ЛЕСНАЯ АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Учебное пособие Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. <...> Ельцина В. Г. Важенин, Ю. В. Марков, Л. Л. Лесная АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Под общей редакцией В. Г. Важенина Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» Екатеринбург Издательство Уральского университета 2014 УДК 621.375:621.382 (075.8) ББК 32.846я73+32.85я73 О-23 Рецензенты: кафедра общепрофессиональных дисциплин технических специальностей Уральского технического института связи и информатики (зам. завкафедрой доц., канд. техн. наук Н. В. Будылдина); канд. физ.-мат. наук, доц. <...> Рассмотрены вопросы построения аналоговых устройств на операционных усилителях с резистивной и комплексной обратной связью. <...> Приводятся справочные данные по параметрам отечественных и зарубежных ОУ (прил. <...> УДК 621.375:621.382 (075.8) ББК 32.846я73+32.85я73 ISBN 978-5-7996-1314-3 © Уральский федеральный университет, 2014 Список основных сокращений АЧХ — амплитудно-частотная характеристика БТ — биполярный транзистор ДК — дифференциальный усилительный каскад ДУ — дифференциальный усилитель ИС — интегральная схема ИСН — источник стабильного напряжения ИСТ — источник стабильного тока КПД — коэффициент полезного действия ЛАЧХ — логарифмическая АЧХ МДМ — модулятор-демодулятор ОБ — общая база ОК — общий коллектор ООС — отрицательная обратная связь ОС — обратная связь ОУ — операционный усилитель ОЭ — общий эмиттер ПТ — полевой транзистор УА — усилитель амплитуды УН — усилитель напряжения УПТ — усилитель постоянного тока ФЧХ — фазочастотная характеристика ЭП — эмиттерный повторитель 3 1. <...> В настоящее время ОУ — усилитель постоянного тока с полосой пропускания в несколько мегагерц с непосредственной связью между каскадами (т. е. без разделительных <...>
Аналоговые_устройства_на_операционных_усилителях.pdf
УДК 621.375:621.382 (075.8)
ББК 32.846я73+32.85я73
О-23
Рецензенты:
кафедра общепрофессиональных дисциплин технических специальностей
Уральского технического института связи и информатики (зам. завкафедрой
доц., канд. техн. наук Н. В. Будылдина);
канд. физ.-мат. наук, доц. В. Б. Костоусов (начальник отдела Института
математики и механики УрО РАН).
Важенин, В. Г.
О-23 Аналоговые устройства на операционных усилителях : учебное пособие
/ В. Г. Важенин, Ю. В. Марков, Л. Л. Лесная ; под общ. ред. В. Г. Важенина.
— Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 107, [1] c.
ISBN 978-5-7996-1314-3
Представлен материал, необходимый для изучения операционных усилителей:
структура, элементы схемотехники, основные характеристики и параметры. Рассмотрены
вопросы построения аналоговых устройств на операционных усилителях
с резистивной и комплексной обратной связью. Приводятся справочные данные
по параметрам отечественных и зарубежных ОУ (прил. 1–4).
Может быть полезно для студентов, обучающихся по специальности «Радиоэлектронные
системы и комплексы», по направлениям «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи», «Конструирование и технология электронных
средств».
УДК 621.375:621.382 (075.8)
ББК 32.846я73+32.85я73
ISBN 978-5-7996-1314-3
© Уральский федеральный
университет, 2014
Стр.3
Оглавление
Список основных сокращений ......................................................................3
1. Операционные усилители ............................................................................5
1.1. Общие сведения об операционных усилителях ................................5
1.1.1. Общие вопросы .........................................................................5
1.1.2. Классификация ОУ ...................................................................6
1.1.3. Система обозначений ОУ .........................................................6
1.1.4. Условные графические обозначения ОУ .................................7
1.1.5. Конструктивное оформление интегральных ОУ .....................9
1.2. Структура ОУ .................................................................................... 11
1.3. Параметры и характеристики ОУ .................................................... 13
1.3.1. Понятие об идеальном ОУ ...................................................... 13
1.3.2. Статические параметры ОУ .................................................... 13
1.3.3. Динамические свойства ОУ .................................................... 19
1.4. Внутренние компоненты ОУ ........................................................... 26
1.4.1. Составные транзисторы .......................................................... 26
1.4.2. Источники стабильного тока .................................................. 27
1.4.3. Дифференциальный усилительный каскад ........................... 28
1.4.4. Защита входа от перегрузки .................................................... 31
1.4.5. Источники стабильного напряжения..................................... 31
1.4.6. Промежуточные и выходные каскады.................................... 32
1.5. Специализированные ОУ ................................................................ 32
1.5.1. Классификация ОУ ................................................................. 32
1.5.2. Операционные усилители общего назначения ...................... 33
1.5.3. Прецизионные (высокоточные) ОУ ....................................... 34
1.5.4. Быстродействующие ОУ ......................................................... 35
1.5.5. Микромощные и программируемые ОУ ................................ 36
1.5.6. Операционные усилители с высоким входным
сопротивлением (с малым входным током) ........................... 37
1.5.7. Многоканальные ОУ ............................................................... 37
1.5.8. Мощные и высоковольтные ОУ ............................................. 38
1.5.9. ОУ с управляемой проводимостью ......................................... 39
1.5.10. Операционные усилители с однополярным питанием ....... 40
1.6. Основные схемы включения ОУ с обратной связью ...................... 40
1.6.1. Неинвертирующее включение ОУ ......................................... 40
1.6.2. Инвертирующее включение ОУ ............................................. 41
2. Операционные усилители с резистивной обратной связью ........................ 43
2.1. Общие вопросы ................................................................................. 43
2.2. Инвертирующее включение ОУ ....................................................... 43
106
Стр.107
Оглавление
2.3. Неинвертирующее включение ОУ ................................................... 48
2.4. Суммирующие и вычитающие устройства на ОУ ............................ 50
2.5. Измерительные усилители на ОУ ..................................................... 52
2.6. Регулирование коэффициента передачи АУ .................................... 54
2.7. Расчет элементов схемы и выбор операционного усилителя .......... 55
3. Операционные усилители с комплексной обратной связью ....................... 59
3.1. Интегрирующий усилитель ............................................................. 59
3.1.1. Интегратор .............................................................................. 59
3.1.2. Реальный интегратор .............................................................. 63
3.1.3. Амплитудно-частотная характеристика реального
интегратора .............................................................................. 65
3.1.4. Схемы ограничения ................................................................ 67
3.1.5. Суммирующий интегратор ..................................................... 68
3.1.6. Интегратор-усилитель ............................................................ 69
3.1.7. Разностный интегратор........................................................... 69
3.1.8. Двойное интегрирование ........................................................ 70
3.2. Дифференцирующий усилитель ...................................................... 70
3.2.1. Дифференциатор ..................................................................... 73
3.2.2. Стабилизация дифференциатора ........................................... 74
3.2.3. Скорректированный дифференциатор
как частотный фильтр ............................................................ 75
3.2.4. Действие дифференциатора на некоторые типы сигналов ..... 75
3.2.5. Суммирующий дифференциатор ........................................... 78
3.2.6. Дифференциатор-усилитель................................................... 79
3.2.7. Разностный дифференциатор................................................. 80
Контрольные вопросы .................................................................................... 81
Библиографический список ............................................................................ 83
Приложение 1
Справочные данные отечественных и зарубежных ОУ общего назначения ........ 85
Приложение 2
Справочные данные прецизионных ОУ .......................................................... 90
Приложение 3
Справочные данные ОУ с малым входным током .......................................... 93
Приложение 4
Справочные данные быстродействующих ОУ ................................................ 97
Приложение 5
Справочные данные микромощных ОУ ........................................................ 100
107
Стр.108