Электропитание
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Дифференциальный усилитель на ОУ с однополярным питанием – включениеРаспечатать: Дифференциальный усилитель на ОУ с однополярным питанием – включение

Дифференциальный усилитель на ОУ с однополярным питанием – включение



Начнем с терминов, чтобы было понятнее, о чем ниже пойдет речь.

Усилитель – это некий узел или даже целый прибор, который может увеличивать мощность проходящего через него электрического сигнала. Здесь не зря употреблено слово "мощность", так как есть и другие приборы, увеличивающие отдельные показатели тока – его силу или напряжение (например, трансформаторы), такие элементы нельзя назвать усилителями.

Дифференциальные усилители – это такой вид усилителей, у которых сигнал на выходе соответствует разности потенциалов на входах (чаще всего входов два, но очень редко применяются диф. усилители с одним входом, например, повторители) увеличенной на определенный коэффициент.

ОУ (аббревиатура от слов "операционный усилитель", в английском звучит как operational amplifier или OpAmp) – это подвид дифференциальных усилителей постоянного тока, отличающихся очень высоким коэффициентом усиления.

Обозначаются они в схемах так.

Обозначение в схемах операционного усилтеля

Или так

Обозначение в схемах операционного усилтеля

ОУ с однополярным питанием

Питание ОУ может быть двуполярным (у источника питания есть выход отрицательного потенциала, положительного и ноль) или однополярным (подается только положительный потенциал и ноль).

Однополярное питание ОУ намного проще в реализации современных схем, работающих на аккумуляторах или батареях.

К преимуществам однополярного питания ОУ можно отнести следующие:

1. Мощность потребления снижена (в сравнении с двуполярными);

2. Требуется использование только одного источника тока;

3. Имеется возможность построения эффективных схем для переносных устройств, питающихся от аккумуляторных батарей.

Именно поэтому большинство современных операционных усилителей рассчитаны на однополярное питание и работают фактически наполовину (например, семейство Rail to Rail).

Но из-за низкой точности и уменьшенного коэффициента усиления необходимо особое внимание уделять правильному подбору ОУ.

Ввиду большого ассортимента ОУ и их функциональных возможностей, процедура выбора готового усилителя под собственные нужды становится достаточно сложной. Помочь в этом может следующая схема от ведущего производителя STMicroelectronics.

Диаграмма производителя STMicroelectronics

Здесь GBR – это граничная частота, а Icc – это ток потребления. Для подбора готовых элементов от других производителей можно воспользоваться поиском прямых аналогов.

Включение ОУ с однополярным питанием в схемы

Ниже рассмотрим наиболее популярные реализации типовых задач ОУ.

Самая простая – включение ОУ в схемы, где входящий сигнал подается относительно земли.

Включение ОУ в схемы

Инвертирующий усилитель будет выглядеть следующим образом.

Инвертирующий усилитель

Выходной сигнал будет вычисляться по формуле

Формула расчёта выходного сигнала

Схема будет работать только при положительном Vin.

Ниже изображен ОУ со смещением, подаваемым на неинвертирующий вход.

ОУ со смещением

Более мощный неинвертирующий ОУ будет включаться так.

Неинвертирующий ОУ

Здесь коэф.усиления равен 10 (при условии, что R1 имеет номинал 910 кОм, R2 100 кОм, а R3 91 кОм, в качестве DA1 используется LM358). Расчет производится на основе формулы k=1+R1/R2.

Вариант дифференциального усилителя.

Дифференциальнный усилитель

Здесь коэффициент усиления рассчитывается по формуле 1+R4/R3.

При условии, что R1/R2 = R4/R3,

Uвых = (1 + R4/R3) · (Uвх1 – Uвх2).

Диф.усилитель с регулируемым коэффициентом (схема на трех ОУ).

Усилитель с регулируемым коэффициентом

Коэффициент усиления будет рассчитываться по формуле k=1+2·R1/R2, но для этого необходимы выполнить следующие условия:

  • Номинал сопротивления R1 и R3 должен быть одинаковым;
  • R5, R6, R7, R4 – тоже.

Выходной сигнал будет рассчитываться по формуле

Uвых = (1 + 2 · R1/R2) · (Uвх1 – Uвх2)


Дата публикации: 06.12.2017
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics