усилителя: от 1 MОм до 10 TОм)

Инвертирующий суммирующий усилитель (инвертирующий сумматор)

Z_\mathrm{in} = \infin Суммирующий усилитель

Суммирует (с весом) несколько напряжений. Сумма на выходе инвертирована, то есть все веса отрицательны.

  • Если , то
  • Если , то
  • Выход инвертирован
  • Входной импеданс n-го входа равен (Поскольку является виртуальной землей)

Интегратор

V_- Интегратор на операционном усилителе.

Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где и  — функции времени,  — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.

  • Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.
  • Некоторые потенциальные проблемы:
    • Обычно предполагается, что у входного напряжения Vin отсутствует постоянная компонента (т.е. усреднение Vin по времени даёт ноль). В противном случае выходное напряжение будет дрейфовать, со временем выходя за пределы рабочего диапазона напряжений, если конденсатор не подвергать периодической разрядке.
    • Даже если Vin не смещено, токи смещения и утечки на входах операционного усилителя могут создать нежелательную постоянную добавку к Vin и, таким образом, привести к дрейфу выходного напряжения. Дрейф можно уменьшить путём балансировки входных токов и введением резистора сопротивлением R в цепь заземления неинвертирующего входа.
    • Поскольку в этой схеме отсутствует обратная связь по постоянному току (конденсатор не пропускает ток с нулевой частотой), смещение выхода может оказаться любым, т.е. конструктор не может управлять напряжением Vinitial.

Эти проблемы можно частично решить введением резистора с большим сопротивлением RF, шунтирующего конденсатор. На достаточно высоких частотах f >> 1/RFC влияние этого сопротивления пренебрежимо мало; при этом на низких частотах, где существенны проблемы ненулевого смещения и дрейфа, резистор обеспечивает необходимую обратную связь по постоянному току. Он снижает усиление интегратора по постоянному току от, формально говоря, бесконечности до конечного значения RF/R.

Дифференциатор

V_\mathrm{initial} Differentiating amplifier
Примечание: Не следует путать дифференциатор с дифференциальным усилителем (см. выше)

Дифференцирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где и  — функции времени.

Компаратор

V_\mathrm{out} Comparator

Сравнивает два напряжения и выдает на выходе одно из двух состояний в зависимости от того, какое из входных напряжений больше.

 — положительное напряжение питания;
 — отрицательное напряжение питания.

Измерительный усилитель

 V_\mathrm{S-} Instrumentation amplifier

Измерительный усилитель, также называемый инструментальным усилителем (англ. instrumentation(al) amplifier), принципиально не отличается от дифференциального усилителя, однако обладает очень высоким входным сопротивлением, высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала, низким напряжением смещения.

Триггер Шмитта

 V_\mathrm{S-} Триггер Шмитта

Компаратор с гистерезисом.

Гиратор

 V_\mathrm{S-} Гиратор

Имитирует индуктивность.

Преобразователь отрицательного сопротивления

Основная статья: Преобразователь отрицательного сопротивления

 V_\mathrm{S-} Преобразователь отрицательного сопротивления

Преобразователь отрицательного сопротивления (англ. Negative impedance converter) имитирует резистор с отрицательным сопротивлением.

Нелинейные системы

Прецизионный выпрямитель

R_\mathrm{in} = - R_3 \frac{R_1}{R_2} Super diode

Основная статья: Precision rectifier

Ведет себя подобно идеальному диоду для нагрузки, которая здесь представлена в виде обыкновенного резистора .

  • Эта базовая схема имеет ряд ограничений. Для того, чтобы получить более полную информацию, смотрите основную статью.

Пиковый детектор

R_\mathrm{L} Peak detector

При замкнутом выключателе конденсатор разряжается и выходное напряжение падает до нуля. Когда выключатель разомкнут в течение определенного времени, емкость заряжается до максимального входного напряжения.

Время заряда конденсатора должно быть значительно меньше периода наибольшей частоты входного сигнала.

Логарифмический усилитель

R_\mathrm{L} Logarithmic configuration
  • Отношение между входным и выходным напряжениями представлено следующей формулой:

где — ток насыщения.

  • Предположив, что операционный усилитель идеальный и инвертирующий вход виртуально заземлен, то ток, протекающий через резистор от источника (и далее через диод на выход, таким образом, через входы операционного усилителя ток не протекает) описывается следующей формулой:

где — ток, протекающий через диод. Как известно, отношение между током и напряжением для диода:

Когда напряжение больше нуля, эта формула может быть преобразована в:

Рассмотрение этих двух формул вместе и предположение, что выходное напряжение является обратным по отношению к напряжению на диоде, является доказательством формулы.

Учтите, что расчеты не учитывают температурную стабильность и другие эффекты, присущие реальным устройствам.

Экспоненциальный усилитель

V_\mathrm{out} Exponential configuration

Другие применения

См. также

  • Current-feedback operational amplifier
  • Operational transconductance amplifier
  • Frequency compensation

Примечания

  1. Кроме резисторов, не создающих нагрузки на выход

Список литературы

  • Paul Horowitz and Winfield Hill, «The Art of Electronics 2nd Ed. » Cambridge University Press, Cambridge, 1989 ISBN 0-521-37095-7
  • Sergio Franco, «Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits,» 3rd Ed., McGraw-Hill, New York, 2002 ISBN 0-07-232084-2

Ссылки

Математическое применение ОУ — Студопедия

Отчет принимается только в электронном виде на почтовый ящик [email protected] Занятие №2

Рис. 1.2. Неинвертирующий усилитель

УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Задача 1.1. Разработайте инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления –50 и входным сопротивлением 100 кОм.

Теория. В инвертирующем усилителе с ОС можно изменять коэффициент усиления. Сигнал на его выходе инвертирован по отно­шению ко входу. Схема инвертирующего уси­лителя показана на рис. 1.1. Резистор RF в цепи ОС включен между выходным и вход­ным инвертирующим зажимами. В цепь меж­ду инвертирующим входом и зажимом, к ко­торому подводится усиливаемый сигнал, вклю­чено сопротивление R1. Коэффициент уси­ления усилителя при замкнутой цепи ОС обозначен через Ацс.

При расчете коэффициента усиления пред­полагается, что ОУ идеальный. Поэтому коэф­фициент усиления при разомкнутой цепи ОС равен бесконечности и входной ток Ii = 0. Поскольку выходное напряжение имеет опре­деленное значение, а коэффициент усиления при разомкнутой цепи ОС равен бесконеч­ности, дифференциальное напряжение UA=0. Узел А называют виртуальной землей. Для узла А можно записать Ii= IF

и

Рассчитывая коэффициент усиления по напряжению, получаем

(1.1)

Так как узел А имеет потенциал земли, входное сопротивление ОУ

(1.2)

Рис. 1.1. Инвертирующий усилитель

Решение. Для схемы на рис. 1.1 соглас­но уравнению (1.2) .Пусть = 100 кОм. Решая уравнение (1.1) относи­тельно получаем =50 • 100 • 103 =5 • 106 =5 МОм. Знак «-» говорит о том, что сигнал подается на инвертирующий вход.


Задание. Рассчитать и промоделировать инвертирующий усилитель на основе ОУ 741 со следующими параметрами:

№ варианта
Коэффициент усиления
Входное сопротивление, кОм          
№ варианта
Коэффициент усиления
Входное сопротивление, кОм

Установить параметры генератора:

· Тип сигнала: «~»

· Частота 1 кГц

· Напряжение 10 мВ

Неинвертирующий усилитель. Усилитель может быть включен таким образом, что его выходное напряжение совпадает по фазе с входным. Такой вариант включения ОУ назы­вается неинвертирующим (рис. 1.2). Вход­ной сигнал подается на неинвертирующий вход, а инвертирующий вход соединен с ре­зистором ОС.


Задача 1.2. Разработайте неинвертирующий усилитель, обеспечивающий выходное напряже­ние 1 В при входном сигнале 10 мВ.

Теория. Для расчета коэффициента усиле­ния неинвертирующего усилителя (рис. 1.2) примем, что токи через резисторы и равны (считая Ii ~ 0 ), тогда

Используя концепцию виртуальной земли ( ), получаем

(1.3)

Если , то

(1.4)

Решение. Коэффициент усиления при зам­кнутой цепи ОС Аис = 1/0,001 = 100. Соглас­но уравнению (1.3) запишем 100=1 + или = 99. Пусть =2,2 кОм, тогда =99 — 2,2 =217,8 кОм.

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя обычно очень велико.

Установить параметры генератора:

· Тип сигнала: «~»

· Частота 1 кГц

· Напряжение по варианту

Задание. Рассчитать и промоделировать неинвертирующий усилитель на основе ОУ 741 со следующими параметрами:

№ варианта
Выходное напряжение, В 7,5          
Входное напряжение, мВ          
№ варианта
Выходное напряжение, В
Входное напряжение, мВ

Источники тока, управляемые напряже­нием. Источники тока широко применяются в цепях смещения, измерительных и времязадающих схемах. Источник, показанный на рис. 1.3, управляется входным напряже­нием Ui.

Задача 1.3. Разработайте вольтметр для измерения напряжений в диапазоне от 0 до 10 В с использованием измерительного прибо­ра, рассчитанного на ток 1 мА, и источника тока, изображенного на рис. 1.3.

Теория. В этом источнике тока нагрузка включена между неинвертирующим входом и землей.

Ток нагрузки , (1.5)

а напряжение на ней

(1.6)

Рис. 1.3. Источник тока, управляемый напряжением

Так как , то, подставляя (1.5) в (1.6), получаем

(1.7)

и соответственно

(1.8)

Решение. Прибор включен вместо для измерения тока. Поскольку отклоне­ние стрелки прибора при токе 1 мА необхо­димо обеспечить при входном напряжении 10 В, из уравнения (1.5) находим

Задание. Рассчитать и промоделировать источник тока на основе ОУ 741 со следующими параметрами:

№ варианта
Диапазон напряжений на входе, от 0 В до … 7,5         7.5            
Выходной ток, мА 0,6 0,8 0,2 0,75 0,9 1,2 1,4     0.6       0.9
№ варианта
Диапазон напряжений на входе, от 0 В до … 7.5
Выходной ток, мА 0.75 0.8 0,6 0,75 0.8

Содержание отчета.

1. Краткие теоретические сведения о работе рассмотренных схем.

2. Расчетная часть в соответствии с заданием и номером варианта.

3. Результаты моделирования в программе EWB: АЧХ, ФЧХ, зависимость расчетного параметра от входных воздействий. Для задачи 1.1 и 1.2

4. Анализ полученных результатов моделирования и их соответствие расчетом.

5. Выводы.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить принцип работы устройства по принципиальной схеме.

2. Объяснить назначение и функцию каждого элемента в принцип схеме

3. Определение – обратная связь, виды обратных связей. В каких случаях применяются положительные, а в каких отрицательные обратные связи.

4. Чем отличается реальный ОУ от идеального?

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Выше неоднократно подчеркивалось, что параметры практических ОУ близки к парамет­рам идеальных усилителей. Однако следует остановиться на некоторых обстоятельствах. Промышленные ОУ имеют конечное значение коэффициента усиления, определенное вход­ное сопротивление, ограниченную полосу про­пускания, конкретные токи и напряжения смещения, а также определенную «склон­ность» к паразитному самовозбуждению.

Частотная коррекция. Коэффициент усиле­ния ОУ при разомкнутой цепи ОС обычно составляет 100 дБ. Однако его значение па­дает до 1 (0 дБ) на некоторой граничной частоте fС. Частотные характеристики ОУ при замкнутой и разомкнутой цепях ОС пока­заны на рис. 2.1. При разомкнутой цепи ОС коэффициент усиления на очень низких час­тотах составляет 100 дБ. В этой области гра­ничная частота равна примерно 100 Гц, а верх­няя граничная частота – 10 мГц.

Операционный усилитель обычно не ис­пользуется с разомкнутой цепью ОС. Частот­ная характеристика ОУ с ОС накладывается на график, приведенный на рис. 2.1. Коэф­фициент усиления Аис при замкнутой цепи ОС составляет 20 дБ. Частотная характеристи­ка при наличии ОС равномерна примерно до частоты 1 МГц. Расширение полосы пропус­кания достигается за счет ООС.

Усилители, имеющие частотную характеристику при разомкнутой цепи ОС, равную –60 дБ/декаду (или 18 дБ/октаву), на верхней граничной частоте нестабильны и склонны к самовозбуждению.

Рис. 2.1. Частотные характеристики типового ОУ при разомкнутой и замкнутой цепях ОС

Для предотвращения са­мовозбуждения требуется частотная коррек­ция. Коммерческие усилители применяются с внешними элементами частотной коррекции. Некоторые из них имеют встроенные («внут­ренние») элементы частотной коррекции. Коррекция частотной характеристики обыч­но осуществляется путем подключения RС-цепочки или конденсатора к соответствующим выводам ОУ. Величины R и С обычно указы­ваются изготовителем.

Амплитудно-частотные характеристики ОУ показаны на рис. 2.2. Кривая A представляет собой прямолинейную аппроксимацию реаль­ной характеристики усилителя при разомкну­той цепи ОС, так называемую характеристику Боде. Она наиболее просто описывает частот­ные свойства усилителя и содержит всю необ­ходимую информацию. Кривые В и С являют­ся частотными характеристиками при наличии коррекции. Схема включения корректирую­щей цепочки и семейство характеристик при различных параметрах элементов этой цепоч­ки по данным изготовителя приведены на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Амплитудно-частотные характеристики усилителя

A – без коррекции; В и С – с коррекцией

Рис. 2.3. Частотная характеристика ОУ:

а — типовая схема включения корректирующей цепочки;

б — частотные характеристики для различных и (US = ±15 В, TA = 25 °С) : 1C1 = 300 пФ, = 470 Ом; 2 — С1 = 0,001 мкФ, = 150 Ом; 3 С1 = 0,04 мкФ; = 33 Ом; 4 — С, = 0,4 мкФ, = 4,7 Ом

Напряжение смещения.В идеальном случае при отсутствии напряжения на входе ОУ на его выходе напряжение также должно быть равно нулю. Однако на выходе реального ОУ при отсутствии напряжения на входе наблюдает­ся напряжение от нескольких микровольт до нескольких милливольт. Возникновение этого напряжения обусловлено различием пара­метров компонентов схемы. Обычно подоб­ный эффект отображается в виде входного напряжения смещения Uj0. В результате на выходе ОУ создается напряжение, называе­мое напряжением ошибки.

Входной ток смещения Ij0также влияет на определение значения этого напряжения. Практически постоянный ток смещения созда­ется в цепи каждого входа ОУ. Если эти токи не равны, то их разность и составляет входной ток смещения. Ток Ij0 обычно измеряется в наноамперах.

Рис. 2.4. Пример схемы смещения ОУ

Для компенсации напряжения ошибки из­готовители ОУ используют различные схемы установки нуля на выходе. Одна из таких схем, рекомендуемая для ОУ типа ua741 (К140УД6), показана на рис. 2.4. Выводы 1 и 5назы­ваются выводами установки нуля, и между ними включается переменное сопротивление 10 кОм, изменяя положение движка которо­го, устанавливают нуль на выходе ОУ при отсутствии входного сигнала. Движок пере­менного сопротивления подключается к источ­нику отрицательного напряжения (-Uпит).

УСИЛИТЕЛЬ НОРТОНА

Усилитель Нортона, или дифференциаль­ный усилитель тока, используется для усиле­ния переменных сигналов при наличии одно­го источника. Его выходное напряжение про­порционально разности входных токов. Так как для питания усилителя применяется один источник питания (смещения), необходим раз­делительный конденсатор. Усилитель Нортона является наиболее простым устройством сре­ди широко распространенных типов ОУ.

Задача 2.1. Разработайте инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления пере­менного напряжения, равным -100.

Теория. Схема инвертирующего усилите­ля Нортона приведена на рис. 2.5. Коэффи­циент усиления усилителя определяется со­отношением

(2.1)

Сопротивление включенное между не­инвертирующим входом и +U, должно быть в 2 раза больше для создания необходи­мого смещения.

Решение. Полагая, что = 100 кОм, из уравнения (2.1) определяем

Рис. 2.5. Пример схемы смещения ОУ

Задание. Рассчитать и промоделировать инвертирующий усилитель Нортона на основе ОУ 741 со следующими параметрами:

№ варианта
Диапазон напряжений на входе, от 0 В до … 0,4 0,5 7,5     7,5                
Коэффициент усиления 0,5 1,2 1,4          
№ варианта
Диапазон напряжений на входе, от 0 В до … 0,5
Коэффициент усиления 0,5 1,4 1,2 1,5 0,5

Принять:

· RL=47кОм

· С=0,1мкФ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОУ

С помощью ОУ можно выполнять различ­ные математические действия: сложение, вы­читание, умножение, деление, возведение в сте­пень, извлечение корней, а также интегриро­вать и дифференцировать математические функции.

Применение ОУ — Студопедия

ОУ применяют в схемах с глубокой отрицательной обратной связью. Вид выполняемых ОУ операций определяется внешними по отношению к ОУ элементами. От параметров самого ОУ зависит только точность выполняемых операций. Рассмотрим наиболее распространенные устройства на основе ОУ.

Инвертирующий усилитель осуществляет усиление аналоговых сигналов с поворотом фазы на 180°. На рис. 7.20 представлена схема такого усилителя, а на рис. 7.21 — эквивалентная схема, на которой показано входное сопротивление ОУ Rm, а усилительные свойства ОУ отражены генератором напряжения KnUKX с внутренним сопротивлением Rmx.

       
   
 

 
 

Разновидности АИМС

Номенклатура аналоговых ИМС, выпускаемых промышленностью, позволяет реализовать самые разнообразные функциональные преобразования аналоговых сигналов. По характеру выполняемых преобразований аналоговые ИМС можно подразделить на несколько основных групп:

· усилители;

· перемножители;

· компараторы;

· стабилизаторы напряжения;

· аналоговые коммутаторы;

· аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи;

· специализированные ИМС.

Усилители предназначены для усиления сигналов. К ним относятся усилители низких, промежуточных и высоких частот, видеоусилители, усилители импульсных сигналов и др. Наиболее распространенным видом аналоговых ИС являются операционные усилители, выполняющие функции базового элемента для построения многих аналоговых узлов.


Перемножители предназначены для перемножения двух аналоговых сигналов. С их помощью осуществляются различного рода преобразования сигналов — модуляция и демодуляция, умножение и деление частоты и т. д. Функцию перемножения можно представить в виде у = kxlx2, где хх и х2перемножаемые сигналы, k— масштабный коэффициент. Простейшая схема перемножителя может быть реализована на основе дифференциального каскада, напряжение на выходе которого у = кдх^х2, где

Помимо модуляции и демодуляции сигналов перемножители позволяют осуществить удвоение частоты, квадратичное детектирование, а также деление двух сигналов, извлечение квадратного корня, выделение тригонометрических функций и др.

Компараторы предназначены для сравнения аналоговых сигналов с опорным напряжением. Их основу составляют операционные усилители. На один вход компаратора подается аналоговый сигнал, на другой — опорное напряжение. Если мгновенное значение напряжения аналогового сигнала меньше опорного, то на выходе компаратора формируется высокий уровень потенциала. Если мгновенное значение напряжения аналогового сигнала превышает опорное, то на выходе формируется низкий уровень потенциала. Величины выходных напряжений компаратора соответствуют уровням напряжений цифровых ИС, то есть компаратор осуществляет преобразование пороговых сигналов в цифровую форму. Компараторы находят применение в качестве пороговых устройств в автоматике, аналого-цифровых преобразователях, дискриминаторах амплитуды импульсов, а также в качестве усилителей считывания сигналов магнитной и полупроводниковой памяти.


Стабилизаторы напряжения предназначены для получения стабильных напряжений, питающих интегральные схемы. Структурно стабилизатор напряжения состоит из управляющего элемента, представляющего собой составной транзистор, включенный между входом и выходом схемы, и дифференциального каскада, вырабатывающего сигнал ошибки, подаваемый на базу составного транзистора. На один из входов дифференциального каскада поступает высокостабильное опорное напряжение, на второй — часть напряжения с выхода схемы. Сигнал ошибки пропорционален разности напряжений, действующих на входе дифференциального каскада. Когда напряжение на выходе схемы возрастает за счет некоторых дестабилизирующих факторов, сигнал ошибки частично запирает составной транзистор и падение напряжения на нем увеличивается, что ведет к уменьшению выходного напряжения, благодаря чему возрастает стабильность выходного напряжения.

Аналоговые коммутаторы предназначены для распределения во времени сигналов, поступающих на обработку от нескольких источников. В основе построения этих ИС лежит схема электронного ключа на базе биполярного или полевого транзистора. Широкое распространение получили коммутаторы на базе МДП-транзисторов, включаемых последовательно между источником сигнала и потребителем и работающих в линейном режиме. Для того чтобы пропускать положительную и отрицательную полуволны, коммутатор состоит из двух МДП-транзисторов, один из которых имеет встроенный электронный канал, а другой — встроенный дырочный.

Аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователипредназначены для преобразования, соответственно, аналоговых сигналов в цифровые и цифровых сигналов в аналоговые. Эти преобразователи выполняют в виде больших интегральных схем (БИС), содержащих несколько тысяч элементов, из которых образуются аналоговые и цифровые узлы, обеспечивающие генерирование эталонных напряжений, коммутацию аналоговых сигналов, сравнение аналоговых сигналов с эталонными напряжениями, усиление и преобразование сигналов, масштабирование, запоминание и целый ряд других операций. Все это осуществляется с высокой точностью и высоким быстродействием.

Специализированные ИМС предназначены для использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. К таким ИМС относятся генераторы электрических колебаний различной формы, детекторы амплитудно-модулированных и частотно-модулированных колебаний, усилители и преобразователи частоты.

90000 Applications of Differntial Amplifiers in Electronics 90001 90002 An operational amplifier is an integrated circuit that operates as a voltage amplifier. An op amp as a differential input. That it has two inputs of opposite polarity. An op- amp as a single input of opposite polarity. An op-amp has a single output and a very high gain, which gives that the output signal. 90003 90002 Generally, we use many applications by using op-amps like 90003 90006 90007 90008 Differential amplifiers 90009 90008 Inverting amplifiers 90009 90008 Non-inverting amplifiers 90009 90008 Voltage followers 90009 90008 Summing amplifiers 90009 90008 Instrumentation amplifiers 90009 90020 90002 It will act as a some oscillators 90003 90002 It will act as some filters by using operational amplifiers 90003 90007 90008 Operational amplifiers can be used in construction of active filters, providing high pass, band pass reject and delay functions.The high input impedance, gain of an op-amp allow straightforward calculation of element values. 90009 90020 90002 Some of the operational amplifiers can be generally used as a comparators like 90003 90002 The basic comparator schematic diagram as shown in fig 90003 90033 90033 90006 90036 90036 Comparator 90002 Now we will discuss various types of differential amplifiers in details step by step 90003 90040 Differential Amplifiers 90041 90002 Differential amplifier amplifies the difference between two voltages, making this type of operational amplifier circuit a sub tractor unlike a summing amplifier which adds or sums together the input voltages.These types of operational amplifier circuits are commonly known as a differential amplifier. By connecting each input intern to 0v ground we can use superposition to solve for the output voltage Vout. The equation of the Vout is 90003 90044 90044 Differancial Amplifier 90002 V out = -v1 (R3 / R1) + V2 (R4 / R2 + R4) (R1 + R3 / R1) 90003 90002 In this equation R1 = R2; and R3 = R4 then by using this equation 90003 90002 V out = R3 / R1 (V2-V1). 90003 90002 If all these resistors all of the if same ohmic values, That is R1 = R2 = R3.Then the circuit will become Unity gain differential op amps. 90003 90040 Applications of Differential Amplifiers 90041 90007 90008 It is used as a series negative feedback circuit by using op amplifier 90009 90008 Generally, we use differential amplifier that acts as a volume control circuit. 90009 90008 The differential operational amplifier can be used as an automatic gain control circuit. 90009 90008 Some of the differential operational amplifier can be used for Amplitude modulation. 90009 90020 90066 Inverting Operational Amplifiers 90067 90002 An inverting amplifier is a closed loop circuit the operational amplifier circuit is connected with the feedback to produce the feedback operation.When dealing with op amplifiers there are two very important rules to remember about inverting amplifier, these are no current flows to the input terminal. And that V1 is always being equal to the V2. However, in real world op amp circuits both of these rules are slightly broken. 90003 90002 This is because the junction of the junction of the input and feedback signal is at the same potential as the positive input, which is at 0 volts or ground then the junction is a virtual earth. 90003 90002 Because of the virtual earth node the input resistance of the amplifier is equal to the value of the input resistor, R in and the closed loop gain of the inverting amplifier can be set by the ratio of the two external resistors.90003 90002 We said above that there are very important rules to remember about inverting amplifier or any operational amplifier is shown bellow 90003 90007 90008 No current flows to the input terminals 90009 90008 The differential input voltage is 0 as V1 = V2 = 0. 90009 90020 90002 Then by using two rules we can derive the equation by calculating the closed loop gain of an inverting amplifier 90003 90084 90084 Inverting Amplifier 90002 I = (Vin-Vout) / (Rin + Rf) 90003 90002 Therefore I = (Vin- V2) / Rin 90003 90002 I = (V2-Vout) / Rf 90003 90002 The closed loop Gain is given as Vout / Vin = -Rf / Rin 90003 90002 The closed loop voltage gain is equal to Vout = -Rf / Rin * Vin 90003 90002 The negative sign in the equation indicates an inversion of the output signal with respective to the input as its 180 degrees out of the phase 90003 90066 Applications of the Inverting Amplifier 90067 90007 90008 Inverting amplifier is use full for voltage adder or summing amplifier 90009 90008 Inverting amplifier is applicable for the scaling summer amplifier.90009 90008 It is applicable for balanced amplifier. 90009 90020 90108 Non-Inverting Amplifier 90109 90002 Non inverting amplifier where the output is in the same sense or in phase with the input. In this circuit the signal is applied to the non inverting input of the operational amplifier. However the feedback is taken from the output via a resistor to the inverting input of the operational amplifier where another resistor is taken to ground. The basic non inverting amplifier is shown in fig 90003 90112 90112 Non-inverting Amplifier 90002 The gain of the non inverting amplifier circuit of the operational amplifier is easy to determine and the output of the non inverting amplifier is same as the input voltages.So, that the gain of the amplifier is exceedingly high. 90003 90002 As the input to the op amp draws no current this means that the current flowing in the resistors R1 and R2 and the voltage at the both inputs is same. The equation of the non inverting amplifier can be called as a Vout / Vin = Av = 1 + R2 / R1. 90003 90108 Applications of Non-inverting Amplifier 90109 90007 90008 A non inverting amplifier uses a voltage divider bias negative feedback connection. 90009 90008 Here the voltage gain is always greater than 1.90009 90020 90108 Voltage Follower 90109 90002 A voltage follower is also called as a unity gain amplifier, a buffer amplifier and an isolation amplifier) ​​is an op-amp circuit which has a voltage gain of 1. 90003 90002 This means that the op amp does not provide any amplifications to the signal. The reason it is called as a voltage follower is because the output voltage does not provide the input voltage. 90003 90132 90132 Voltage Follower 90002 An op-amp circuit is very high input impedance.This high input impedance is a reason voltage follower is used. The load demands and draws a huge amount of current. This causes a huge amount of power to be drawn by the power sources. Voltage followers are also called as a voltage buffer. 90003 90108 Applications of Voltage Follower 90109 90007 90008 High input impedance and a very low output impedance 90009 90008 Voltage followers are generally used to isolate stages from each other. 90009 90008 Voltage follower is also called as a voltage buffer.90009 90020 90108 Summing Amplifier 90109 90002 Summing amplifier is one of the application of inverting operational amplifier, but if we add another input resistor equal in values ​​to the other input resistor, Rin we end up another op amp is called as summing amplifier. 90003 90150 90150 Summing Amplifier 90002 It is also as a voltage adder circuit symbol in above summing amplifier input voltages V1, V2, V3 and input resistors are Rin, Feedback resistors are Rf. So summing applier is shown in fig 90003 90002 -Vout = Rf / Rin (V1 + V2 + V3 … etc) 90003 90108 Applications of Summing Amplifier 90109 90007 90008 Summing amplifier is also called as a bipolar amplifier or a uni-polar converter.90009 90008 Summing amplifier converts digital to analog converter 90009 90020 90002 90165 Photo Credits 90166 90003.90000 Professional Co-op Application & Forms 90001 90002 Professional Co-op Program Application 90003 90004 The online Professional Co-op Program application is the first step in indicating interest in the program. Students are able to access the application usually during the last half of each semester. 90005 90004 90007 Need more information? Attend an Information Session. 90008 90005 90004 90007 Ready to Apply? Application for the Professional Co-op Program 90008 90005 90014 90015 February 24, 2020 року — Application opens.90016 90015 April 20, 2020 року — Priority deadline. Students may still apply after the priority deadline, however, acceptance will be on a rolling basis as spots become available. 90016 90019 90004 Apply Online for the Professional Co-op Program 90005 90004 Students who want to participate in the Professional Co-op Program must first fill out the online application. A completed application does NOT guarantee a spot in the program. After receiving the completed online application form, the respective Co-op Coordinator / Assistant Director will be in touch to discuss next steps.90005 90004 Students may apply after the deadline, however there are a limited number of seats in each of the required Professional Development Seminars (required first course, usually taken the semester before a student wishes to do a co-op). 90005 90004 90007 Note 90008: If accepted, students wishing to participate in the Professional Co-op Program MUST successfully complete the required 1-credit Professional Development Seminar (PDS). PDS offerings for the upcoming semester are listed below.Please note, sections may be subject to change. 90005 90030 90031 90032 90033 90034 90035 90036 ENGINEERING 90037 90038 90035 90040 Date and Time 90037 90040 Recommended for: 90037 90038 90045 90046 90035 90048 Monday, 5-6: 15 p.m. 90049 90050 90048 Mechanical Engineering (open to other engineering and computer science / applied math majors) 90050 90038 90035 90048 Tuesday, 5-6: 15 p.m. 90050 90048 Biomedical, Chemical, and Civil Engineering (open to other engineering and computer science / applied math majors) 90050 90038 90035 90048 Thursday, 4-5: 15 p.m. 90050 90048 Electrical & Computer Engineering and Computer Science / Applied Math (open to other engineering majors) 90050 90038 90035 90048 Thursday, 11-12: 15 p.m. 90050 90048 Plastic Engineering (not open to other engineering or computer science / applied math majors) 90050 90038 90072 90073 90030 90031 90032 90032 90033 90034 90035 90036 BUSINESS 90037 90038 90035 90040 Date and Time 90037 90040 Open to: 90037 90038 90045 90046 90035 90048 Thursday , 9: 30-10: 45 am 90050 90048 All Business concentrations 90050 90038 90035 90048 Thursday, 11-12: 15 p.m. 90050 90048 All Business concentrations 90050 90038 90072 90073 90030 90031 90032 90033 90034 90035 90036 SCIENCES 90037 90038 90035 90040 Date and Time 90037 90040 Open to: 90037 90038 90045 90046 90035 90048 Wednesday, 5-6: 15 p.m. 90050 90048 Biology, Chemistry, Math, Physics, Environmental, Earth and Atmospheric Sciences 90050 90038 90035 90048 90049 90050 90048 (computer science and applied math majors, please refer to Thursday 4-5: 15pm section or other engineering sections) 90050 90038 90072 90073 90004 Search the UMass Lowell online Academic Catalog for «Professional Development Seminar» for a description of your college’s PDS.90005.90000 Op-Amp Applications — Electronic Devices Questions and Answers 90001 90002 Why Electronic Devices Op-Amp Applications? 90003 90004 In this section you can learn and practice Electronic Devices Questions based on «Op-Amp Applications» and improve your skills in order to face the interview, competitive examination and various entrance test (CAT, GATE, GRE, MAT, Bank Exam, Railway Exam etc.) with full confidence. 90005 90002 Where can I get Electronic Devices Op-Amp Applications questions and answers with explanation? 90003 90004 IndiaBIX provides you lots of fully solved Electronic Devices (Op-Amp Applications) questions and answers with Explanation.Solved examples with detailed answer description, explanation are given and it would be easy to understand. All students, freshers can download Electronic Devices Op-Amp Applications quiz questions with answers as PDF files and eBooks. 90005 90002 Where can I get Electronic Devices Op-Amp Applications Interview Questions and Answers (objective type, multiple choice)? 90003 90004 Here you can find objective type Electronic Devices Op-Amp Applications questions and answers for interview and entrance examination.Multiple choice and true or false type questions are also provided. 90005 90002 How to solve Electronic Devices Op-Amp Applications problems? 90003 90004 You can easily solve all kind of Electronic Devices questions based on Op-Amp Applications by practicing the objective type exercises given below, also get shortcut methods to solve Electronic Devices Op-Amp Applications problems. 90005 90018 Exercise :: Op-Amp Applications — General Questions 90019 90020 90020 90020 90020 90020 90020 90020 90020 .90000 Op Amp Circuits & Applications »Electronics Notes 90001 90002 The are very many op amp circuits which can be used and designed, the applications include everything from amplifiers to filters and integrators to astables and multivibrators. 90003 90004 90005 90006 Op-amp Tutorial Includes: 90007 90008 Introduction Circuits summary Inverting amplifier Summing amplifier Non-inverting amplifier Variable gain amplifier High pass active filter Low pass active filter Bandpass filter Notch filter Comparator Schmitt trigger Multivibrator Bistable Integrator Differentiator Wien bridge oscillator Phase shift oscillator 90009 90004 90005 Operational amplifiers are particularly versatile circuit blocks.They find applications in a host of different circuits where their attributes of high gain, high input impedance low output impedance and a differential input enable them to provide a high performance circuit with a minimum of components. 90009 90005 By using negative, and sometimes positive feedback around the op amp chip they can be used in many applications and circuits to provide a variety of different functions from amplifiers and filters to oscillators, integrators and many other functions.90009 90005 There are many op amp circuits that cover most of the main analogue functions that are needed. As a result of this, operational amplifiers have become the workhorse of the analogue electronics designer. 90009 90017 Op amp inverting amplifier circuit with op amp chips 90018 Op-amp circuits 90019 90005 Operational amplifiers can be used in a host of different circuits and applications. Being an almost perfect differential amplifier, certainly as far as is needed for most applications, their high input impedance, high gain and differential input makes them an ideal circuit block.90009 90022 90023 90006 90025 Op-amp inverting amplifier: 90026 90007 The op-amp inverting amplifier is possibly the most widely used op amp circuit configuration. Not only does it provide gain, but it can also be used as a virtual earth amplifier. 90005 This operational amplifier circuit features a resistor from the output to the inverting input to provide feedback, and a resistor from the inverting input to the overall circuit input. The actual circuit input impedance is low, being that of the input resistor.90009 90005 The circuit is easy to use, and it can provide a useful low impedance for low impedance matching in applications, possibly where low impedance microphones are used. The low impedance also reduces stray pick-up on the input, another useful attribute for many audio applications. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op amp summing amplifier: 90026 90007 Based around the inverting amplifier circuit with its virtual earth summing point, this circuit is ideal for summing audio inputs.It is widely used in audio mixer and many other applications where voltages need to be summed. 90005 When used in radio mixer applications, this operational amplifier circuit is ideal because the virtual earth summing point results in the different inputs not affecting each other regardless of the input voltages and impedance levels. 90009 90005 As a result the inverting amplifier is used in virtually all analogue audio mixers apart from hte general voltage summing applications for which it finds uses.90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp non-inverting amplifier: 90026 90007 The non-inverting amplifier circuit provides gain and also a very high input impedance. Accordingly it is widely used in many amplifier input stages. 90005 The non-inverting operational amplifier circuit provides the mainstay for applications where a high input impedance is required — it is even used as a voltage follower by applying the output directly to the inverting input.The very high gain of the circuit means that the input voltage is very accurately followed and a very high input impedance is maintained to ensure there is no loading of the previous stage. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp comparator: 90026 90007 The comparator circuit is often used to provide a high or low signal dependent upon the relative states of the two inputs. Special comparator chips are normally used for this application, but they follow the same basic concepts as operational amplifiers.90005 Although op amps are often used as comparators in many circuits, it is normally best it use a proper comparator because op-amps can lock up under some circumstances. Also comparators are much faster and being designed for the voltage comparison applications, they perform much better in this application. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp high pass filter: 90026 90007 Op amps are able to provide, easy to design, one, two and three pole filters using a single op amp.90005 It is possible to provide a single pole circuit quite easily by adding a capacitor to the circuit, but higher performance levels are achievable by incorporating the high pass network into the feedback and significantly enhancing the performance. 90009 90005 Using some simple mathematics it is very easy to design an op amp circuit the provides sufficiently high performance for most applications. However if it is necessary to utilise a specific filter type, then this is also possible. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp low pass filter: 90026 90007 Operational amplifiers can be used to good effect in low pass filter applications.If only a very gentle roll off is needed a capacitor can simply be placed across the feedback resistor and the break point of the two components configured to give the right response. 90008 90085 Active low pass op amp filter circuit It is also possible to develop a two pole filter which will give much better performance and better roll off characteristic. 90005 The calculations for a simple filter capable of meeting most applications are very straightforward, but for those wanting a specific filter response, this too is possible.90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp bandpass filter: 90026 90007 Although high and low pass filters are very useful, bandpass filters, allowing only a band of frequencies to pass through are also needed and can be easily implemented using op amps. 90005 Bandpass filters are often needed when a specific band of frequencies is required. Although op amps tend to be used for lower frequencies, there are many instances where an active bandpass filter circuit can be used.90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp notch filter: 90026 90007 Notch filters are used where a single frequency or narrow band of frequencies needs to be removed. These op amp circuits may be used in applications where a single frequency or a small band of frequencies need to be removed. One application might be for removing a line / mains hum from an audio signal. 90005 These filters can be realised using a single op amp. Further op amp stages can be sued if a deeper notch is required.90009 90005 Whilst some circuits offer a fixed notch frequency, which is ideal for removing unwanted signals on a fixed known frequency, other circuits are able to provide a variable frequency notch. Other circuits are able to provide a variable Q notch. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp Schmitt trigger: 90026 90007 The Schmitt trigger is a form of comparator circuit that has different switching levels dependent upon whether the circuit is switching from high to low or vice versa.This gives the circuit noise immunity to the level of the difference between the two switching levels. 90008 90119 Typical notch filter response As with a standard comparator circuit, it is wise to use a comparator IC instead of an op amp as the comparator will work much better in this type of application. 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp multivibrator: 90026 90007 Multivibrators are used in a variety of different applications. Op-amp circuits often provide an effective solution.90005 Although not the first idea that might come to mind when thinking of an op amp circuit or applications, the circuit nevertheless exists and can be put to good use on a number of occasions. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp bistable: 90026 90007 Op amps can be used as a bistable in some applications. Although not best suited to the application, they still work well on most occasions. 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp analogue integrator: 90026 90007 Op amps are ideal for use as integrators.The high input impedance and gain lends itself to this application, although for long integration times very high input impedance chips may be required. 90005 Op amps were used in this application to create analogue computers — their high impedance input and high gain meant that they were able to provide an excellent basis for an op amp integrator circuit. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp analogue differentiator: 90026 90007 The op amp differentiator is another circuit used in analogue computing and finds applications in other areas.90005 This circuit is possibly less widely used, but nevertheless a key item in an analogue designers toolbox. One issue can be that the differentiator can be open to picking up noise. By the very function of the differentiation, it means it has a rising characteristic with frequency. 90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp Wien bridge oscillator: 90026 90007 The op amp Wien bridge oscillator is able to act as a good signal generator circuit. 90005 Based on a bridge circuit, the Win bridge oscillator is able to provide a good performance, if the gain is increased too far, the level of distortion rises significantly.90009 90008 90004 90034 90023 90006 90025 Op-amp phase shift sine wave oscillator: 90026 90007 The phase shift oscillator circuit is able to provide a good sine wave output. 90005 The advantage of the op amp phase shift oscillator circuit is that it is able to provide very low levels of distortion, making it a favourite circuit or configuration for sine wave oscillator applications. 90009 90008 90004 90034 90181 90005 Operational amplifiers are an ideal circuit building block for analogue developers.These integrated circuits combine the sufficiently close both e ideal amplifier for most applications that they can be sued to enable high performance circuits to be designed and implemented with a minimum of components. 90009 90005 As operational amplifiers are widely available in many forms, some as general purpose op amps, but others providing high bandwidth, high input impedance or low offsets, etc, as well as them being available in many packages, often with more than one op amp in a package, these chips are ideal for use in many analogue circuits for many applications.90009 90005 90006 More Circuits & Circuit Design: 90007 90008 Op Amp basics Op Amp circuits Power supply circuits Transistor design Transistor Darlington Transistor circuits FET circuits Circuit symbols 90008 90006 90025 Return to Circuit Design menu. . . 90026 90007 90009.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о