Ширина полосы пропускания до десяти МГц

В ОУ обратная связь может быть подана на инвертирующий или неинвертирующий вход. В первом случаи - это отрицательная обратная связь (ООС). Во втором – положительная обратная связь (ПОС).

Если входной сигнал подать на не инвертирующий вход в усилитель с ООС, то он будет называться неинвертирующим.

 

 

R2ос- сопротивление обратной связи. От еге величины зависит глубина обратной связи. Чем его величина больше, тем обратная связь меньше, и наоборот.

Кус=Uвых/Uвх= (R1+ R2)/ R1

Если входной сигнал подать на инвертирующий вход в усилитель с ООС, то он будет называться инвертирующим.

 

Кус=Uвых/Uвх=-(R2/ R1)

Определить, какой усилитель является инвертирующим, а какой нет, можно определить на какой из входов подаёться входной сигнал.

Амплетудная характеристика не инвертирующего (1) и инвертирующего (2).

 

 

 

 

Компаратор

Это устройство, выполненное на ОУ и предназначенное для сравнения двух сигналов.

Принципиальная схема такого усилителя:

 

 

Особенности схемы:

В этой схеме усилитель без обратной связи, поэтому Кус приближается к ¥, а значит, что даже незначительная разница между напряжениями Uвх1 и Uвх2 приводит к заходу усилителя в области насыщения.

Компаратор может иметь два устойчивых состояния выхода в каждое из которых он переходит скачком в зависимость от уровня напряжений на входах.

Табличное состояние компаратора:

Uвх1> Uвх2® Uвых<0

Uвх1> Uвх2® Uвых>0

Выходное напряжение компаратора имеет такой знак на каком из входов плюсовом или минусовом напряжение больше.

При одинаковых напряжениях на входе напряжение выхода равно 0.

Передаточная характеристика компаратора:

 

 

 

ТРИГГЕР ШМИТТА.

Триггером называется устройство, имеющее 2 устойчивых состояния выхода, каждое из которых, переходящее скачком, но с некоторой задержкой называемой гистерезисом.

 

 

Чтобы построить триггер на ОУ достаточно организовать в нем положительную обратную связь, которая обеспечит задержку переключения выходного сигнала при изменении входного сигнала на величину ширины этой петли определятся величиной сопротивления ПОС (Rпос). Чем больше величина сопротивления, тем уже петля гистерезиса.

 

 

R1=R2

U1=Uнас/2 – прикладывается к неинвертируещему входу

Uвх=Uнас

	Uвх
	+Uнас

 

 

При изменении входного сигнала, согласно временной диаграмме в положительную сторону, даже на небольшую величину выходное напряжение резко приймет значения «-Uнас». Делитель R1, R2 разделит это напряжение пополам, которое через точку 1 подается на неинвертирующий вход, что вводит ОУ в еще большее отрицательное напряжение насыщения, так будет продолжаться до тех пор, пока входной сигнал не изменит свою полярность, и не станет равным по величине напряжению в т 1 Uн, как только это произойдет Uвых станет равным, а следовательно U1=0 и отрицательное Uвх, подданное на инвертирующий вход, введет ОУ в «+Uнас».

 

Передаточная характеристика триггера Шмитта.

 

 

а - ширина петли гистерезиса. Она зависит от соотношения резистора R1и R, которое определяет величину напряжения подоваемого на неинвертирующий вход. Чем больше это напряжение, тем шире петля.

 

Интегратор.

Это электрическое устройство, выполняющее математическую и физическую операцию интегрирования входного сигнала.

 

 

Uвых=- 1\RCòUвх dt

 

 

 

Если на вход интегратора подать скачок напряжения, Uвых будет линейно нарастающим, скорость нарастания Uвых будет зависить от величины R и С, произведение которых называется постоянные времени.

t=RC

 

 

Принцип работы:

При подаче скачка напряжения на вход емкость С начинает заряжаться, при этом коэффициент ОС максимален, а значит коэффициент усиления = min поэтому выходное напряжение Uвых min. По мере заряжения емкости снижается коэффициент обратной связи, коэффициент усиления увеличивается и входное напряжение определяется как

 

Uвых=Kус Uвх

Работа интегратора состоит из трех этапов:

1 сброс

2 интегрирование

3 хранение

 

Сброс; К1-замкнут; К2-разомкнут, при этом емкость С разрежается до 0 через резистор R2.

Интегрирование: К1- разомкнут, К2- замкнут при этом происходит процесс рассмотренный выше.

Хранение: К1,К2-разомкнуты, при этом входной сигнал отключен, процесс заряда емкости прекращен и Uвых определяется величиной напряжения для которого успела зарядиться емкость.

 

 

Сумматор

Сумматор – это электрическое устройство, выполняющее математические и физические операции суммирования сигналов.

 

 

Uвых= - К(Uвх1 + Uвх2 + Uвх3)

К= Uвых/ Uвх=-(R4/R1)-коэффициент усиления.

 

 

Релаксационный генератор.

(автогенератор, построенный на ОУ).

 

 

t1=R1C1

 

t2=R2C2

 

 

Схема содержит цепи положительной и отрицательной связи. Положительная обратная связь обеспечивает лавинообразное переключение схемы в одной из 2-х устойчивых состояний. Отрицательная обратная связь определяет длительность периода Т. В переходном процессе заряда и разряда конденсатора с существует понятие скважности Q, которое определяется по формуле

Q=T/t1.

 

Принцип работы.

При подключении источника питания, благодоря положительной обратной связи, схема войдет в выходное напряжение = -Uнас, при этом емкость С начнет заряжаться. Напряжение на емкости будет изменятся как показано на временной диаграмме в сторону увеличения отрицаиельного потенциала на правой обкладке конденсатора С. При этом на неинвертируещем входе делителем R3, R4 будет поддерживаться отрицательный потенциал определяемый соотношением этих сопротивлений. При достижении на инвертирующем входе отрицательного потенциала равного по величине потенциалу неинвертирующего входа, схема переключится в противоположное состояние, тоесть в +Uнас. Поскольку в момент выравнивания входных потенциалов выходное напряжение на мгновение станет равным 0, а на инвертирующем входе сохранится отрицательный потенциал заряженной емкости.

Процесс заряда емкости отрицательного потенциала происходит по цепи:

земля – емкость С – R1 – D1 – Uвых

Процесс перезаряда емкости в положительный потенциал будет происходить по цепи:

Uвых – D2 – R2 – C – земля

Благодаря разделению цепей перезаряда емкости можно изменять скважности U.

 

Ждущий мультивибратор.

Это генератор предназначен для формирования импульсов заданной длительности, независящих от длительности запускающихся сигналов.

 

 

t=(R3+R4)C2

Принцип работы

После включения питания, благодаря небольшому отрицательному смещению –Uсм и положительной обратной связи Uвых ОУ переходит в – Uнас и может оставаться в этом состоянии сколько угодно долго в ожидании входного сигнала,(ждущий режим). Емкость С2 полностью заряжена полярностью указаной на схеме по цепи:

R4 – R3 – C2 – Uвых, тоесть емкость заряжена и ток не протекает.

Потенциал неинвертирующего =-Uсм, потенциал инвертирующего = 0, благодаря R1.

С приходом входного сигнала небольшой длительности, потенциал инвертирующего входа на время заряда емкости С1 по цепи: Uвх – С1 – R1, станет ниже –Uсм, а значит ниже потенциала неинвертирующего входа, при этом схема перейдет в + Uнас. Емкость С2 начнет перезаряжаться уже в другую сторону по цепи: Uвых – С2 – R3 – R4.

Длительность этого процесса определяется выражением.

По мере заряда С2 потенциал неинвертирующего входа будет снижаться до 0. В этот момент потенциалы двух входов ОУ выровняется и он благодаря -Uсм вернется в начальный ждущий режим.

Функциональная электроника.

Электроника позволяющая реализовать функцию того или иного электронного устройства путем непосредственного использования физических явлений в твердом теле. Для переработки информации в функциональных устройствах электроники используются физические явления, не связанные обязательно с электропроводимостью, например, оптические и магнитные явления распространения ультразвука. Наиболее разработанные направления функциональной электроники:

- оптоэлектроника

- акустоэлектроника

- магнетоэлектроника

- криоэлектроника

- хемотроника

- диэлектрическая электроника

- биоэлектроника

Оптоэлектроника:

Оитоэлектрический прибор определяется как прибор чувствительный к электромагнитному излучению видимых инфракрасных и ультрафиолетовых областях или же как прибор, использующий такое электромагнитное излучение для своей работы. Оптоэлектроника основана на электронно-оптическом принципе получения, передачи, обработки информации, носителем которой является электрически нейтральный фотон. Совмещение двух способов обработки передачи информации – оптического и электрического, позволяет досягать огромного быстродействия и высокой плотности размещения хранимой информации. Важнейшим преимуществом элемента оптоэлектроники является оптически связаны, а электрически изолированы между собой. Основной элемент оптоэлектроники является оптрон. Он представляет собой 4-х полюсник, состоящий из трех элементов:

- фотоизлучателя

- каналы и среды передачи света

- фотоприемник

заключенных в герметичном, светонепроницаемом корпусе.

Общее обозначение:

 

К основным разновидностям оптрона у которого светоизлучателем является светодиод относятся:

- регисторные (фотоприемник – фоторесистер)

 

 

 

- диодный (фотоприемник – фотодиод)

 

 

- транзисторный (фотоприемник – фототранзистор)

 

 

- тиристольные (фотоприемник – фототиристыр)

 

 

Оптрон в электронных цепях может выполнять следующие функции:

- переключение

- усиление

- согласование

- преобразование

- индикация

Пример (схема передачи и усиления)

 

Принцип работы:

Передаваемая информация, закодирована изменяющимся напряжением, поступает на вход оптрона и модулирует (изменяет) яркость светоизлучаемого диода. Модулированный световой поток, через оптический канал связи, подается на фотодиод и модулирует его обратное сопротивление. Из-за значительно большего напряжения питания выходной цепи, происходит усиление входного сигнала.

Оптическая связь между передачами и приемником информации может осуществляться с помощью волоконно-оптического кабеля. Такая связь обладает очень высокой помехоустойчивостью и надежностью. Широкополостность такого канала связи огромная. Например, только по одной линии может быть передано 10¹⁰ телефонных разговоров или 10⁶ телевизионных программ.