Функциональные элементы на операционном усилителе

1. Функциональные элементы на операционном усилителе

Курс «Электроника и информационно-измерительная техника»
Лектор: Зализный Д.И.
Лекция 10
Функциональные элементы на
операционном усилителе

2. Операционный усилитель

3.

Корпуса микросхем операционных усилителей

4.

Условные обозначения операционного усилителя
Питание
Инвертирующий
вход
+15 В
Выход
+15 В
DA
DA
U1
U вых
U2
Неинвертирующий
вход
-15 В
U1
U вых
U2
-15 В

5.

Uвых kоу U 2 U1
U 2 U1 0
kоу
У реального операционного усилителя:
kоу 105...106

6. Инвертирующий усилитель

7.

Инвертирующий усилитель
R2
R1
Е
DA
U вх
U вх.max
U вых
U нас
Коэффициент усиления
U вых
R2
k ус
U вх
R1

8.

Передаточная характеристика инвертирующего усилителя
Епит
U вх.max
U вых
U нас
U вх.max U вх
U вых
U нас
Епит
Коэффициент усиления
U вых
R2
k ус
U вх
R1

9.

Осциллограммы работы инвертирующего усилителя
U вх
t
U вых
t

10. Неинвертирующий усилитель

11.

R2
R1
DA
U вх.m
U вых
U вх
Коэффициент усиления
U вых
k ус
U вх
U1
I1
R1
U1 U вых
I2
R2
U1 U 2 U вх

12.

U вых
Передаточная характеристика неинвертирующего усилителя
Епит U вых
U нас
U вх.max
U вх.max
U нас
Епит
Коэффициент усиления
U вых
R2
k ус
1
U вх
R1
U вх

13.

Осциллограммы работы неинвертирующего усилителя
U вх
t
U вых
t

14. Инструментальный усилитель

15.

R2
DA1
U вх1
R2
R1
R2
R2
DA3
U вых
R2
R2
DA2
U вх2
U вых
R2
U вх1 U вх2
R1

16.

Микросхема AD620

17. Частотные фильтры на операционном усилителе

18.

Частотные фильтры
Фильтр низких частот
Фильтр высоких частот
Полосовой фильтр

19.

Фильтр низких частот
R2
С
R1
U вх
DA
U вых

20.

Схема замещения фильтра
z 2 j
z1 j
U вх
DA
U вых

21.

Передаточная функция
1
R2
j C
1
R2
U вых j
z 2 j
j C
W j
U вх j
z1 j
R1
R2
1
1
k ус
R1 1 j R2 C
1 j T

22.

Модуль передаточной функции
W j
Re W j Im W j
2
2

23.

W j
k ус 1 j T
1 j T 1 j T
k ус
1 T
2
2
j
k ус T
1 2 T 2
Re W j
Im W j
k ус
1 2 T 2
k ус T
1 T
2
2
k ус 1 j T
1 j T
2
2
2
k ус 1 j T
1 T
2
2

24.

Модуль передаточной функции
W j
1
2
T
k ус 1 2 T 2
2
k ус
2
1
2
T
2 2
k ус 2 T 2
2
1
2 2
2
T
k ус
1
2
T 2
2 2

25.

Амплитудо-частотная характеристика фильтра низких частот
W j
k ус
1
ср
T

26.

Фильтр высоких частот
R3
R2
DA
U вых
С
U вх
R1
U2

27.

Передаточная функция
R3
1 U 2 j
k ус U 2 j
U вых j R2
W j
U вх j
U вх j
U вх j
k ус
R1
U вх j
1
R1
j C
U вх j
j R1 C
j T
k ус
k ус
1 j R1 C
1 j T

28.

W j
k ус j T 1 j T
1 j T 1 j T
k ус 2 T 2
1 T
2
2
j
k ус T
1 2 T 2
Re W j
k ус 2 T 2
Im W j
k ус T
1 2 T 2
1 2 T 2
k ус 2 T 2 j k ус T
1 T
2
2

29.

Модуль передаточной функции
k ус T
2
W j
k ус
2
4
k ус 2 T 2
2
4
1 T 1 T
T 1 T
k T
1 T
1 T
2
2
2 2
2
2
2 2
2
2
ус
2
2 2
2
2

30.

Амплитудо-частотная характеристика фильтра высоких частот
W j
k ус
1
ср
T

31. Компаратор на операционном усилителе

32.

Компаратор
U вых
+15 В
DA
U вх
U вых
U оп
Насыщение
-15 В

33.

Логические уравнения
Uвх Uоп Uвых Uнасыщения
Uвх Uоп Uвых Uнасыщения
U вх U оп неопределённость

34.

Передаточная характеристика компаратора
U вых
В
Насыщение
U оп
U вых
Насыщение
U вх

35.

Осциллограммы работы компаратора
U оп
U вх
t
U вых
U нас
t
U нас

36. Триггер Шмидта на операционном усилителе

37.

Триггер Шмидта
R2
U2
+15 В
R1
U оп
U вх
DA
-15 В
U вых

38.

Схема замещения
R1
U 2 R2
U оп
U вых
R2
R1
U2
U оп
U вых
R1 R2
R1 R2
Логические уравнения
U вых U насыщения U 2 U сраб
U вых U насыщения U 2 U возв

39.

Логические уравнения работы триггера Шмидта
Uвх Uсраб Uвых Uнасыщения
Uвх Uвозв Uвых Uнасыщения

40.

Передаточная характеристика триггера Шмидта
Uвых
Uнас
U вх
U возв
U нас
Uоп U сраб
U г
Анимация