Съдържание
Предговор към второто издание Глава първа. Основни понятия
1. Въведение 5
2. Идеален операционен усилвател. Операционна обратна връзка 6
3. Допълнителни примери за действието на идеалния операционен усилвател 11
1. Идеалният операционен усилвател действува като преобразувател на
ток в напрежение 12
2. Идеалният операционен усилвател сумира независимо токове или на¬прежения 12
3. Идеалният операционен усилвател може да действува като преобра¬зувател на напрежение в ток 13
4. Идеалният операционен усилвател може да действува като точен
повторител на напрежение (буферен усилвател) 13
5. Идеалният операционен усилвател може да действува като схема за
изваждане 14
6. Идеалният операционен усилвател може да действува като интегратор 15
7. Ограничения, ci ързани с понятието за идеален операционен усилвател 16
4. Интегрални операционни усилватели 17
Литература 19
Упражнения 19
Глава втора. Запознаване с параметрите на операционните усилватели
1. Ограничения за входните и изходните сигнали на усилвателя 23
2. Понятия, свързани с коефициента на усилване. Принципи на обратната
връзка, 24
2.2.1. Коефициент на усилване без обратна връзка 24
2 2.2. Усилватели с отрицателна обратна връзка 25
2.2.3. Схема за последователна обратна връзка по напрежение (неинвертира-
ща схема) 26
2.2.4. Паралелна схема за обратна връзка по напрежение (инвертираща
схема) 29
2.2 5. Отрицателна обратна връзка по ток 31
3. Резюме на някои от проявите на отрицателната обратна връзка .... 33
2.3.1. Понятия, свързани с коефициента на усилване 33
4. Честотни характеристики 36
2.4.1. Диаграми на Боде. 36
5. Честотна характеристика при затворена верига за OB и малък сигнал. . 41
6. Устойчивост при затворена верига за обратна връзка 47
2.6.1. Запасът по фаза определя неравномерността на коефициента на
усилване при затворена верига за OB 50
7. Честотна корекция (фазова корекция) 52
5. Влйянйе На Честотната корекция Върху скоростта на изменение Hä
изходното напрежение 59
6. Честотна корекция с пряка паралелна връзка 60
7. Корекция с фазово изпреварване 62
8. Други начини за честотна корекция 64
8. Преходни характеристики 66
2 8.1. Преходна характеристика при малък сигнал 66
2 8.2. Преходни характеристики при голям сигнал 73
9. Гранична честота при пълна мощност 75
10. Видове несиметрия, поляризиращ ток и дрейф 75
8. Температурен дрейф 77
9. Чувствителност спрямо захранващото напрежение 78
10. Дрейф въп времето (временен дрейф). 78
11. Изчисление на грешките вследствие на входного напрежение на
несиметрия и на поляризиращия ток 79
11. Потискане на синфазните сигнали 82
2.Г2. Съпротивления на усилвателя 85
2.13. Шум в схемите с операционни усилватели [3, 4] 86
2.2.2. Характеристики на източниците на случаен шум •. . . 87
2.2.3. Шумови характеристики на операционни усилватели 94
3 13.3. Изчисление на грешките от шума чрез шумовите параметри ... 96
Литература 109
Упражнения 109
Глава трета. Изпит ¡аме на усилвателите. Измерване на параметрите
2.2.5. Измерване на поляризиращия ток, на диференциалния входен ток, на вход¬ного напрежение на несиметрия и на техните коефициенти на дрейфа. .117
2.3.2. Температурен дрейф на величините /п, /вх нес и t/BÏ нес. . . . 119
2.3.3. Чувствителност спрямо захранващото напрежение 119
2.2.6. Шум на усилвателя • 119
2.2.7. Измерване на входните съпротивления 123
2.2.8. Максимално напрежение на синфазниге сигнали 125
2.2.9. Измерване на коефициента на усилване по напрежение без OB и на ди¬намичния обхват на изходния сигнал • 126
2.2.10. Отклонения на стойността на коефициента на усилване по постоянен ток
без OB, които се откриват чрез кривите на предавателните зависимости без OB 128
3 7. Кривите на предавателните зависимости между входа и изхода позволяват измерване на посгояннотоковите параметри на усилвателя 130
2.4.2. Построяване на кривите на предавателните зависимости при отворена
верига за OB 132
2.4.3. Измерване на напрежението ř/BX нес 136
3.7.3 Регистриране на кривите на предавателните зависимости при син-
флзни сигнали и измерване на коефициента на потискане на синфаз¬ните сигнали 136
4 7.4. Измерване на тока /п 139
2.6.2. Измерване на потискането на захранващото напрежение 140
3.8. Измерване на динамичните характеристики .... 141
3.8.1. Характеристика при малък сигнал и коефициент на усилване единица141
3.8.2. Изследване на устойчивостта при затворена верига за OB Измерва¬не на преходните характеристики 142
9. Измерване на характеристиките при голям сигнал 148
12. Измерване на честотата при пълна мощност 148
13. Измррване на скоростта на изменение на изходното напрежение. . 150
14. Възстановяване при претоварване 151
15. Време за установяване 152
Литература 153
J ’ л,ч » а четвърта. Приложения на операционните усилватели- О.нов- ни усилвателни схеми
15. Въведение 154
15. Усилватели на напрежение и преобразуване на съпротивления ..... 156
15. Променлив коефициент на усилване (изменение на коефициента на
усилване) 159
15. Дискретно изменяем коефициент на усилване 160
15. Коефициент на усилване, управляван с напрежение 101
15. Сумиране на напрежения 163
15. Схеми с усилватели е диференциален вход (схеми за изваждане на на¬прежения) 164
4.5- Усилване на т к ... 170
12. Преобразуване на ток в напрежение 170
13. Сумиране на токове 175
14. Преобразуване на разлика от токове в напрежение 175
2.2.4. Прео6разу1.ане на напрежение в ток 177
4 6.1. Преобразуватели на напрежение в ток с незаземен товар 177
4İ6.2. Преобразуватели на напрежение в ток със заземен товар 179
5 Преобразувател на напрежение в ток със заземени товар и за¬хранващи източници • ... 180
6 Еднлюлярни източници и приемници на ток 182
6 11роменливотокови усилватели 184
6 Фазойнвертиращ променливотоков усилвател 184
6 Неинвертиращ променливотоков усилвател 184
6 Променливотоков усилвател с голямо входно съпротивление. . .184
Литература 186
Упражнения 186
Глава пета. Нелинейни схеми
2.2.11. Усилватели с дадена нелинейност 188
2.2.12. Синтезирана нелинейна характеристика 190
2.2.13. Логаритмично преобразуване посредством устройства с логаритмична ха¬рактеристика 194
2.2.14. Логаритмични усилватели — съображения при практическото им проекти¬ране 203
2.3.4. Устойчивост при затворена верига за OB 204
2.3.5. Грешки от несиметрия. 212
2.3.6. Уравновесяване на несиметрията 214
2.3.7. Защита на схемата 215
2.4.4. 5. Температурна компенсация 216
2.2.15. Някои практически логаритмични и антилогаритмични схеми 217
2.6.3. Температурна компенсация на логаритмичната зависимост на напреже¬нието и тока 217
2.6.4. Логаритмуване на отношения на напрежения и отношения на токове226
10. Схеми за логаритмуване на отношения на токове с един усилвател229
11. Точност на логаритмичните усилватели 229
12. Антилогаритмичен преобразувател с температурна компенсация. . 232
12. Изчислителни схеми от вида логаритмуване — антилогаритмуване .... 235
12. Схема за логаритмуване и антилогаритмуване на произведение и
частно 235
12. Многофункционална схема 237
12. Прост преобразувател за намиране на квадратен корен 239
12. Точен постояннотоков преобразувател от вида логаритмуване—антн-
логаритмуванё на средноквадратична стойност 241
12. Четириквадратен умножител с променлива стръмност 245
Литература 249
Упражнения 249
Глава шеста. Интегратори и диференциапори
16. Основна схема на интегратор 252
17. Работа на интегратора в режим на интегриране, режим на установява¬не и режим на запомняне 254
18. Грешки на интегратора 256
15. Грешки на практическите интегратори от несиметрията и дрейфа256
2.2.5. 2. Грешки на интеграторите, които се дължат на крайния коефициент
на усилване без OB, крайното входно съпротивление и крайната ши¬рина на лентата на пропускане .... 259
6.33. Г решки, които се дължат на скоростта на нарастване на изходното
напрежение на операционния усилвател 265
19. Разширяване на възможностите на основната схема на интегратора. . 265
7 Сумиращ интегратор 266
8 Интегратор с допълнителни възможности 267
9 Диференциален интегратор 267
10 Токов интегратор 269
2.2.6. 5. Схема, предназначена за интегриране на сума и на разлика от токове271
20. Установяване на интегратора 272
21. Променливотокови интегратори 275
22. Диференциатори 276
2.2.16. Основна схема на диференциатор 276
23. Практически съображения при проектирането на диференциатора. . . 279
2.3.8. Методи за ограничаване на ширината на честотната лента на про¬пускане 279
2.3.9. Грешки на практическия диференциатор, които се дължат на неси-
метриите 281
2.3.10. Избор на стойностите на параметрите на елементите на диференциа¬тора 282
24. Модификации на основната схема на диференциатор 283
2.4.5. Сумиращ диференциатор 283
2.4.6. Диференциален диференциатор 285
25. Аналогови изчислителни операции 285
2.6.5. Решаване на диференциални уравнения 288
26. Проста аналогова изчислителна машина 292
Упражнения 294
Глава Седма. Аналогови ключове и схеми с положителна обратно връзка
13. Компаратори 297
14. Мултивибратори 302
27. Мултивиб, атори в автогенераторен режим 303
28. Чакащи мултивибратори 306
29. Бистабилен мултивибратор 310
15. Генератори на синусоидални колебания 310
16. Генератор с мост на Уин 312
17. Квадратурен генератор 314
16. Генератори на колебания 315
2.2.7. Основна схема на генератор на триъгълни и правоъгълни сигнали316
2.2.8. Изменение на формата на сигнала на основния генератор 319
2.2.9. Генератор на сигнали, чиято честота се управлява посредством на¬прежението 322
Упражнения 323
Глава осма - Други приложения на операционните усилга пели, . . в измервателната, техника и обработването на сигнали
11 Операционните усилватели като преобразуватели 325
2.2.17. Резистивни преобразуватели с операционни усилватели в мостова
схема 32G
2.2.18. Операционни усилватели за преобразуване на заряд 330
12 Измерване на съпротивление 332
13 Измерване на капацитет 334
14 Термоанемлметър с постоянен температурен режим на работа [2]. . . 335
2.3.11. Химични измервания 337
2.4.7. Потенциостати и галваностати 338
2.6.6. Активни филтри 342
3.9. Нискочестотни и високочестотни пропускащи филтри от първи ред343
3.10. Нискочестотни и високочестотни пропускащи филтри от втори ред345
3.11. Лентов филтър. Реализиране по метода с променливи на състоянието345
3.12. Непропускащ лентов филтър (заграждащ филтър) 350
2.6.7. Дефазираща схема (фазов филтър) 351
2.6.8. Умножители на капацитет 352
2.6.9. Усредняване 356
3.8.3. Средна аритметична стойност 356
8.9 2. Усредняване във времето 356
2.6.10. Прецизни диодни схеми 359
8.10.1. Схеми за определяне на абсолютната стойност (схеми, които изпра¬вят двете полувълни) 361
8.10.2. Прецизен селектор на ниво 365
8.10.3. Върхови детектори 365
2.6.11. Следящо-запомнящи схеми 3'9
2.6.12. Схема, котто превключва поляритета на коефициента на усилване. . 374
2.6.13. Преобразувател на напрежение в честота 376
2.6.14. Преобразувател на честота в напрежение 378
2.6.15. Модулация 379
8.15.1. Амплитудно-импулсна модулация 379
8.15.2. Ширинно-импулсна модулация 380
Литература • 381
Упражнения 381
Глава девета. Практически съображения при проектирането на схеми с операционни усилватели 384
17. Избиране на операционен усилвател. Проектно задание 384
18. Процес на избиране 387
30. Приложения на операционния усилвател при постояннотокови режи¬ми и ниски честоти 387
31. Широколентови приложения 388
9.3; Подбиране на външните елементи на схемата 390
18. Избягване на нежелани сигнали 391
2.2.10. Контури, които включват земя 392
2.2.11. Интерференчен шум—екраниране и предпазване 393
19. Осигуряване на устойчивост на схема с обратна връзка 397
15 Влияние на товарния капацитет 398
16 Влияние на входния капацитет 400
2.2.19. 3. Влиянието на голямото съпротивление на резистора, включен към
неинвертирашия входен извод. . . 400
2.3.12. Шунтиране на захранването.402
20. Методи за нулиране на несиметриите 402
2.4.8. Уравновесяване на несиметриите при променливо съпротивление на
източника 406
2.4.9. Уравновесяване на несиметриите с компенсиране на дрейфа .... 407
21. Значението на външните пасивни елементи 408
2.6.16. Резистори 408
2.6.17. Кондензатори 410
22. Предпазване от повреди 410
23. Видоизменение на изходните възможности на операционния усилвател413
3.13. Усилване на изходния ток 413
3.14. Усилване на изходното напрежение 417
3.15. Изместване на нивото на изходния сигнал 420
24. Увеличаване на скоростта на нарастване на изходния сигнал при опера¬ционен усилвател с малък дрейф 421
25. Захранване на операционни усилватели от един токоизточник .... 423
26. Схеми с четири операционни усилвателя в един чип 427
Литература 429
Упражнения 429
Приложение — П.1. Приложение на операционните усилватели и схемни
идеи 431
Приложение — П.2. Отскок в амплитудно-честотната характеристика. Коефи¬циент на успокоение. Запас по фаза 444
Приложение—П.З. Влияние на толерансите на резисторите върху CMRR
на схема с един диференциален операционен усилвател447 Отговори на упражненията 450