Самоучитель по радиоэлектронике - Николаенко М.Н.
ISBN 5-477-00054-6
Скачать (прямая ссылка):
2.2.2. Уровень выходного сигнала
Операционный усилитель может с одинаковым успехом использоваться как в аналоговых приложениях (в усилителях и генераторах), так и в цифровых. В его характеристиках среди прочих указывают максимальный уровень выходного сигнала по отношению к напряжению питания. Известная микросхема LM324, например, имеет типичный уровень сигнала 1,5 В. Таким образом, при питании 5 В напряжение на ее выходе никогда не превысит 3,5 В. Это может мешать запуску логической схемы, порог переключения которой не адаптирован к такому уровню, или обеспечению питания нагрузки, требующей более высокого напряжения. В этом случае включение реле на 5 В становится ненадежным. Светодиод никогда полностью не погаснет, а будет гореть с меньшей интенсивностью. В подобных случаях на выходе операционного усилителя рекомендуется поставить буферный каскад на транзисторе.
Рис. 2.11. Присоединение неиспользуемых входов ОУ
Операционные усилители 53
2.2.3. Объединение выходов операционных усилителей
Иногда при использовании ОУ в качестве компараторов напряжения возникает необходимость объединения их выходов. Разумеется, такую операцию нельзя проводить с моделями, для которых подобный вид соединения не предусмотрен (например, LM324). Микросхема LM389 имеет на выходе каскад на п-р-п транзисторе с открытым коллектором и допускает такое соединение. Типичное применение такой схемы - отслеживание аналоговой величины (например, напряжения батареи) и выдача сигнала в случае ее выхода за пределы заданного диапазона (рис. 2.12). Оба усилителя включены по схеме компаратора, один для верхнего порога, другой - для нижнего.
+Ucc U6am
Верхний порог (U1)
Нижний порог (U2)
+Ucc
U6am
ибых
-ft
U6am>U1, U6am<U2 U2<U6am<U1
Рис. 2.12. Объединение выходов ОУ
Когда контролируемое напряжение находится в допустимых пределах, на выходе каждого компаратора имеется состояние логической единицы (выходной транзистор выключен). Когда же напряжение выходит за заданные рамки, логическое состояние на выходе одного из ОУ изменяется на противоположное. Не следует забывать о подключении нагрузочного резистора, общего для всех компараторов, к положительному выводу источника питания.
2.2.4. Буферный усилитель
Микросхема CD4050 содержит шесть буферных усилителей, функция которых состоит в повышении мощности слабых
54 Глава ¦ 2 Каскады электронных схем_
Рис. 2.13. Буферный усилитель
Аналогичным образом можно включать инверторы (микросхема CD4049). У этих микросхем есть одна особенность: их положительный вывод питания обозначен номером 1 (у большинства микросхем это номер 16).
2.2.5. Опорный уровень
Операционные усилители часто используют для усиления переменного сигнала. Однако для усиления отрицательной полуволны нужно создать положительный опорный уровень напряжения. Такую опору, равную UQC/2, формируют с помощью резистивного делителя R1R2 в сочетании с фильтрующим конденсатором С2 (рис. 2.14а).
В этом случае следует помнить о том, что усиливаемый аналоговый сигнал на самом деле наложен не на нулевой уровень, а на некоторое постоянное напряжение, которое обычно необходимо исключить перед подачей сигнала на следующий каскад. Для этой цели на выходе усилительной цепи ставят разделительный конденсатор СЗ, устраняющий постоянную составляющую напряжения.
сигналов до той величины, которая необходима для управления компонентами с высоким потреблением тока (например, светодиодами). Ряд усилителей можно без всяких проблем соединить параллельно - для того чтобы увеличить выходной ток или не оставлять свободными входы одного или нескольких усилителей. Такая схема также часто используется для управления мощными МОП транзисторами или источниками звуковых сигналов (рис. 2.13).
Операционные усилители
Ucc
R1
R3
U1 o-HI—О
a)
Ucc/2-
OB
R2 -r
R1 = R2
U2/U1 = (R4/R3)+1
1
R4
h-OU2
A^-ob
l\j Ucc/2 -^— OB
Ucc
6)
R1
-O Ucc/2
R2M ri = r2
Рис. 2.14. Включение ОУ для получения опорного уровня (а) и стабилизированный источник опорного напряжения (б)
Опорный потенциал может использоваться несколькими усилителями. Если их число велико или же требуется высокая стабильность опорного уровня, разумно построить небольшой источник питания, стабилизированный при помощи дополнительного операционного усилителя (рис. 2.146).
ЮОк
а)
ЮОк
ЮОк [j]
U1+U2
ЮОк U1 CHZH
б)
ЮОк U2 О—CZD—
ЮОк
-OU1-U2
ЮОк
}
'с. 2.15. Схемы аналоговых сумматора (а) и вычитателя (б)
5Q Глава И 2 Каскады электронных схем_
+Ucc о
10-ЮОк
_п_п_п
Рис. 2.16. Простой зуммер
2.2.6. Аналоговые сумматор и вычитатель
Сумматор и вычитатель напряжений входят в число базовых аналоговых схем на операционных усилителях (рис. 2.15). Они находят широкое применение, особенно для обработки и усиления сигналов, поступающих от датчиков физических величин, например температуры, механической нагрузки или показателя кислотности воды. Чтобы достичь нужной точности, следует- соблюдать идентичность парных резисто-, ров. Это требование играет более важную роль, чем точный подбор абсолютных значений сопротивлений.
