Сделай Сам Свою Работу на 5

Операционный усилитель. Инвертирующий операционный усилитель





Операционный усилитель – универсальный функциональный элемент, широко используемый в современных схемах формирования и преобразования информационных сигналов различного назначения как в аналоговой, так и в цифровой технике.

Наименование «операционный усилитель» обусловлено тем, что, прежде всего такие усилители получили применение для выполнения операций суммирования сигналов, их дифференцирования, интегрирования, инвертирования и т. д

ОУ представляют собой усилители медленно изменяющихся сигналов с низкими значениями напряжения смещения нуля и входных токов и с высоким коэффициентом усиления. Схема ОУ приведена на рис.1.

Рисунок 1 - Схема подключения операционного усилителя

Чтобы обеспечить возможность работы ОУ как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами, следует использовать двухполярное питающее напряжение. Для этого нужно предусмотреть два источника постоянного тока, которые, как это показано на рис. 1, подключаются к соответствующим внешним выводам ОУ.

Некоторые свойства идеального операционного усилителя таковы:

a) бесконечно большой дифференциальный коэффициент усиления по напряжению KU=Uвых /(U1 - U2) (у реальных ОУ от 1 тыс. до 100 млн.);



b) нулевое напряжение смещения нуля Uсм, т.е. при равенстве входных напряжений выходное напряжение равно нулю (у реальных ОУ Uсм, приведенное ко входу, находится в пределах от 5 мкВ до 50 мВ);

c) нулевые входные токи (у реальных ОУ от сотых долей пА до единиц мкА)

d) нулевое выходное сопротивление.

Рисунок 2 – Инвертирующее включение ОУ
При инвертирующем включении неинвертирующий вход ОУ соединяется с общей шиной (рис. 2).

 

Коэффициент усиления инвертирующего ОУ находится по формуле

Выходное напряжение усилителя в инвертирующем вклю-чении находится в противофазе по отношению ко входному. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы.

 

Алгебра логики, простые логические операции и элементы

Математической базой цифровой техники является алгебра логики, которая оперирует с переменными, принимающими только два значения. Эти значения условно обозначаются 0 и 1, т.е. являются двоичными переменными.



Значения 0 и 1 не дают никакой количественной оценки состояний цифровых элементов, а лишь условно обозначают эти состояния, и поэтому их нельзя рассматривать как числа в арифметическом смысле.

Логические переменные обозначаются буквами латинского алфавита. Над ними можно совершать три основных действия (операции):

операция ИЛИ - логическое сложение (дизъюнкция). Обозначается в случае двух независимых аргументов А и В как или ;

операция И - логическое умножение (конъюнкция). Обозначается , либо ;

операция НЕ - инверсия (отрицание), логическое отрицание функции А. Обозначается .

Все логические операции и функции реализуются с помощью логических элементов (микросхем). Простейшие логические элементы изображены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Реализация простых логических операций с помощью микросхем

Существуют более сложные элементы (микросхемы), которые несут в себе две логические операции, это элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Они изображены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Реализация сложных логических операций с помощью микросхем

Логической (булевой) функцией F(x0,x1…xn) называется функция, которая, как и ее n аргументы, может принимать значения 1 и 0.

Логические функции могут быть представлены следующим образом:

- словесное описание, отражающее словесную взаимосвязь со значениями функции;

- табличный способ – задание в виде таблицы соответствия (табличной истинности);

- аналитический способ – задание функции в виде алгебраического уравнения.



 

144. Мультивибраторы: назначение, основные требования. Автоколебательный мультивибратор на транзисторах.

Рисунок 1 - Мультивибратор

Мультивибратор является генератором импульсов, близких к прямоугольной форме. Они широко применяются в импульсной технике для генерирования импульсов прямоугольной формы, деления частоты, расширения импульсов (рисунок 1,а.), а также в качестве пусковых, переключающих и распределительных устройств. Мультивибраторы могут работать в трех режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации. Графики работы мультивибратора представлены на рис 1,б.

Важнейшие требования, предъявляемые к мультивибраторам:

· высокая стабильность частоты импульсов,

· неизменность амплитуды выходного напряжения во времени при воздействии дестабилизирующих факторов,

· устойчивость к перепадам питающего напряжения.

Автоколебательный мультивибратор служит для генерирования близких к прямоугольной форме импульсов, частота которых определяется параметрами схемы (постоянными времени цепи заряда Rк1С1 и Rк2С2 конденсаторов, разряда конденсаторов Rб1С1 Rб2С2). Он представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель, работающий в ключевом режиме, каскады которого соединены между собой емкостной связью (рисунок 1). Транзисторы VT1, VT2 выполняют роль электронных ключей, которые поочередно замыкаются и размыкаются. Коллекторно-базовая связь каскадов осуществляется конденсаторами и . Резисторы и обеспечивают требуемый ток базы открытого транзистора и создают цепь перезаряда соответствующего конденсатора связи. Работа схемы проиллюстрирована рисунком 1 а и б.

 

 

145. Триггеры: назначение, требования, предъявляемые к триггерам. Асинхронный и синхронный RS-триггеры

Часто при работе устройств управления возникает необходимость задать последовательность работы устройств управления, т.е. очередность выполнения операций. Такая задача возникает, например, при счете импульсов. Такого рода последовательные логические устройства создаются на основе использования триггеров.

Триггеры - устройства, обладающие двумя состояниями устойчивого равновесия и способные скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала. Триггеры - это устройства с памятью. Их выходные сигналы зависят не только от сигналов на входах в данный момент времени, но и от ранее воздействовавших сигналов.

Важнейшие требования, предъявляемые к триггерам:

- высокая чувствительность к запускающим импульсам,

- высокая устойчивость триггера в состоянии равновесия,

- неизменность амплитуды выходного напряжения во времени при воздействии дестабилизирующих факторов.

В современной электронике триггеры выполняются, как правило, в виде микросхем на логических элементах.

Простейший триггер – асинхронный RS-триггер. Его работа определяется таблицей истинности.

 

S R Qn+1
Qn
Не определенно

Рисунок 1 – Асинхронный RS-триггер

Рисунок 2 - Временные диаграммы работы триггера

Qn – выходной логический сигнал триггера до момента поступления входного сигнала. Qn+1 – выходой сигнал триггера после воздействия входного сигнала. При подаче сигнала «1» на S-вход (S=1, команда «включить»), триггер переходит в состояние Qn+1 = 1.

При R=1 (команда «выключить») триггер устанавливается в состояние Qn+1 = 0.

При отсутствии новых команд на входах R=S=0, состояния триггера не изменяется. Это режим хранения информации.

Команда «включить» - «выключить» S=R=1 является неопределимой и недопустимой. При таком сочетании выход не известен.

RS – триггер может быть построен на различных логических элементах, например, на логических элементах И-HE. В схеме имеют обратные связи с выходов триггера на вход логических элементов. Наличие ОС позволяет в триггере учитывать его предшествующее состояние.

Синхронный RS - триггер отличается от асинхронного наличием дополнительного синхронизирующего (тактового) входа, на который подаются синхронизирующие (тактовые) импульсы. Триггер воспринимает информацию с информационных входов только при наличии синхронизирующего импульса на тактовом входе.

Рисунок 3 - Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.