Схемы на операционных усилителях.

Исследование операционных усилителей

Продолжаем разбираться с работой операционных усилителей и сегодня мы рассмотрим ряд схем на ОУ и разберемся, как они работают. Вот, кстати, первая статья про операционники, обязательно посмотрите – ссылка.

Сразу же переходим к делу, и первой схемой, которую мы рассмотрим будет схемка, позволяющая либо передать сигнал на выход без изменений, либо инвертировать его. В предыдущей статье мы обсуждали принцип работы инвертора и повторителя, а сейчас совместим их в одно устройство 🙂

Схема на операционном усилителе.

Давайте разберемся, как это устройство работает. Пусть переключатель находится в режиме инвертора. Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение: U_+ = 0\medspace В. А значит и U_- = 0\medspace В. Определим, какое напряжение будет на выходе. При таком положении переключателя мы получаем обычный инвертирующий усилитель, а для него:

U_{вых} = -\frac{R}{R}\medspace U_{вх} = -U_{вх}

Получается, схема работает как инвертор. Пусть теперь переключатель в режиме повторителя. Тогда на неинвертирующем входе U_+ = U_{вх}. Соответственно, и U_- = U_{вх}. Вход операционного усилителя ток не потребляет, тогда определим, какой ток протекает по цепи вход – R R – выход:

I = \frac{U_-\medspace-\medspace U_{вх}}{R} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_-}{R} => \frac{ U_{вх}\medspace-\medspace U_{вх}}{R} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_{вх}}{R}

Получаем, что U_{вых}\medspace-\medspace U_{вх} = 0, то есть сигнал на выходе повторяет сигнал на входе. Что и требовалось доказать 🙂 С этим разобрались, двигаемся дальше.

На ОУ можно сделать неплохой источник тока для заземленной нагрузки. Для этого необходимо включить в цепь транзистор следующим образом:

Схема источника тока.

В этой схеме на резисторе R_4 из-за обратной связи будет падать напряжение, равное (U_{Vcc}\medspace-\medspace U_{вх}). Соответственно, эмиттерный ток транзистора равен: I_э = \frac{U_{Vcc}\medspace-\medspace U_{вх}}{R_4}. Вот и получается, что падение напряжения на резисторе порождает эмиттерный ток, который в свою очередь порождает ток в цепи коллектора, то есть выходной ток.

Теперь у нас на очереди схема дифференциального усилителя. Что это вообще такое? А это такое устройство, напряжение на выходе которого пропорционально разности напряжений на входах. Вот схема:

Дифференциальный усилитель на операционном усилителе.

Давайте разбираться! Подадим на вход 1 напряжение U_1, а на вход 2 – U_2. Тогда на неинвертирующем входе будет напряжение:

U_+ = U_2\frac{R_2}{R_1 + R_2}

На инвертирующем входе будет точно такое же значение напряжения. Запишем выражения для тока , протекающего по цепи выход – R_2 R_1 – вход 1:

I = \frac{U_-\medspace-\medspace U_1}{R_1} = \frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_1}{R_1 + R_2}

Из этих выражений легко получаем значение выходного напряжения:

U_{вых} = \frac{R_2}{R_1}\medspace (U_2\medspace-\medspace U_1)

Получаем дифференциальный усилитель 🙂 Напряжение на выходе пропорционально разности напряжений на его входах.

Ну и еще одну схему давайте сегодня рассмотрим – так называемый суммирующий усилитель. Его работа заключается в том, что напряжение на выходе равно сумме напряжений на входе. Как это реализовать? Да очень просто:

Схема Суммирующего усилителя.

На неинвертирующем входе у нас U_+ = 0, значит и U_- = 0. Все как и в предыдущих схемах. Снова запишем выражение для протекающего тока:

\frac{U_{вых}\medspace-\medspace U_-}{R} = -(\frac{U_1}{R}+\frac{U_2}{R}+\frac{U_3}{R})

Вот и получаем: U_{вых} = -(U_1 + U_2 + U_3). Получили суммирование? Получили! Значит все правильно, суммирующий усилитель суммирует 🙂

Итак, мы рассмотрели ряд практических схем на операционном усилителе, и на этом и заканчиваем сегодняшнее обсуждение, до новых статей!

Поделиться!

Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments

Присоединяйтесь!

Profile Profile Profile Profile Profile
Vkontakte
Twitter

Язык сайта

Август 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

© 2013-2020 MicroTechnics.ru