Что это означает в треугольнике с надписью DA1?
ЗЫ эта схема работать не будет, ибо входы ОУ потребляют некоторый постоянный ток. А у вас все входы сидят на конденсаторах. Как только они зарядятся, работа прекратится.
Анатолий КалюжныйОракул (51739) 7 лет назад
Если усилитель переменного тока, то может и работать.
Сергей КольченкоИскусственный Интеллект (173860) 7 лет назад
Уйню не пори. Элементы смещения находятся внутри микросхемы. Так что схема успешно работает.
Sargis Оракул (78054) в режиме постоянного тока (отсутствие сигнала) входы находяться в воздухе, на выходе получиться постоянный уровень, который определяеться разностья ошибки между входамы (1-10 мВ), умноженное коэф усиления, так как нету обратной связи по постоянному току
Остальные ответы
Усилитель (направление передачи сигнала указывает вершина треугольника )
Так обозначаются микросхемы аналогового типа.
Судя по схеме включения — микросхема TDA2003 тут стоит.
Так обозначаются на принципиальных схемах аналоговые микросхемы.
значит АНАЛОГОВАЯ микросхема
DA как правило это Операционный усилитель, или как уже было сквзанно выше -аналоговая микросхема, буква А это и показывает. Цифровые микрухи обычно обозначают или просто D или DD, в любом случае D-digital-цифровая
нерабочая схема — в режиме постоянного тока (отсутствие сигнала) входы находяться в воздухе, на выходе получиться постоянный уровень, который определяеться разностья ошибки между входамы (величина приводиться в даташитах 1-10 мВ), умноженное коэф усиления операционника (порядка несколько десятки тысяч), так как нету обратной связи по постоянному току
разумееться, все это относиться к операционникам, а не спец микросхемам-усилителям звука, там все это организовано внутренними связамы
Блок питания для радиолюбителя
Вниманию радиолюбителей представляется разработка блока питания для домашней лаборатории. Достоинство данного БП в том, что не нужны дополнительные обмотки на силовом трансформаторе. Микросхема DA1 работает с однополярным питанием. Выходное напряжение плавно регулируется от 0 до 30в. Блок питания имеет плавную регулировку ограничения по току. Схемотехническое решение несложно и данный блок питания может изготовить начинающий радиолюбитель. Выпрямленное напряжение +38В, после конденсатора С1, подается на регулирующий транзистор VT2 и транзистор VT1. На транзисторе VT1, диоде VD2, конденсаторе С2 и резисторах R1, R2, R3 собран стабилизатор, который используется для питания микросхемы DA1. Диод VD2 представляет собой трехвыводной, регулируемый, параллельный стабилизатор напряжения. На выходе стабилизатора, резистором R2 устанавливается напряжение +6,5 вольт, т. к. предельное питающее напряжение микросхемы DA1 VDD = 8 вольт. На операционном усилителе DA1.1 TLC2272 собрана регулирующая часть напряжения блока питания. Резистором R14 регулируется выходное напряжение блока питания. На один из контактов резистора R14 подается опорное напряжение, равное 2,5 вольта. Точность данного напряжения, в небольших пределах, устанавливается подбором резистора R9. Через резистор R15, регулируемое резистором R14, напряжение подается на вход 3 операционного усилителя DA1.1. Через данный операционный усилитель производится обработка выходного напряжения блока питания. Резистором R11 регулируется верхний предел выходного напряжения. Как уже говорилось, микросхема DA1 питается однополярным напряжением 6,5В. И, тем не менее, на выходе блока питания удалось получить выходное напряжение равное 0 в. На микросхеме DA1.2 построен узел защиты блока питания по току и от КЗ. Таких схемотехнических решений узлов защиты было описано множество в различной РЛ литературе и поэтому подробно не рассматривается. В авторском варианте ток можно регулировать от 0 до 3А. Цепочка R10 и VD4 используется как индикатор перегрузки по току и КЗ. Принципиальная схема блока питания показана на рис.1. Налаживание блока питания начинают с подачи напряжения +37…38 В. На конденсатор С1. С помощью резистора R2 выставляют на коллекторе VT1 напряжение +6,5В. Микросхему DA1 в панельку не вставляют. После того, как выходное напряжение на ножке 8 панельки DA1 установлено +6,5В, выключают питание и вставляют в панельку микросхему. После включают питание и, если напряжение на ножке 8 DA1 отличается от +6,5В, производят его подстройку. Резистор R14 должен быть выведен на 0, т.е. в нижнее по схеме положение. После того, как напряжение питания микросхемы установлено, устанавливают опорное напряжение +2,5В на верхнем выводе переменного резистора R14. Если оно отличается от указанного в схеме, подбирают резистор R9. После этого резистор R14 переводят в верхнее положение и подстроечным резистором R11 устанавливают верхний предел выходного напряжения +30В. Выходное нижнее напряжение без резистора R16 равно 3,3 мВ, что не сказывается на показании цифрового индикатора и показания равны 0в. Если между ножками 1 и 2 микросхемы DA1.1 включить резистор 1,3МОм., то нижний предел выходного напряжения уменьшится до 0,3 мВ. Контактные площадки для резистора R16 в печатной плате предусмотрены. Затем подключают реостатное сопротивление в нагрузку и проверяют параметры узла защиты. При необходимости подбирают резисторы R6 и R8.
В данной конструкции можно использовать следующие компоненты. VD2, VD3 — KPU2EH19, вместо транзистора VT2 TIP147 можно использовать отечественный транзистор КТ825, VT3 – BD139, BD140, VT1 – любой кремневый малой или средней мощности транзистор с напряжением Uк не менее 50в. Подстроечные резисторы R2 и R11 из серии СП5. Силовой трансформатор можно применить на мощность 100 … 160Вт. Резистор R16 с характеристикой ТК не хуже 30 ppm/ Со и должен быть, либо проволочного, либо металло-фольгированного типа. Блок питания собран на печатной плате размером 85 x 65 мм. Узел опорного напряжения на VD3 можно заменить узлом на микросхеме TLE2425 – 2,5v. Входное напряжение данной микросхемы может варьироваться от 4 до 40в. Выходное напряжение стабильно – 2.5в. Во время настройки вместо микросхемы TLC2272 экспериментально была применена микросхема TLC2262. Все параметры остались равными заданным, отклонений режимов не наблюдалось.
При испытаниях данной конструкции на питание микросхемы подавалось не 6,5 В, а 5 В. При этом резистор R9 = 1,6к. Узел питания микросхемы был заменен узлом, показанным на рис.5. Если микросхема TLC2272 не в корпусе DIP-8, а SOIC-8, то можно поступить следующим образом, не переделывая печатной платы. Из изолированного материала готовится подложка — прямоугольник, размером 20 х 5 мм. На данный прямоугольник, клеем «МОМЕНТ», приклеивается «лапками к верху», т.е. вверх ногами, микросхема. Расположение микросхемы на подложке показано на рис.6. После чего, получившийся «бутерброд» приклеивают, все тем же клеем, на обратной стороне печатной платы, предварительно удалив панельку DIP-8 (если она впаивалась). Подложку с микросхемой приклеивают, располагая равномерно между контактными площадками микросхемы на печатной плате. Ножка 1 микросхемы должна быть напротив контактной площадки, принадлежащей ножке 1 микросхемы DA1, или сдвинута чуть ниже. После этой операции, с помощью гибких проводников и паяльника соединяем ножки микросхемы и контактные площадки на печатной плате. Радиолюбителями было собрано несколько экземпляров данных блоков питания. Все они начинали работать сразу и показали заданные результаты. При разработке конструкции учитывалась не дорогая база деталей, минимум деталей, простота в налаживании и обращении, а так же выходные параметры, наиболее приемлемые среди радиолюбителей.
Da1 на схеме что это
Свинтенок В. А.
Ограничения, накладываемые типом микросхемы буфера DA2 на нелинейные искажения входного каскада DA1
Как видно из Таблицы 41 на коэффициент гармоник оказывает влияние и тип микросхемы, используемой в качестве буферного каскада DA2. Одна из основных функций буфера DA2 изолировать выход микросхемы DA1 от последующих цепей схемы и обеспечить необходимую мощность для управления напряжением питания микросхемы DA1. Помимо этого буфер DA2 влияет и на максимальное выходное напряжение микросхемы DA1, в связи с чем, предпочтительно в буферном каскаде DA2 использовать микросхему с высоким напряжением питания
Определенные требования накладывают на выбор микросхемы буфера DA 2 и ее собственные нелинейные искажения и характер спектра. Гармоники спектра искажений с выхода буфера DA 2 проникают через цепи питания на выход микросхемы DA 1. Усредненное значение коэффициент ослабления пульсаций по цепям питания для большинства рассматриваемых здесь микросхем находится в области 60дБ на частоте 10кГц – 20кГц, и с ростом частоты еще более уменьшается. Одни составляющие спектра гармоник могут складываться другие вычитаться с собственными составляющими гармониками спектра микросхемы DA 1, создавая тем самым при определенных условиях некоторую разнообразность и непредсказуемость спектра гармоник на выходе схемы. В связи с чем, возникает необходимость дать оценку и критерий с целью максимально возможной минимизации этого влияния. И так рассмотрим далее серию экспериментов, показывающих влияние на Кг микросхемы DA 1 собственных искажений буфера на примере двух типов микросхем.
В вышеприведенных экспериментах в качестве буферного каскада в основном использовалась микросхема AD811 при входном напряжении два вольта. Рассмотрим поведение этой микросхемы при больших напряжениях на входе схемы и сопоставим ее поведение с буферным каскадом, выполненным на микросхеме LME 49710. Амплитудные характеристики входного каскада DA 1 на ОУ LME 49710 при сопротивлении резистора на входе ОУ 0 и 15кОм и с буферным каскадом на микросхеме AD811 представлены на Рис.117 кривыми красного цвета: « R вх=0 Буфер1» и « R вх=15к Буфер1».
Из поведения этих кривых графика видно, что расхождение кривых увеличивается по мере роста амплитуды входного напряжения примерно с двух в начале и до пяти раз в конце графика. Коэффициент гармоник буфера DA2, его амплитудная характеристика, приведена здесь же на Рис.117 кривой голубого цвета. При сопоставлении кривых графика видно также, что наклон кривых «Rвх=15к Буфер1» и «AD811» начиная где-то с четырех вольт практически одинаков. Это и выше сказанное позволяет предположить, что амплитуды гармоник микросхемы AD811 оказывают влияние на коэффициент гармоник входного каскада DA1. С целью обоснования этого предположения на том же графике представлены и амплитудные характеристики того же входного каскада DA1, но с буфером DA2 на микросхеме LME49710 (кривые сиреневого цвета). Как будет показано в одном из последующих экспериментов коэффициент гармоник буфера DA2 на микросхеме LME49710 существенно ниже, чем на микросхеме AD811 в связи с чем, его гармоники на этой микросхеме будут существенно меньше влиять на искажения входного каскада DA1
Из поведения кривых графика « R вх=0 Буфер1» и « R вх=0 Буфер2» видно, что они совпадают практически во всем диапазоне входных напряжений, а вот кривые « R вх=15к Буфер1» и « R вх=15к Буфер2» совпадают только в начальной точке (два вольта). Это говорит о том, что при входном напряжении до двух вольт спектр гармоник буфера DA 2 на микросхеме AD811 слабо влияет на искажения входного каскада DA 1, а вот при 4 вольтах и более это влияние уже ощутимо. Из этого экспериментального факта можно задать верхнюю границу значения Кг для буферного каскада DA 2, то есть сформулировать критерий его выбора: Кг буфера не должен превышать значения начальной точки кривой «AD811» (Кг = 0,0005%).
В соответствии с ниже приведенными экспериментальными данными, коэффициент ослабления пульсаций по питанию (Косп) для данной микросхемы на частоте 10кГц и при сопротивлении резистора на входе каскада DA 1 R вх = 0 равен Косп = -67дБ. С учетом этого значения коэффициента ослабления пульсаций по питанию, выше приведенного значения величины коэффициента гармоник Кг буферного каскада, и при некотором ослаблении его «жесткости», критерий можно представить в следующем виде:
Это соотношение является наиболее «жестким» по отношению к типу микросхем, так как оно получено для ОУ входящего в группу микросхем показывающих наилучшие результаты работы в этом включении. При использовании во входном каскаде иных микросхем с большими собственными искажениями этот критерий может быть снижен (где-то пропорционально увеличению Кг).
Из всего вышесказанного видно, что требования на линейность буферного каскада DA2 при наличии резистора на входе микросхемы DA1 существенно выше. Возможно, этот факт объясняется тем, что при наличии резистора на входе микросхемы у нее снижается Косп. С целью проверки этого предположения был проведен следующий эксперимент. Тестовый сигнал с генератора (10кГц) подавался непосредственно на вход микросхемы DA2, а вход (неинвертирующий) каскада DA1 соединялся с общим проводом непосредственно или через резистор сопротивлением 15кОм. Спектр, снятый таким образом с выхода микросхемы DA1 и при выходном напряжении генератора 4 вольта, приведен на Рис.118, причем кривая спектра белого цвета соответствует сопротивлению резистора на входе каскада DA1 Rвх = 0.
В этом эксперименте: амплитуда первой гармоники генератора при четырех вольтах соответствует значению – -27,5дБ; амплитуда первой гармоники на выходе микросхемы DA 1 при R вх = 0 – -94,6дБ, а при R вх = 15кОм – -81,3дБ. Исходя из этих данных Косп = -67дБ при R вх = 0 и Косп = -54дБ при R вх = 15кОм, уменьшение Косп при включении резистора на входе микросхемы DA 1 около 13дБ.
Рассмотрим далее, как влияет выходное сопротивление буферного каскада DA 2 ( AD 811) на коэффициент гармоник микросхемы DA 1. С этой целью был проведен эксперимент, результаты которого представлены на Рис.119. В этом эксперименте в качестве ОУ DA 1 использовалась микросхема LME 49860 при входном напряжении 2 вольта, сопротивления в цепях ее питания R п = 9кОм. В процессе эксперимента на выходе микросхемы DA 2 включались резисторы соответственно с сопротивлениями 1Ом, 10Ом и 100Ом. Значение выходного сопротивления микросхемы в начальной точке выбрано условно.
Как видно из кривых графиков Рис.119 выходное сопротивление микросхемы DA2 начинает оказывать влияние на коэффициент гармоник входного каскада со значения 10Ом и это влияние так же более сильное при наличии сопротивления на входе микросхемы DA1
Влияние источников питания на Кг выходного сигнала
В схеме используются два симметричных источника питания, один из них формирует напряжение питания микросхемы DA 1, второй – буферного каскада DA 2.
Источник питания, формирующий напряжение питания испытуемой микросхемы DA 1 в тоже время обеспечивает работоспособность и генераторов тока ГТ. Таким образом, в схеме существуют три ограничения, влияющие на максимальное выходное напряжение испытуемой микросхемы DA 1 – напряжение питания испытуемой микросхемы DA 1, напряжение и����точников Еп и напряжение питания микросхемы DA 2.
Рассмотрим далее первое из них. Как показали эксперименты, изменение напряжения питания между ножками микросхемы DA 1 с 26 вольт до 32 вольт слабо влияет на искажения выходного сигнала большинства микросхем. С другой стороны отслеживание синфазным сигналом напряжений питания микросхемы DA 1 позволяет и при низких их значениях существенно повысить максимальное выходное напряжение сигнала на ее выходе. В связи с чем, ограничения на максимальное выходное напряжение будут накладывать в основном два остальных фактора: это Еп с генераторами тока ГТ и напряжение питания буферного каскада DA 2. Поскольку в экспериментах есть микросхемы и с пониженным напряжением питания то с целью удобства (без перестройки схемы) и с учетом вышесказанного напряжение питания микросхемы DA 1 было выбрано равным 27 вольтам (+/- 13,5 вольта).
Чтобы оценить влияние напряжения источников питания Еп на коэффициент гармоник микросхемы DA 1, был проведен эксперимент при пониженном входном напряжении. На графике Рис.120 приведены результаты этого эксперимента с микросхемой LME 49860 при входном напряжении два вольта, при сопротивлении резистора на входе микросхемы 0 и 15кОм и с буферным каскадом DA 2 на микросхеме AD811.
Как видно из кривых графика изменение коэффициента гармоник вплоть до напряжения 20 вольт практически небольшое, что говорит о весьма слабой зависимости Кг от напряжения питания Еп. Ниже двадцати вольт наблюдается резкий рост искажений и существенное ухудшение характера спектра гармоник выходного сигнала. Он становиться «жестким», «длинным» и слабо затухающим. Здесь, как и в ряде, последующих экспериментах этот резкий рост искажений вызван ограничениями, возникающими в генераторах тока ГТ, то есть, связан с величиной напряжения источников Еп.
Напряжение второго источника питания ограничивается максимально допустимым напряжением питания используемой в качестве буферного каскада микросхемы DA2. При использовании микросхемы AD811 в качестве буферного каскада напряжения источников питания не должны превышать значения +/-18 вольт. Это значение напряжения и было принято во всех экспериментах с этой микросхемой.
Далее на Рис.121 приведены амплитудные характеристики для двух микросхем OP275 и LME49860 с буферным каскадом на микросхеме AD811. Здесь напряжение источников питания Еп было равно +/-25в.
Как видно из кривых графика до напряжения 6 вольт наблюдается «естественный» рост коэффициента гармоник, вызванный как ростом входного напряжения, так и влиянием собственных искажений буферного каскада (только для входного каскада DA1 на ОУ LME49860). А вот далее, начиная с шести вольт, наблюдается довольно резкий рост искажений. Такому характеру поведения коэффициента гармоник соответствует и соответствующий характер поведения спектра: до 6 вольт спектр искажений прекрасный и содержит 2 – 3 гармоники, выше 6 вольт – он «жесткий», длинный и слабо затухающий. И в этом эксперименте резкий рост искажений вызван ограничениями, возникающими в генераторах тока ГТ, то есть величиной напряжения источников Еп.
Еще одна амплитудная характеристика для входного каскада DA1 на ОУ LME49710, но с буферным каскадом на микросхеме LME49710 приведена на Рис.122. Здесь же показана и амплитудная характеристика буферного каскада на микросхеме LME49710. Условия эксперимента здесь несколько иные: напряжение источников питания Еп повышены до +/-30 вольт, исключены шунтирующие резисторы Rп. В данном эксперименте амплитудная характеристика входного каскада DA1 снималась при двух напряжениях питания +/-6,7 вольта и +/-13,5 вольта
Из всего здесь вышесказанного следует отметить и следующее, что указанные выше свойства схем с «ПлаНаП» позволяют использовать в ее входных каскадах (DA1) микросхемы с низкими напряжениями питания, и при этом обрабатывать с высокой линейностью входные сигналы с напряжением, существенно превышающими их предельно-допустимые значения
Влияние рассогласования амплитуд входного напряжения и напряжения в цепи питания на коэффициент гармоник микросхемы DA1
При рассмотрении влияния корректирующей цепочки R3С3 в области высоких частот на коэффициент гармоник на выходе микросхемы DA1 была дана количественная оценка допустимого фазового рассогласования между входным напряжением и напряжением, действующим в цепях ее питания. Здесь, далее, рассмотрим и оценим влияние значения амплитудного рассогласования между этими сигналами на коэффициент гармоник микросхемы DA1
С этой целью был проведен следующий эксперимент, результаты которого в графическом виде представлены на Рис.123. В этом эксперименте в небольших пределах, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения изменялся коэффициент передачи буферного каскада DA2 (LME49710). Эти отклонения коэффициента передачи показаны на графике Рис.123 в сторону увеличения символом «+К», а в сторону уменьшения символом «-К» и приводятся в относительных единицах (в процентах). Входное напряжение в этом эксперименте 4 вольта, сопротивление на входе микросхемы DA1 (LME49860) 0 и 15кОм. Остальные условия те же что и в предыдущем эксперименте
Рассмотрим кривые графика. Из кривых графика Рис.123 видно, что и здесь наблюдается резкий рост коэффициента гармоник при наличии резистора на входе микросхемы DA1 на изменение коэффициента передачи буферного каскада DA2. Существенный рост коэффициента гармоник при сопротивлении 15кОм на входе микросхемы DA1 наблюдается при отклонении коэффициента передачи буферного каскада DA2, где то на 4 процента. Если принять за норму увеличение коэффициента гармоник на выходе микросхемы DA1 при Rвх = 15кОм в два – три раза, то, как видно из кривых графика, относительное отклонение коэффициента передачи буферного каскада DA2 не должно превышать шести – семи процентов. Кроме того, на кривой «Rвх=15к (+К)» графика наблюдается и экстремальная точка – минимум коэффициента гармоник. В этой области с центром в точке 3,5% наблюдается частичная взаимная компенсация различных составляющих искажений наблюдающихся в схеме. Это явление может быть использовано с целью достижения минимальных искажений в схеме, однако оно индивидуально к типу микросхемы и зависит от экземпляра микросхемы, типа микросхемы используемой в буфере, температуры, «прогрева» и режима их работы.
Сводная таблица параметров микросхем в режиме «ПлаНаП»
И так наиболее важные характеристики схемы с «ПлаНаП» рассмотрены. Некоторые из характеристик будут исследованы в последующих схемах, а далее рассмотрим поведение иных микросхем в этой схеме включения. Исходя из ранее полученных предварительных результатов, дальнейшие эксперименты были проведены при следующих условиях: напряжение питания микросхемы DA 1 27 вольт (+/- 13,5в), напряжение питания источников Еп = +/-25 вольт, микросхемы DA 2 (AD811) — +/-18в, емкость корректирующего конденсатора С3 = 120пФ, в симметричном режиме – 360пФ, сопротивление нагрузки микросхемы DA 1 2,5кОм. Увеличение емкости корректирующего конденсатора С3 в «симметричном» режиме, как показал эксперимент, обусловлено тем, что с рядом микросхем в этом режиме схема работает менее устойчиво. Эксперименты проводились на той же установке, в тех же условиях, режимах, входных напряжений, что и в первой, второй част��х статьи. Поскольку «входные» искажения микросхемы DA 1 здесь существенно меньше на входах использовались резисторы только с одним номиналом сопротивления 15кОм. Интегрирующая цепочка на входе микросхемы DA 1 в этих экспериментах не использовалась.
Ниже, в Таблице 44 приведены результаты соответствующих экспериментов. Напомню значения сопротивлений резисторов в различных режимах неинвертирующего включения ОУ: R 1 = R 2 = 0; R 1 = 15кОм и R 2 = 0 в асимметричном режиме и R 1 = R 2 = 15кОм – в симметричном режиме. Значения входных напряжений используемых в соответствующих экспериментах приведены в таблице.
Операционные усилители. Часть 4: Активный детектор. Умножение и деление на ОУ. Источники питания. Усилители мощности
В предыдущей публикации цикла мы разобрались, как работают составные части ПИД-регулятора, научились производить операции сложения и вычитания, находить производную и интеграл по времени.
В данной публикации цикла мы научимся с помощью ОУ производить операции деления и умножения, находить модуль, определять знак, сравнивать числа и находить наибольшее из них. Для этого мы разберём работу ряда схем на ОУ с «обвязкой» из транзисторов и диодов.
Публикация содержит большое количество схем, работа большинства которых понятна без подробных объяснений, диаграмм и графиков. Часть решений дана для информации: они служат основой для специализированных микросхем и в «чистом виде» в современной разработке уже не применяются.
Для тех, кто присоединился недавно, сообщаю, что это четвёртая из семи публикаций цикла. Содержание публикаций со ссылками на них находится в конце статьи.
На КДПВ к компании операционных усилителей К140УД708, К140УД1408 и К574УД2Б добавлен малошумящий двухканальный ОУ К157УД2 – советский аналог LM301.
Активный детектор
Детектор (однополупериодный выпрямитель) предназначен для передачи на выход сигналов только одной полярности. При подаче на вход детектора сигнала другой полярности, на выходе детектора устанавливается уровень 0 В.
Классическая схема активного детектора на ОУ приведена на рисунке ниже:
Схема при подаче на выход положительных значений входного сигнала (Uвх > 0) ведёт себя как повторитель. Нелинейность вольтамперной характеристики диода и величина прямого падения напряжения Uпр компенсируются ООС. При Uвх < 0, Uвых = 0 В.
Существенным недостатком схемы является переход DA1 в режим насыщения при подаче на вход отрицательного напряжения: это приводит к искажениям выходного сигнала при переходах нуля входным сигналом.
Усовершенствованная схема активного детектора на ОУ при отрицательных значениях входного сигнала ведёт себя как инвертирующий повторитель. При положительных значениях входного сигнала за счёт обратной связи через диод VD2 на выходе левого по схеме ОУ устанавливается напряжение, равное 2Uпр.
Активный пиковый детектор
Активный пиковый детектор служит для нахождения наибольшего значения входного сигнала:
Когда напряжение на входе схемы больше, чем на конденсаторе C1, диод VD1 открывается, и напряжения на входе детектора и на конденсаторе C1 выравниваются. Сброс хранящегося в C1 значения производится замыканием ключа S1.
Активный ограничитель сигнала
Схема активного ограничителя сигнала на ОУ приведена ниже:
Напряжение Uвых на выходе схемы не может превышать значение Uогр: при значениях Uвх < Uогр входное напряжение Uвх подаётся на неинвертирующий вход повторителя DA2. При Uвх > Uогр напряжение на выходе DA1 открывает диод VD1, DA1 начинает работать как повторитель, напряжение на выходе DA2 Uвых = Uогр.
Нахождение абсолютного значения напряжения сигнала
Абсолютное значение (модуль) напряжения входного сигнала находят с помощью активного двухполупериодного выпрямителя на двух ОУ:
При отрицательном значении входного напряжения диод VD1 открыт и положительное напряжение с выхода DA1 поступает на неинвертирующий вход DA2:
При положительном значении входного напряжения открыт диод VD2 и отрицательное напряжение с выхода DA1 поступает на инвертирующий вход DA2:
При равенстве сопротивлений всех резисторов в схеме получаем:
Умножение и деление аналоговых сигналов
Иногда при обработке сигналов их требуется перемножить или поделить. В аналоговых вычислительных устройствах умножение и деление производят с помощью логарифмических преобразователей.
Перед началом логарифмического преобразования нам нужно выделить модуль, допустим, с помощью активного двухполупериодного выпрямителя, и определить знак, например, с помощью компаратора.
Затем всё как на старой доброй логарифмической линейке: произведение абсолютных значений (модулей) аналоговых сигналов равно сумме их логарифмов, а частное – разности, возведение в квадрат тождественно умножению логарифмического значения на два, а взять квадратный корень можно, уменьшив логарифм в два раза.
Сумму и разность логарифмов можно получить с помощью суммирующего и разностного звеньев, описанных в предыдущей публикации. Умножить на коэффициент можно с помощью пропорционального звена (см. первую и вторую части цикла) для K > 1 или делителя напряжения для 1 > K > 0.
Преобразовать линейное значение сигнала в логарифмическое можно с помощью логарифмического преобразователя. Схема логарифмического преобразователя, приведённого ниже, корректно работает с положительными значениями входного сигнала:
В цепи обратной связи можно использовать диод, но применение транзистора вместо диода даёт существенный выигрыш в плане температурной стабильности.
Обратное преобразование, из логарифмического представления в линейное, производит схема экспоненциального преобразователя, приведённая ниже:
По мере развития вычислительной мощности цифровых устройств тема аналогового умножения, деления и вычисления интеграла и производной по времени становится всё менее и менее актуальной. Тем не менее, специализированные микросхемы перемножителей напряжений по-прежнему выпускаются промышленностью.
Хорошо и обстоятельно тема умножения и деления с помощью ОУ разобрана в [3] в разделе «11.8 Аналоговые схемы умножения» на стр. 160 – 167. Математический аппарат подробно разобран в [1] в разделе «4.5 Перемножители напряжений» на стр. 126 – 132. Пример использования логарифмических преобразователей в качестве усилителя, управляемого напряжением, приведен на стр. 182 [4].
Необходимо заострить внимание на том, что передаточная характеристика логарифмических и экспоненциальных преобразователей на ОУ имеет сильную зависимость от температуры. Для поддержания постоянства параметров этих схем требуется температурная компенсация. Образец схемы логарифмического преобразователя с температурной компенсацией приведен на рис. 4.94 п на стр. 271 [2].
Компаратор на ОУ. Триггер Шмитта
Компаратор позволяет сравнить напряжение входного сигнала с опорным напряжением. Схема компаратора представляет собой ОУ без ООС. Опорное напряжение на приведённой ниже схеме подаётся на неинвертирующий вход:
Если напряжение на инвертирующем входе больше опорного, на выходе появляется отрицательное напряжение насыщения. Если меньше, то – положительное.
Недостатком этой схемы является эффект «дробления фронтов»: шум, который появляется в момент переключения.
От «дробления фронтов» избавляются введением в схему компаратора небольшой положительной обратной связи (ПОС). Номинал резистора R1 – порядка 100 кОм. Схема обладает гистерезисом и называется «триггером Шмитта»:
Для формирования сигналов цифровых логических уровней на выход компаратора или триггера Шмитта подключают транзисторный ключ с открытым коллектором (стоком).
Компараторы и триггеры Шмитта, в том числе с однополярным питанием и с преобразованием уровней, выпускаются промышленностью в большом ассортименте. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы этих устройств.
Источник опорного напряжения
Операционные усилители в качестве источника опорного напряжения широко применялись до распространения специализированных микросхем линейных стабилизаторов типа LM317 или 78хх (79хх). На рисунке ниже приведена схема стабилизированного источника напряжения на ОУ:
Опорное напряжение Uоп со стабилитрона VD1 подаётся на неинвертирующий вход ОУ. На инвертирующий вход подаётся сигнал с делителя напряжения R2, R3. Если напряжение на инвертирующем входе больше Uоп, транзистор VT1 закрывается отрицательным напряжением на выходе ОУ. Когда напряжение на инвертирующем входе становится меньше Uоп, транзистор VT1 открывается.
В «динамике» схема работает как пропорциональный регулятор с колебательным переходным процессом. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы интегральных линейных стабилизаторов.
Источник тока
На схеме ниже изображён стабилизированный источник тока:
На регулирующий вход интегрального стабилизатора напряжения LM317 подаётся напряжение с выхода ОУ, обратно пропорциональное падению напряжения на резисторе R1. Поскольку напряжение на регулирующем входе микросхемы LM317 должно быть равно 1,25 В, то значение выходного тока считается по формуле:
Усилитель мощности
Усилители мощности с двухполярным питанием на основе ОУ были чрезвычайно популярны в конце прошлого века. В современной разработке превалируют интегральные усилители мощности на специализированных микросхемах.
На левой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с непосредственной разгрузкой по току. Выходные транзисторы включены без смещения на базах, т.е. работают в «классе B». Схема охвачена ООС. Характерные для этого режима работы искажения типа «ступенька» дополнительно компенсируются передачей на выход усилителя мощности сигналов непосредственно с выхода ОУ через резистор R3. Это происходит, когда выходные транзисторы ещё не открыты или находятся на нелинейном участке характеристики.
На правой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с косвенной разгрузкой по току. Выходные транзисторы работают в «классе AB», входным сигналом каскада служит падение напряжения на резисторах в цепях питания ОУ. Нелинейность схемы компенсируется ООС.
▍ От автора
В данной публикации предоставлен большой фактический объём сведений о схемах на ОУ с нелинейными элементами в цепях обратной связи.
Разработка усилителей мощности или источников питания на ОУ в современном мире может и не потребоваться, но знание того, что таится в недрах специализированных микросхем, ещё никому не помешало.
Из следующей публикации цикла мы узнаем, как реализовать на ОУ активный фильтр и генератор.
Данный цикл публикаций состоит из семи частей. Краткое содержание публикаций:
- Предпосылки появления ОУ. «Идеальный» операционный усилитель. Инвертирующий и неинвертирующий усилители, повторитель.
- Отличия «реального» ОУ от «идеального». Основные характеристики реального ОУ. Ограничения реального ОУ.
- Суммирующий усилитель. Разностный усилитель. Измерительный усилитель. Интегрирующее звено. Дифференцирующее звено. Схема выборки-хранения.
- Активный детектор. Активный пиковый детектор. Активный ограничитель сигнала. Логарифмический усилитель. Компаратор на ОУ. Источник опорного напряжения. Источник тока. Усилитель мощности. < — Вы тут
- Частотно-зависимая обратная связь в ОУ. Активные фильтры на ОУ. Генераторы сигналов на ОУ.
- Однополярное включение ОУ. Входные помехи, «развязки» и защиты входных цепей, экранирование.
- Операционные усилители на лампах.
▍ Использованные источники:
- Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988
- Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники. 2-изд. Мир, 1993
- Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 5-изд. Мир, 1982
- Шкритек. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. Мир, 1991