Щербаков В. И., Грездов Г. И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник

ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ СПРАВОЧНИК

Киев «Техника» 1983

32.844я2 Щ61

Щербаков В. И., Грездов Г. И.

Щ61       Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник.— К.: Техника, 1983.—213 с, ил.— Библиогр.: с. 206—211. В пер.:    1 р.  10 к.   37000 экз.

В справочнике изложены основные сведения по применению интегральных операционных усилителей в электронной аппаратуре различного назначения. Рассмотрены принципы построения электронных схем типовых функциональных узлов: усилителей, источников напряжения и тока, фильтров, модуляторов, демодуляторов, генераторов, пороговых устройств, измерительных преобразователей электрических и неэлектрических величин, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и др.

Рассчитан на инженерно-технических работников; занимающихся разработкой и эксплуатацией   электронной   аппаратуры,    может   быть   полезен   студентам    вузов   соответствующих специальностей.

2403000000-126

^Щ     М202(04)-83     ⁵⁸'^{83              32}'^844я2

Рецензенты кандидаты техн. наук В. В. Трифонюк, М. 3. Чаповский Редакпия литературы по энергетике, электронике, кибернетике и связи Зав. редакцией 3. В. Божко

Издательство «Техника», 1983

Предисловие

Глава 1. Операционные усилители
1. Общие сведения об операционных усилителях
2. Компенсация напряжения смещения ОУ
3. Основные схемы включения ОУ
4. Устойчивость к самовозбуждению ОУ
5. Динамические характеристики замкнутой системы с ОУ
6. Расширение динамического диапазона выходного напряжения ОУ
7. Увеличение выходного тока ОУ
8. Повышение быстродействия ОУ
9. Улучшение статических характеристик ОУ
10. Улучшение шумовых характеристик
11. Подавление помех и защита ОУ от перегрузок

Глава 2. Усилители напряжения
1. Инвертирующие усилители
2. Неинвертирующие усилители
3. Дифференциальные усилители
4. Усилители с гальванически развязанными цепями
5. Усилители переменного напряжения
6. Усилители с регулируемым коэффициентом передачи
7. Усилители импульсных сигналов

Глава 3. Фильтры и фазовые звенья
1. Общие сведения о фильтрах
2. Фильтры нижних частот
3. Фильтры верхних частот
4. Полосовые фильтры
5. Полосно-задерживающие фильтры
6. Универсальные высокостабильные фильтры
7. Интерполирующие фильтры
8. Фазовые звенья

Глава 4. Генераторы
1. Генераторы прямоугольных, треугольных и пилообразных колебаний
2. Генераторы и формирователи гармонических колебаний
3. Генераторы и формирователи сигналов специальной формы

Глава 5. Модуляторы, демодуляторы, аналоговые ключи
1. Амплитудные модуляторы
2. Широтно-импульсные модуляторы
3. Демодуляторы амплитудно-модулированных колебаний
4. Демодуляторы частотно-модулированных колебаний
5. фазовые демодуляторы
6. Аналоговые ключи

Глава 6. Пороговые устройства и ограничители
1. Двухстабильные пороговые устройства
2. Детекторы пересечения нулевого уровня
3. Трехстабильные пороговые устройства
4. Пороговые устройства для переменных сигналов
5. Селекторы импульсов
6. Реле времени
7. Ограничители

Глава 7. Источники напряжения и тока
1. Источники питания устройств на ОУ
2. Стабилизаторы напряжения
3. Источники опорного напряжения
4. Управляемые источники тока
5. Стабилизация тора дуги или тока эмиссии в приборах с термоэлектрическим катодом
6. Стабилизатор мощности

Глава 8. Аналоговые вычислительные устройства
1. Сумматоры
2. Интеграторы
3. Дифференциаторы
4. Логарифмические усилители
5. Умножители

Глава 9. Преобразователи неэлектрических величин
1. Преобразователи «сопротивление — напряжение»
2. Преобразователь «сопротивление—частота»
3. Преобразователи «емкость — частота»
4. Преобразователи «температура — напряжение»
5. Преобразователи световых потоков
6. Преобразователи магнитной индукции

Глава 10. Измерительные преобразователи электрических величин
1. Параметры переменных электрических сигналов
2. Активные выпрямители
3. Преобразователи мгновенного и амплитудного значений напряжения
4. Преобразователи эффективного значения напряжения

Глава 11. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи
1. Общие положения
2. Цифроаналоговые преобразователи
3. Аналого-цифровые преобразователи
4. Аналого-пифроаналоговые преобразователи
Приложение
Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная научно-техническая революция неразрывно связана с развитием микроэлектроники. Сейчас трудно найти сферу деятельности человека, где бы не использовались ее достижения. В решениях XXVI съезда КПСС предусмотрено дальнейшее развитие микроэлектроники и ускорение внедрения ее достижений в народное хозяйство, науку и технику. Появление каждого нового поколения интегральных микросхем сопровождается изменением в подходе к принципам построения, структуре и конструированию технических средств и систем. Полное использование возможностей микроэлектроники при создании новых приборов и устройств обеспечивается лишь при условии, если специалисты разных областей науки и техники овладевают определенным комплексом знаний по применению микросхем с целью их творческого использования в процессе работы. Это требует создания различных справочников, учитывающих последние достижения микроэлектроники.

В данном справочнике обобщен и систематизирован отечественный и зарубежный опыт по применению интегральных операционных усилителей (ОУ). Интегральные ОУ широко применяются в различных функциональных узлах аналоговой и аналого-цифровой техники. В большинстве случаев характеристики статической и динамической точности этих устройств находятся в сильной зависимости от технических параметров ОУ.

Непрерывное совершенствование схемотехники и технологии изготовления микросхем обусловливает существенное улучшение параметров ОУ и ведет к резкому снижению их стоимости. Поэтому каждое новое поколение ОУ приводит к улучшению технических характеристик разнообразной электронной аппаратуры.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252601, Киев,1, Крещатик, .5, издательство «Техника».

Глава 1

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Операционным усилителем (ОУ) называется усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами при работе в схеме с отрицательной обратной связью (ООС). Своим названием ОУ обязан использованию его первоначально в устройствах аналоговой техники. В дальнейшем область применения ОУ значительно расширилась. С появлением интегральных ОУ они начали широко использоваться в устройствах усиления, генерирования, фильтрации, модулирования и демодулирования сигналов и многих других устройствах.

Все основные термины, определения и буквенные обозначения электрических параметров, относящихся к ОУ, приведены в ГОСТ 18421,—73, ГОСТ 19480—74, ГОСТ 2.710—81 и ОСТ 11073—915—80.

Отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру ОУ как в интегральном полупроводниковом (твердотельном), так и в гибридном исполнениях. Статические и динамические свойства ОУ характеризуются совокупностью электрических параметров и характеристик. В этой совокупности можно выделить несколько сходных по смысловому содержанию групп параметров. Первая группа отражает выходное напряжение покоя и его нестабильность, приведенные ко входу ОУ, и включает напряжение смещения (1/_см), средний входной ток (;_вх) и разность входных токов (Ai_BX), a также коэффициенты влияния на эти параметры изменения температуры; времени и нестабильности напряжений источников питания. Вторая группа характеризует усилительные свойства ОУ- для дифференциального и синфазного входных напряжений в режиме «малого сигнала» и имитансные свойства и содержит коэффициент усиления по напряжению (Ку), коэффициент ослабления синфазных входных напряжений (К_Сф), входные сопротивления для дифференциального и синфазного входных напряжений (г_вх, г_Сф), а также частотные и переходные характеристики ОУ. В третью группу можно объединить параметры, отражающие поведение ОУ в режиме «большого сигнала». К ним относятся скорость нарастания выходного напряжения (v), граничная частота (/_гр) и частота единичного усиления (/_ед)- Четвертая группа параметров характеризует шумовые свойства ОУ и включает нормированные ЭДС и токи шума.

Большинство современных ОУ имеют встроенную защиту выхода от короткого замыкания и защиту входа от опасных синфазных и дифференциальных напряжений. Некоторые ОУ выпускают с встроенной частотной коррекцией, что не требует дополнительных элементов для обеспечения устойчивости ОУ в схемах с ООС.

Основные параметры некоторых типов современных ОУ приведены в табл. 1.1.

Эквивалентная схема ОУ. ОУ, несмотря на свою сложную внутреннюю структуру, может рассматриваться как единый элемент с гарантированными входными и выходными параметрами. Во многих случаях ОУ можно заменить идеализированной моделью, имеющей бесконечно большой коэффициент усиления по напряжению в неограниченной полосе частот и бесконечно малые входные токи и напряжение смещения. На рис. 1.1 показана эквивалентная схема реального ОУ для низких частот [9]. Неинвертирующий и инвертирующий входы ОУ и соответствующие им параметры на схеме обозначены знаками (-)-) и (—). Кружками, разделенными на сектора, на схеме обозначены идеальные сумматоры (черный сектор обозначает инверсию входного сигнала). Тракт передачи синфазного сигнала показан в виде сумматора Sj и безынерционного звена с коэффициентом передачи 1/2Д"_Сф. Эквивалентные, сопротивления внешних цепей, приведенные ко входам ОУ, на схеме обозначены R], R2. Остальные элементы эквивалентной схемы обозначены в соответствии с принятыми выше обозначениями параметров ОУ.

Параметры ОУ, характеризующие его качество, весьма многочисленны. Основные из них следующие.

Коэффициент усиления (Ку) — отношение приращения значения выходного напряжения к вызвавшему его изменению дифференциального входного напряжения.

Скачать книгу Щербаков В. И., Грездов Г. И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник. Киев, Издательство Техника, 1983