Прошлая статья открыла цикл статей про строительные кирпичики современной аналоговой электроники – операционные усилители. Было дано определение ОУ и некоторые параметры, также приведена классификация операционных усилителей. Данная статья раскроет такое понятие как идеальный операционный усилитель, и будут приведены основные схемы включения операционного усилителя. Так как наш мир не является идеальным, так и идеальных операционных усилителей не существует. Однако параметры современных ОУ находятся на достаточно высоком уровне, поэтому анализ схем с идеальными ОУ даёт результаты, очень близкие к реальным усилителям. Для понимания работы схем с операционными усилителями вводится ряд допущений, которые приводят реальные операционные усилители к идеальным усилителям. Таких допущений всего пять: Близость параметров реального операционного усилителя к идеальным определяет точность, с которой может работать данный ОУ, а также выяснить ценность конкретного операционного усилителя, быстро и правильно сделать выбор подходящего ОУ. Исходя из вышеописанных допущений, появляется возможность проанализировать и вывести соотношения для основных схем включения операционного усилителя. Как указывалось в предыдущей статье, операционные усилители работают только с обратными связями, от вида которой зависит, работает ли операционный усилитель в линейном режиме или в режиме насыщения. Обратная связь с выхода ОУ на его инвертирующий вход обычно приводит к работе ОУ в линейном режиме, а обратная связь с выхода ОУ на его неинвертирующий вход или работа без обратной связи приводит к насыщению усилителя. Неинвертирующий усилитель характеризуется тем, что входной сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя. Данная схема включения изображена ниже Работа данной схемы объясняется следующим образом, с учётом характеристик идеального ОУ. Сигнала поступает на усилитель с бесконечным входным сопротивлением, а напряжение на неинвертирующем входе имеет такое же значение, как и на инвертирующем входе. Ток на выходе операционного усилителя создает на резисторе R2 напряжение, равное входному напряжению. Таким образом, основные параметры данной схемы описываются следующим соотношением Отсюда выводится соотношение для коэффициента усиления неинвертирующего усилителя Таким образом, можно сделать вывод, что на коэффициент усиления влияют только номиналы пассивных компонентов. Необходимо отметить особый случай, когда сопротивление резистора R2 намного больше R1 (R2 >> R1), тогда коэффициент усиления будет стремиться к единице. В этом случае схема неинвертирующего усилителя превращается в аналоговый буфер или операционный повторитель с единичным коэффициентом передачи, очень большим входным сопротивлением и практически нулевым выходным сопротивлением. Что обеспечивает эффективную развязку входа и выхода. Инвертирующий усилитель характеризуется тем, что неинвертирующий вход операционного усилителя заземлён (то есть подключен к общему выводу питания). В идеальном ОУ разность напряжений между входами усилителя равна нулю. Поэтому цепь обратной связи должна обеспечивать напряжение на инвертирующем входе также равное нулю. Схема инвертирующего усилителя изображена ниже Работа схемы объясняется следующим образом. Ток протекающий через инвертирующий вывод в идеальном ОУ равен нулю, поэтому токи протекающие через резисторы R1 и R2 равны между собой и противоположны по направлению, тогда основное соотношение будет иметь вид Тогда коэффициент усиление данной схемы будет равен Знак минус в данной формуле указывает на то, что сигнал на выходе схемы инвертирован по отношению к входному сигналу. Интегратор позволяет реализовать схему, в которой изменение выходного напряжения пропорционально входному сигналу. Схема простейшего интегратора на ОУ показана ниже Данная схема реализует операцию интегрирования над входным сигналом. Я уже рассматривал схемы интегрирования различных сигналов при помощи интегрирующих RC и RL цепочек. Интегратор реализует аналогичное изменение входного сигнала, однако он имеет ряд преимуществ по сравнению с интегрирующими цепочками. Во-первых, RC и RL цепочки значительно ослабляют входной сигнал, а во-вторых, имеют высокое выходное сопротивление. Таким образом, основные расчётные соотношения интегратора аналогичны интегрирующим RC и RL цепочкам, а выходное напряжение составит Интеграторы нашли широкое применение во многих аналоговых устройствах, таких как активные фильтры и системы автоматического регулирования Дифференциатор по своему действию противоположен работе интегратора, то есть выходной сигнал пропорционален скорости изменения входного сигнала. Схема простейшего дифференциатора показана ниже Дифференциатор реализует операцию дифференцирование над входным сигналом и аналогичен действию дифференцирующих RC и RL цепочек, кроме того имеет лучшие параметры по сравнению с RC и RL цепочками: практически не ослабляет входной сигнал и обладает значительно меньшим выходным сопротивлением. Основные расчётные соотношения и реакция на различные импульсы аналогична дифференцирующим цепочкам. Выходное напряжение составит Одной из схем на операционном усилителе, которые нашли применение, является логарифмирующий преобразователь. В данном схеме используется свойство диода или биполярного транзистора. Схема простейшего логарифмического преобразователя представлена ниже Данная схема находит применение, прежде всего в качестве компрессора сигналов для увеличения динамического диапазона, а так же для выполнения математических функций. Рассмотрим принцип работы логарифмического преобразователя. Как известно ток, протекающий через диод, описывается следующим выражением где IO – обратный ток диода,е – число е, основание натурального логарифма, e ≈ 2,72,q – заряд электрона,U – напряжение на диоде,k – постоянная Больцмана,T – температура в градусах Кельвина. При расчётах можно принимать IO ≈ 10-9 А, kT/q = 25 мВ. Таким образом, входной ток данной схемы составит тогда выходное напряжение Простейший логарифмический преобразователь практически не используется, так как имеет ряд серьёзных недостатков: Вследствие этого вместо диодов применяют транзисторы в диодном включении или с заземлённой базой. Схема экспоненциального преобразователь получается из логарифмического преобразователя путём перемены места диода и резистора в схеме. А работа такой схемы так же как и логарифмического преобразователя основана на логарифмической зависимости между падение напряжения на диоде и током протекающим через диод. Схема экспоненциального преобразователя показана ниже Работа схемы описывается известными выражениями Таким образом, выходное напряжение составит Также как и логарифмический преобразователь, простейший экспоненциальный преобразователь с диодом на входе применяют редко, вследствие вышеописанных причин, поэтому вместо диодов на входе используют биполярные транзисторы в диодном включении или с общей базой. Схемы включения операционных усилителей, описанные выше, не являются исчерпывающими, а лишь только призваны дать основные понятия. Более подробно схемы включения операционных усилителей я рассмотрю в следующих статьях. Всем удачи. Теория это хорошо, но теория без практики - это просто сотрясание воздуха. Перейдя по ссылке всё это можно сделать своими руками Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети www.electronicsblog.ru 1 НАГРУЗКА ПОСТОЯННОГО ТОКА.Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру. 1.1 Подключение нагрузки через резистор.Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах. Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА. Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн. Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн [Om] Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота. 1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор! Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ. При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся. Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались). 1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки. Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности. При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:— так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.— транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом. Для применения можно порекомендовать мощные транзисторы IRF630, IRF640. Их часто используют и поэтому их легко достать. 1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока. Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда. 2 НАГРУЗКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много. 2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов. Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене. 2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему. Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления. Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138. 2.3 Подключение нагрузки при помощи твердотельного реле.С недавних пор у радиолюбителей появилась очень замечательная штука — твердотельные реле. Представляют они из себя оптические приборы (еще их называют оптореле), с одной стороны, в общем случае, стоит светодиод, а с другой полевой транзистор со светочувствительным затвором. Управляется эта штука малым током, а манипулировать может значительной нагрузкой. Подключать твердотельное реле к микроконтроллеру очень просто — как светодиод — через резистор.Достоинства налицо: малые размеры, отсутствие механического износа, возможность манипулировать большим током и напряжением и самое главное оптическая развязка от опасного напряжения. Нагрузка может быть как постоянного, так и переменного тока в зависимости от конструкции реле. Из недостатков следует отметить относительную медлительность (чаще всего для коммутации используется полевик) и довольно значительную стоимость реле. Если не гнаться за завышенными характеристиками можно подобрать себе прибор по приемлемой цене. Например, реле CPC1030N управляется током от 2мА, при этом способно коммутировать нагрузку переменного и постоянного тока 120мА и 350v (очень полезная для радиолюбителей вещь!) Файлы к статье: (Visited 105 336 times, 34 visits today) www.getchip.net Микросхема серии LM324 является недорогим операционным усилителем, имеющая прямой дифференциальный вход, внутричастотную компенсацию при единичном усилении и защиту от короткого замыкания. В одном корпусе микросхемы расположено четыре независимых друг от друга операционных усилителя. У них имеется ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с типовыми операционными усилителями, применяемыми в схемах с однополярным питанием. ОУ LM324 отлично работает в широком диапазоне напряжения питания: от 3 В до 32 В. Микросхема производится в корпусах типа SOIC и DIP. Ниже приведен список зарубежных и отечественных аналогов LM324: В данном варианте усилителя коэффициент усиления будет равен: k = - R3/R1 Коэффициент усиления у данного типа усилителя рассчитывается по следующей формуле: k = 1 + R4/R1 Усиление равно: k = 1 + R3/R2 Пиковые детекторы используются для фиксации максимальной, за определенный промежуток времени, величины сигнала. Разница значений входного напряжения, при котором происходит переключение выхода компаратора (гистерезис) из одного состояния в другое, рассчитывается по следующей формуле: Н = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol) Низкочастотный сигнал с выхода усилителя подается на инвертирующие входы всех операционных усилителей LM324. Прямые входы их подключены к делителю напряжения построенного из цепи постоянных резисторов R2…R9. Переменным резистором можно выставить необходимую чувствительность светодиодного индикатора. Сопротивления R12…R19 ограничивают максимальный ток, протекающий через светодиоды. Схема позволяет плавно поочередно включать и выключать светодиоды. Светодиодная мигалка построена на операционном усилителе LM324 и двух транзисторах разной проводимости. От сопротивления резистора R3 и емкости конденсатора C1 зависит скорость переключения светодиодов. Данная схема предназначена для усиления слабого сигнала электретного микрофона. Схема микрофонного усилителя представляет собой инвертирующий усилитель по переменному току с коэффициентом усиления 220 (R5/R3). www.joyta.ru Кроме того, постоянная времени цепи C4-R6-R7 составляет всего лишь 30 мс, a не 1,5 мин, как сказано в статье (в 3000 раз меньше!). Поэтому получился не автомат лестничного освещения, a своего рода "цветомузыкальный автомат", когда лампа на короткое время вспыхивает в такт возникающим звукам. Чтобы получить сколько-нибудь приемлемую задержку свечения лампы после исчезновения звукового сигнала, для конденсатора 04 не-обходима разрядная цепь c очень большим входным сопротивлением, a не 330 Ом, как сопротивление резистора R7 в Базовой цепи ключевого транзистора VTЗ. Но при увеличении R7 VT3 никогда не откроется, поскольку требует относительно большого базового тока. Повысить чувствительность автомата можно только введением дополнительного усилительного каскада, чтобы "раскачать" слабый сигнал микрофона. Предлагаю исправленный, a главное, действующий вариант автомата лестничного освещения который обладает высокой чувствительностью и обеспечивает максимальную задержку выключения лампы несколько минут. Схема электрическая автомата включения освещения Печатная плата автомата освещения: Для установки в стандартную пластмассовую сетевую разветвительную коробку типа КЭМ5-10-7 в заготовке вырезаются уголки размерами 13х13 мм. B автомате применены постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, МЛТ-0,5 (R15), МЛТ-2 (R18), подстроечный —СП3-38б, электролитические конденсаторы — типа К50-35, неполярные — К10-17. Микрофон может быть типа CZN-15E, МКЭ-332, МКЭ-333, МКЭ-389-1. На месте стабилитрона VD1 могут работать Д814В, Д810, Д81 , Д812, a также КС510, КС512. Диод VD2 — любой маломощный кремниевый из серий КД503, КД521, КД522. Он ограничивает напряжение, подводимое к входу элемента DD1.3 с делителя R13-R15, на уровне, чуть превышающем (на величину прямого напряжения V02) напряжение питания микросхемы. Диод VD3 — КД105Б(В, Г) или Д226Б(В) или КД209А(Б, B). Диоды моста VD4..VD7 могут быть КД226Г(Д, E) или другие c минимально допустимым током не менее 1 А и обратным напряжением не менее 400 B. Тиристор VS1 —КУ201 К(Л, M) при мощности нагрузки до 300 Вт, a также КУ202М(Н) при мощности нагрузки до 2 кВт Во втором случае диоды выпрямительного моста должны быть рассчитаны на ток не менее 10 А. Транзисторы VT1, \'Т2— КТ3102ЕМ или импортные 60547, но обязательно c статическим коэффициентом передачи тока не менее 400, VT3...VT5 — из серий КТ3102, КТ503 c любым буквенным индексом. Микросхема К561ТЛ1 (CD4093AN) заменима на КР1561ТЛ1 (CD4093BN). Автомат в настройке практически не нуждается, за исключением установки желаемого времени задержки выключения лампы, после исчезновения звукового сигнала c помощью резистора R9. Для получения еще большей чувствительности в устройство устанавливают резистор R7 сопротивлением 2,2 МОм, показанный на схеме пунктиром. Если мощность лампы превышает 75 Вт, тиристор необходимо установить на теплоотводящий радиатор. Внимание! Элементы устройства имеют гальваническую связь c сетью, поэтому при работе c ним следует соблюдать требования техники безопасности! При настройке следует использовать отвертку c ручкой из изоляционного материала! Собрав такой автоматический включатель, вы сэкономите деньги на электроэнергии или вообще откажетесь от выключателей. el-shema.ru Дифференциальное включение ОУ Соотношение между входным напряжением U1 и напряжением UP между неинвертирующим входом и общей шиной определяется коэффициентом деления делителя на резисторах R3 и R4: Поскольку напряжение между инвертирующим входом и общей шиной UN = UP, ток I1 определится из соотношения: Вследствие свойства 3 идеального ОУ (обладает малыми входными токами) I1 = I2. Выходное напряжение усилителя в таком случае равно: UВЫХ = UP – I1R2 (1.3) Подставив выражения (1.1) и (1.2) в выражение (1.3), получим: При выполнении соотношения R1R4 = R2R3, UВЫХ = (U1 – U2)R2 / R1 (1.5) Нетрудно убедиться, что соотношения (1.4), (1.5) справедливы и в случае, если вместо резисторов R1 и R2 включены двухполюсники, содержащие в общем случае конденсаторы и катушки индуктивности, с операторным входным сопротивлением, соответственно, Z1(s) и Z2(s). Инвертирующее включение ОУ Таким образом, выходное напряжение усилителя в инвертирующем включении находится в противофазе по отношению к входному. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы. Найдем входное сопротивление схемы. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе относительно общей шины равно нулю, согласно свойству 1 идеального ОУ входной ток схемы равен: I1 = U2 / R1. Следовательно, входное сопротивление схемы RВХ = R1. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе усилителя равно нулю, а согласно свойству 1 идеального ОУ разность потенциалов между его входами равна нулю, то инвертирующий вход в этой схеме иногда называют виртуальным (т.е. воображаемым) нулем. Неинвертирующее включение ОУ При неинвертирующем включении входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R1 и R2 поступает сигнал с выхода усилителя (рис. 1.15). Здесь коэффициент усиления схемы (K) найдем, положив в выражении (1.4) U2 = 0, R3 = 0, R4 бесконечно велико. Получим: Как видно из выражения (1.7), здесь выходной сигнал синфазен входному. Ко эффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы. В предельном случае, если выход ОУ накоротко соединен с инвертирующим входом, этот коэффициент равен единице. Такие схемы называют неинвертирующими повторителями, и изготавливают серийно в виде отдельных интегральных микросхем (ИМС) по нескольку усилителей в одном корпусе. Входное сопротивление этой схемы в идеале – бесконечно. Ниже будет показано, что у повторителя на реальном операционном усилителе это сопротивление конечно, хотя и весьма велико. Входное сопротивление схемы Благодаря наличию обратной связи к сопротивлению rД (рис. 1.16) приложено очень малое напряжение: где rono.ru/wp-content/image_post/micrshema/pic16_3.gif> Таким образом, через это сопротивление протекает только ток, равный U1/rД(1 + β KU). Поэтому дифференциальное входное сопротивление, благодаря действию обратной связи, умножается на коэффициент 1+ KUβ. Согласно рис. 1.16, для результирующего входного сопротивления схемы имеем: RВХ = rД(1 + KU β) || rВХ. Эта величина даже для операционных усилителей с биполярными транзисторами на входах превышает 109 Ом. Следует, однако, помнить, что речь идет исключительно о дифференциальной величине. Это значит, что изменения входного тока малы, тогда как среднее значение входного тока может принимать несравненно большие значения. Выходное сопротивление схемы Реальные операционные усилители довольно далеки от идеала в отношении выходного сопротивления. Так, рассмотренный ОУ типа µА741 (см. рис. 1.16) имеет rВЫХ порядка 1 кОм. Оно, правда, в значительной степени уменьшается применением отрицательной обратной связи по напряжению. Снижение выходного напряжения схемы, вызванное падением напряжения на rВЫХ при подключении нагрузки, передается на n-вход усилителя через делитель напряжения R1, R2. Возникающее при этом увеличение дифференциального напряжения компенсирует изменение выходного напряжения. Выходное сопротивление операционного усилителя, не охваченного обратной связью, определяется из выражения: Для усилителя, охваченного обратной связью, в соответствии со схемой (см. рис. 1.16, полученная формула принимает вид: При работе усилителя, охваченного обратной связью, значение UД не остается постоянным, а изменяется на величину: dUД = – dUД = – β dUВЫХ. (1.9) Для усилителя с линейной передаточной характеристикой изменение выходного напряжения составляет: dUВЫХ = KUdUД – rВЫХ dIВЫХ. Значением тока, ответвляющегося в делитель напряжения обратной связи в данном случае можно пренебречь. Подставив в последнее выражение величину dUД из выражения (1.9) с учетом выражения (1.8), получим искомый результат: Если, например, β = 0,1, что соответствует усилению входного сигнала в 10 раз, а KU =105 , то выходное сопротивление усилителя µА741 снизится с 1 кОм до 0,1 Ом. Все изложенное справедливо в пределах полосы пропускания усилителя (fП), которая для µА741 составляет всего только 10 Гц. На более высоких частотах выходное сопротивление ОУ с обратной связью будет увеличиваться, так как величина |KU| с ростом частоты будет уменьшаться со скоростью 20 дБ на декаду (см. рис. 1.12). При этом оно приобретает индуктивный характер и на частотах более fТ становится равным выходному сопротивлению усилителя без обратной связи. electrono.ru В схеме с общей базой (рис. 4.3, а) напряжения на эмиттере (Uэб) и коллекторе (Uкб) отсчитываются относительно базы – общего электрода для входной (эмиттерной) и выходной (коллекторной) цепей. Эта схема обладает усилением по мощности и напряжению (ΔUкв > ΔUзв), но не обеспечивает усиления тока (ΔIk ≈ ΔIз) и характеризуется малым входным сопротивлением (равным сопротивлению эмиттерного перехода при прямом напряжении). Наиболее широко применяется схема с общим эмиттером (рис. 4.3, б), в которой напряжения на базе (Uбэ) и коллекторе (Uкэ) отсчитываются относительно эмиттерного электрода, общего для входной (базовой) и выходной (коллекторной) цепей. Так как Iб = Iэ – Iк << Iк (Ik ≈ Iэ), то эта схема обеспечивает усиление тока (ΔIк >> ΔIб) и напряжения (ΔUкэ > ΔUэб). Кроме того, ее входное сопротивление много больше входного сопротивления схемы ОБ. В схеме с общим коллектором (рис. 4.3, в) напряжения на базе (Uбэ) и эмиттере (Uкэ) отсчитываются относительно коллектора – общего электрода для входной (базовой) и выходной (эмиттерной) цепей. Так как Iб << Iэ, то эта схема обеспечивает усиление тока (ΔIк >> ΔIб), приблизительно такое же, как и схема ОЭ. В отличие от схем ОБ и ОЭ схема с общим коллектором не обеспечивает усиления напряжения. Ее достоинством является большое входное сопротивление. В каждой схеме включения транзистор может характеризоваться четырьмя семействами ВАХ: входными, выходными, прямой передачи (проходных), обратной передачи (обратной связи). Входной называется характеристика I1 = f(U1) при U2 = const, показывающая связь тока входного электрода с напряжением на нем, измеряемым относительно общего электрода. Выходной называется характеристика I2 = f(U2) при I1 = const, показывающая связь тока выходного электрода с напряжением на нем, измеряемым относительно общего электрода. Характеристики I2 = f(I1) или I2 = f(U1) при U2 = const называются характеристиками прямой передачи, а характеристики U1 = f(U2) при I1 = const называются характеристиками обратной передачи. Семейство входных характеристик схемы с ОБ (рис. 4.4, а) представляет собой зависимость IЭ = f(Uэб) при фиксированных значениях параметра напряжения на коллекторном переходе (Uкб). При Uкб = 0 характеристика подобна ВАХ p-n-перехода, смещенного в прямом направлении. С ростом обратного напряжения Uкб вследствие уменьшения ширины базовой области (эффект Эрли) происходит смещение характеристики вверх: Iэ растет при выбранном значении UЭБ. Если поддерживается постоянным ток эмиттера (Iэ = const), т.е. градиент концентрации дырок в базовой области остается прежним, то необходимо понизить напряжение UЭБ, (характеристика сдвигается влево). Следует заметить, что при Uкб < 0 и Uэб = 0 существует небольшой ток эмиттера Iэо, который становится равным нулю только при некотором обратном напряжении. Семейство выходных характеристик схемы с ОБ представляет собой зависимости Iк = f(Uкб) при заданных значениях параметра Iэ (рис.4.4, б). Выходная характеристика транзистора при Iэ = 0 и обратном напряжении (Uкб< 0) подобна обратной ветви p-n-перехода. При этом Iк = Iкбо, т.е. характеристика представляет собой обратный ток коллекторного перехода, протекающий в цепи «коллектор – база». При Iэ > 0 основная часть инжектированных в базу носителей доходит до границы коллекторного перехода и создает коллекторный ток, который существует даже при Uкб = 0 в результате ускоряющего действия контактной разности потенциалов. Ток можно уменьшить до нуля путем подачи на коллекторный переход прямого напряжения определенной величины. Этот случай соответствует режиму насыщения, когда существуют встречные потоки инжектированных дырок из эмиттера в базу и из коллектора в базу. Результирующий ток станет равен нулю, когда оба тока одинаковы по величине. Чем больше заданный ток Iэ, тем большее прямое напряжение Uкб требуется для получения Iк = 0. Область в первом квадранте (см. рис. 4.4, а), где Uкб < 0 (обратное) и параметр Iэ > 0 (т.е. на эмиттерном переходе напряжение Uэб), соответствует нормальному активному режиму (НАР). Значение коллекторного тока в НАР определяется по формуле: Iк = αIэ + Iкбо. Выходные характеристики смещаются вверх при увеличении параметра Iэ. В идеализированном транзисторе не учитывается эффект Эрли, поэтому интегральный коэффициент передачи тока (α) можно считать постоянным, не зависящим от значения |Uкб|. Следовательно, в идеализированном биполярном транзисторе выходные характеристики оказываются горизонтальными (Iк = const). Реально же эффект Эрли при росте |Uкб| приводит к уменьшению потерь на рекомбинацию и росту α. Так как значение α близко к единице, то относительное увеличение α очень мало и может быть обнаружено только измерениями, поэтому отклонение выходных характеристик от горизонтальных линий вверх «на глаз» не заметно. Семейство входных характеристик схемы с ОЭ (рис. 4.5, а) представляет собой зависимости Iб = f(Uбэ), напряжение Uкэ является параметром. Напряжение Uбэ >0 соответствует прямому включению эмиттерного перехода. Если при этом Uкэ = 0 (потенциалы коллектора и эмиттера одинаковы), то и коллекторный переход будет включен в прямом направлении: Uкб = Uэб > 0. Поэтому входная характеристика при Uкэ = 0 будет соответствовать режиму насыщения (РН), а ток базы будет равным сумме базовых токов из-за одновременной инжекции дырок из эмиттера и коллектора. Этот ток, естественно, увеличивается с ростом прямого напряжения Uэб, так как оно приводит к усилению инжекции в обоих переходах (Uкб = Uэб) и соответствующему возрастанию потерь на рекомбинацию, определяющих базовый ток. Процессы в транзисторе отражает схема рис. 4.6. Входная характеристика (см. рис. 4.5, а) имеет форму прямой ветви характеристики p-n-перехода. Вторая характеристика (см. рис. 4.5, а) относится к нормальному активному режиму, для получения которого напряжение Uкэ должно быть в p-n-р-транзисторе отрицательным (Uкэ < 0) и по модулю превышать напряжение Uбэ В этом случае Uкб = Uкэ – Uбэ < 0. Ход входной характеристики в НАР можно объяснить с помощью выражения: Iб = (1 – α) Iэ – Iкбо. Ток базы связан линейной зависимостью с током эмиттерного перехода, но значительно меньше. Кроме того, через базовую цепь протекает тепловой ток Iкбо При малом напряжении Uбэ инжекция носителей практически отсутствует (Iэ = 0) и ток базы равен: Iб = -Iкбо, т.е. отрицателен. Увеличение прямого напряжения на эмиттерном переходе вызывает рост Iэ и величины (1 – α) Iэ. Когда ток базы равен нулю: Iб = 0. При дальнейшем росте напряжения Uбэ величина (1 – α) Iэ> Iкбо и ток базы (Iб) меняет направление, становится положительным (Iб > 0) и сильно зависящим от напряжения перехода. Влияние Uкэ на Iб в НAP можно объяснить тем, что рост Uкэ означает рост |Uкб| и, следовательно, уменьшение ширины базовой области (эффект Эрли). Последнее будет сопровождаться снижением потерь на рекомбинацию, т.е. уменьшением тока базы (смещение характеристики незначительно вниз). Семейство выходных характеристик схемы с ОЭ представляе electrono.ru Напряжение сети, при котором работает люминесцентная лампа в установившемся режиме, недостаточно для ее зажигания. Для образования газового разряда, т. е. пробоя газового места, нужно повысить эмиссию электронов методом их подготовительного разогрева либо подачи на электроды импульса завышенного напряжения. То и другое обеспечивается при помощи стартера, включенного параллельно лампе. Схема включения люминесцентной лампы: а — с индуктивным балластом, б — с индуктивно-емкостным балластом. Разглядим как происходит процесс зажигания люминесцентной лампы. Стартер представляет собой маленькую лампочку тлеющего разряда с неоновым заполнением, имеющую два биметаллических электрода, которые в обычном положении разомкнуты. В момент разрыва цепи стартером в дросселе появляется импульс завышенного напряжения, вследствие которого происходят разряд в газовой среде люминесцентной лампы и ее зажигание. После того как лампа зажглась, напряжение на ней составляет около половины сетевого. Такое напряжение будет и на стартере, но этого оказывается недостаточно для его повторного замыкания. Потому при пылающей лампе стартер разомкнут и в работе схемы не участвует. Одноламповая стартерная схема включения люминесцентной лампы: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, Ст — стартер, С1 — С3 — конденсаторы. Конденсатор, включенный параллельно стартеру, и конденсаторы на входе схемы созданы для понижения уровня радиопомех. Конденсатор, включенный параллельно стартеру, не считая того, содействует повышению срока службы стартера и оказывает влияние на процесс зажигания лампы, содействуя значительному понижению импульса напряжения в стартере (с 8000 -12 000 В до 600 — 1500 В) при одновременном увеличении энергии импульса (за счет роста его длительности). В двухламповых светильниках компенсация реактивной мощности достигается при включении одной лампы с индуктивным, а другой с индуктивно-емкостным балластом. В данном случае cos фи = 0,95. Не считая того, такая схема ПРА позволяет сгладить в значимой степени пульсации светового потока люминесценых ламп. Схема включения люминесцентных ламп с ПРА с расщепленной фазой Наибольшее распространение для включения люминесцентных ламп мощностью 40 и 80 Вт получила у нас двухламповая импульсная схема стартерного зажигания с применением балластных возмещенных устройств 2УБК-40/220 и 2УБК-80/220, работающих по схеме «расщепленной фазы». Они представляют собой комплектные электронные аппараты с дросселями, конденсаторами и разрядными сопротивлениями. Поочередно с одной из ламп врубается только дроссель-индуктивное сопротивление, что делает отставание тока по фазе от приложенного напряжения. Поочередно со 2-ой лампой, кроме дросселя, врубается конденсатор, емкостное сопротивление которого больше индуктивного сопротивления дросселя приблизительно в 2 раза, создающий опережение тока, в итоге чего суммарный коэффициент мощности комплекта выходит порядка 0,9 -0,95. Не считая того, включение поочередно с дросселем одной из 2-ух ламп специально подобранного конденсатора обеспечивает таковой сдвиг фаз меж токами первой и 2-ой ламп, при котором глубина колебаний суммарного светового потока 2-ух ламп будет значительно уменьшена. Для роста тока обогрева электродов поочередно с емкостью врубается компенсирующая катушка, которая отключается стартером. Монтажная схема включения двухлампового стартерного аппарата 2УБК: Л — люминесцентная лампа, Ст- стартер, С — конденсатор, r — разрядное сопротивление. Корпус ПРА 2УБК показан пунктиром. Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп Недочеты стартерных схем включения (значимый шум, создаваемый ПРА при работе, возгораемость при аварийных режимах и др.), также низкое качество выпускаемых стартеров привели к напористым поискам бесстартерных экономически целесообразных оптимальных ПРА с тем, чтоб сначала применить их в установках, где довольно ординарны и дешевы. Для надежной работы бесстартерных схем которых рекомендуется использовать лампы с нанесенной на пробирки токопроводящей полосой. Наибольшее распространение получили трансформаторные схемы резвого запуска люминесцентных ламп в каких в качестве балластного сопротивления употребляется дроссель, а подготовительный обогрев катодов осуществляется накальным трансформатором или автотрансформатором. Бесстартерные одноламповая и двухламповая схемы включения люминесцентных ламп: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, НТ — накальный трансформатор В текущее время расчетами установлено, что стартерные схемы для внутреннего освещения более экономны, и потому они имеют преимущественное распространение. В стартерных схемах энергопотери составляют приблизительно 20 — 25%, в бесстартерных — 35% В ближайшее время схемы включения люминесцентных ламп с электрическими ПРА равномерно вытесняются схемами с более многофункциональными и экономными электрическими пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). elektrica.info062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку? Схема включения
Схемы включения операционных усилителей | HomeElectronics
Идеальный операционный усилитель и его свойства
Основные схемы включения операционного усилителя
Неинвертирующий усилитель
Схема включения неинвертирующего усилителя. 
Инвертирующий усилитель
Схема инвертирующего усилителя. 
Интегратор
Интегратор на операционном усилителе. 
Дифференциатор
Дифференциатор на операционном усилителе. 
Логарифмирующий преобразователь
Логарифмирующий преобразователь. 
Экспоненциальный преобразователь
Экспоненциальный преобразователь. 
062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку? — GetChip.net
В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :). Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить – буду только рад). Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1-включено, 0-выключено. Начнем. 
BC547.pdf - Даташит на биполярный транзистор BC547
IRF640.pdf - Даташит на полевой транзистор IRF640
ULN2003.pdf - Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003
Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.
BT138.pdf - Даташит на симистор (триак) BT138
CPC1030N.pdf - Даташит на твердотельное реле CPC1030NBC547.pdf - Даташит на биполярный транзистор BC547IRF640.pdf - Даташит на полевой транзистор IRF640ULN2003.pdf - Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003BT138.pdf - Даташит на симистор (триак) BT138CPC1030N.pdf - Даташит на твердотельное реле CPC1030NОперационный усилитель LM324. Описание, схема включения, datasheet
Технические данные операционного усилителя LM324
Структура операционного усилителя
Назначение выводов LM324
Габаритные размеры операционного усилителя
Аналоги LM324
Схема включения LM324
Инвертирующий усилитель по переменному току
Неинвертирующий усилитель по переменному току
Неинвертирующий усилитель постоянного тока
Пиковый детектор на LM324
Компаратор на LM324 с гистерезисом
Несколько простых примеров использования операционного усилителя LM324
Светодиодный индикатор акустического сигнала на LM324
Простая светодиодная мигалка на ОУ LM324
Микрофонный усилитель
Скачать Datasheet LM324 (356,5 Kb, скачано: 6 622)СХЕМА АВТОМАТА ВКЛЮЧЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ
В данной статье рассматривается автомат лестничного освещения, срабатывающий при звуке шагов, хлопке закрываемой двери и других достаточно громких звуках и автоматически включающий свет на лестничной площадке, в арке или где-нибудь в подсобном помещении. После прекращения звуков производится выдержка времени (примерно 1,5 мин), после чего освещение выключается. Как показал опыт повторения конструкции, автомат не только не обеспечивает указанной задержки, но и вообще никак не реагирует на звуковые сигналы. Первое, что обратило на себя внимание при анализе схемы, —отсутствие начального смещения электретного микрофона, a ведь ему нужно питание. Ошибку удалось исправить включением резистора сопротивлением 22 кОм между верхним по схеме выводом микрофона и плюсовой шиной источника питания. B результате, выходной сигнал c выхода микрофона появился, но амплитуда сигнала на выходе первого усилительного каскада по прежнему оказалась равной нулю. B чем же причина? Оказывается, нарушен режим работы транзистора VT1 по постоянному току: слишком большой ток утечки оксидного конденсатора С2 при неправильной полярности включения приводит к насыщению и полному открыванию указанного транзистора. Заменяем конденсатор С2 неполярным емкостью 0,1 мкФ. Теперь транзистор VT1 работает в активном режиме, но автомат начинает срабатывать только от очень громких звуков и на расстоянии не более 1 м. 
1.7. Схемы включения операционных усилителей
На рис. 1.13 приведена схема дифференциального включения ОУ. Найдем зависимость выходного напряжения ОУ от входных напряжений. Вследствие свойства 1 идеального операционного усилителя (он обладает высоким коэффициентом усиления по напряжению) разность потенциалов между его входами p и n равна нулю.
. (1.1)
. (1.2)
. (1.4)
При инвертирующем включении неинвертирующий вход ОУ соединяется с общей шиной (рис. 1.14). В этом случае:
. (1.6)
. (1.7)
,
– коэффициент передачи делителя в цепи обратной связи. 
.
. (1.8)
.4.1.3. Схемы включения транзисторов | Электротехника
При использовании транзистора, имеющего три электрода, один из электродов оказывается общим для входной и выходной цепей. Все напряжения в схеме измеряются относительно общего электрода. Различают три схемы включения транзистора (рис. 4.3): с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК). 
В справочниках обычно приводятся усредненные семейства входных, выходных характеристик и реже – характеристик прямой передачи транзисторов, включенных по схеме с ОЭ и OБ. 
(1 – α) Iэ = Iкбо,Схемы включения люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА
Для поддержания и стабилизации процесса разряда поочередно с люминесцентной лампой врубается балластное сопротивление в сети переменного тока в виде дросселя либо дросселя и конденсатора. Эти устройства именуют пускорегулирующими аппаратами (ПРА). 
При подаче напряжения в стартере появляется разряд и биметаллические электроды, изгибаясь, замыкаются накоротко. После их замыкания ток в цепи стартера и электродов, ограниченный только сопротивлением дросселя, растет до двухтрехкратного значения рабочего тока лампы и происходит резвый разогрев электродов люминесцентной лампы. В это время биметаллические электроды стартера, остужаясь, размыкают его цепь. 
Недочетом описанной стартерной схемы является маленький cos фи, не превосходящий 0,5. Увеличение cos фи достигается или включением конденсатора на вводе, или применением индуктивно-емкостной схемы. Но и в данном случае cos фи 0,9 — 0,92 в итоге наличия высших гармонических составляющих в кривой тока, определяемых специфичностью газового разряда и пускорегулирующей аппаратурой. 
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: