Схемы усилителей постоянного тока.
Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты.
АЧХ УПТ:
Для осуществления передачи сигналов частот, близких к нулю, в УПТ используется непосредственная (гальваническая) связь между каскадами.
Структурная схема УПТ
Входной сигнал постоянного напряжения Uвх преобразуется в пропорциональный ему сигнал переменного напряжения с помощью модулятора М, потом усиливается усилителем гармонических сигналов У, а затем демодулятором ДМ преобразуется в сигнал постоянного напряжения Uн.
Двухкаскадный УПТ
Генераторы гармонических колебаний.
Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутствии входного сигнала. Генерирование выходного сигнала осуществляется за счет энергии источника питания. Генераторы представляют собой усилители электрических сигналов, охваченные ПОС.
Различают:
- аналоговые генераторы (LC-типа, RC-типа)
- цифровые генераторы.
Генераторы LC-типа
LC генераторы используют колебательный контур из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно или последовательно, параметры контура определяют частоту колебаний.
Д: - высокая стабильность частоты колебаний
- устойчиво работают при значительных изменениях параметров транзисторов
- форма выходного напряжения близка к гармонической
Н: - трудности изготовления катушек индуктивности
- высокая стоимость
- большие габариты (громоздкость)
Генераторы RC-типа
Д: - просты в изготовлении
- дешевизна
- имеют малые габариты и массу
Н: - форма колебаний отличается от синусоидальной
- форма колебаний изменяется в зависимости от значений параметров активного элемента
Триггеры
Триггером называется устройство, имеющее два устойчивых состояния. Под действием входных сигналов триггер переключается из одного устойчивого состояния в другое. Предназначен для записи и хранения двоичной информации.
По принципу действия триггеры относятся к импульсным устройствам — их активные элементы (транзисторы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.
Классификация
-статические
- симметричные
- несимметричные
- динамические
Классификацияпо функциональному признаку:
Схема RS-триггера на транзисторах
Мультивибраторы
Мультивибратор- это простейший генератор импульсов. Работает в режиме автогенерации- то есть при подачи питания начинает сам генерировать импульсы.
Схема мультивибратора:
Принцип работы основан на перезарядке конденсаторов С1 и С2 и поочередному открытию/закрытию транзисторов. Время переключения задается емкостью конденсаторов.
Операционный усилитель.
Операционный усилитель (ОУ) - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления (более 100000), имеющий дифференциальный вход и один выход.
Обозначение на схеме:
где: +Uвх - неинвертирующий вход
- Uвх - инвертирующий вход
Uвых - выход
+Uпит - плюс напряжения питания
- Uпит - минус напряжения питания
Дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов: +Uвх и - Uвх , операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой:
Uвых = к (+Uвх ˗˗ - Uвх)
где: к – коэффициент усиления
Достоинства:
- Высокое входное сопротивление входов и низкое выходное сопротивление выхода
- Малые габариты
- Большой коэффициент усиления
Разновидности ОУ:
- компаратор:
- ОУ с отрицательной обратной связью:
Входные и выходные параметры операционного усилителя:
- коэффициент усиления (от 100000 до более чем миллиона)
- входное сопротивление (10 кОм …10 МОм)
дифференциальное - сопротивление между его входами;
синфазное - сопротивление между каким-либо из входов и землёй
- выходное сопротивление (20...2000 Ом)
- напряжение смещения нуля - это напряжение, необходимое на входах ОУ для того, что бы установить напряжение на выходе, равное нулю
- входные токи (обычно - ≈ 10 наноампер)
- разность входных токов,
- температурный дрейф напряжения смещения и входных токов,
- напряжение шума,
- характеристики передачи,
- АЧХ.
