- терістейтін (2) («-» таңбамен белгіленетін) кіріс. Бұл кіріске сигнал келіп түскенде шығыстағы сигнал кірістегімен қарама-қарсы фазада болады.
ОК күшейткішінің маңызды параметрі болып кері байланыс тұзағы ажыратылғандағы күшейту коэфиценті алынады; қарастырылып отырған 741-тобыр күшейткіші үшін бұл коэфиценті . Екінші бір маңызды параметріне алдағы оқылып кеткен дәрісте қарастырған (ССБК) синфазалы сигналды бәсеңдету коэфиценті. Күшейткіш спецификациясында (құжаттарында) көрсетілген ССБК-ның мәні-90дБ.
Күшейткіштің басқа сипаттамаларын қарастыру үшін ОК-күшейткіштерінің қалай жұмыс істейтінін білу керек.
Егер ОК кірістерінің екеуінде де кернеу “0” болса, онда оның шығысында да “0” болады деп күтеміз. Бірақ күшейткіштің (ОК-ның) кіріс транзисторының база-эмиттер Vве кернеуі сәл де болса айырмашылықта болады, ал күшейту коэфиценті өте үлкен, сондықтан да, шығыс кернеу, сөз жоқ, нөлден өзгеше болады (яғни нөль емес). Күшейткіштің шығысында 0 В кернеу алу үшін кірістердің біреуіне нөльден өзгеше кернеуді түсіру керек.
Міне, осы кернеу шығыста нөльді ығыстырудың есесін қайтаратын кернеу деп аталады да, Vio деп белгіленеді және әдетте 10мВ шамасына жақын. Біздің қарастырып отырған (14.1-сурет) 741-тобыр күшейткіштерінде, жоғары сапалы болғандықтан нөльді ығыстыру(1мВ) кернеуі 1мВ-тен кем де болуы мүмкін.
Өз бетімен нөльді ығыстыру кернеуінің ерекше мәні жоқ, себебі оның есесін қайтаруға (компенсациялауға) болады. Мәні маңыздырақ болатын келесі мәселе: Температура өзгергенде Vio – шығыста нөльді ығыстыру есесін қайтаратын кернеу де өзгереді. Бұл маңызды көрсеткіш-параметр αVio деп белгіленеді де, әдетте 5мкВ/с шамасына жақын.
ОК-күшейткіштің кіріс транзисторларының екеуінде Ів деп белгіленетін база токтары ағады. Әдетте олардың шамалары өте төмен, 741-тобыр күшейткіштерінде жуық шамамен
0,5 мкА.
Міне, осы токтардың ықпалын min-ға жеткізу үшін кіріс жолдарының екеуіндегі кедергілерді теңестіру керек. Бұл жағдайда база токтары бірдей ығыстыруларды береді де, олар күшейткіштің жұмысына ықпал етпейді.
Сипаттамалар бір - бірімен жақсы келістірілгенмен, соның өзінде де базалық токтар бірдей болуы мүмкін емес. Базалық токтардың айырмашылығы Ііо деп белгіленеді де, оның шамасы 0,2 мкА жақын. Бұл Ііо-базалық токтың Vio-кернеуден ерекшелігі келесі. Базалық ток тәжірибе жүзінде температураға тәуелді өзгермейді.
ТТК-күшейткіштер төменгі жиіліктерде жұмыс істеуге үшін арналған және кері байланысты (КБ-ні) пайдаланғанда орнықты жұмыс істеумен байланысты болатын мәселелерді минимумға келтіруге арналған.
741-тобыр күшейткішінің жоғарғы жиіліктер аймағындағы сипаттамасына кристалл бетінде арнайы орналастырылған сыйымдылығы 30пФ конденсатор көмегімен саналы түрде шек қойылады. Мұндай күшейткіштің күшейту коэффициенті 60дБ-ге дейін 1кГц жиілікте түседі, 40 дБ –ге дейін 10 кГц жиілікте және 0дБ-ге дейін 1МГц жиілігіне түседі. Күшейту коэффициенті 1дБ-ге дейін түсетін жиілік бірлік күшейту коэффициенті жолағының ені деп аталады.
Ішкі компенсация (яғни шығыста «0»-ді ығыстырудың есесін қайтаратын кернеуі) болмайтын ТТК-лар да бар. ОК-ның бұл түріне, мысалы 531-тобыр операциялық күшейткіші жатады. Бірлік күшейту коэффициенті жолағының ені бұл ОК-үшін 10МГц шамасынан асып түседі, ал 500кГц-ке дейінгі жиіліктерде күшейту коэффициенті 40дБ. Егер компенсацияланбаған күшейткіштерді пайдаланатын болсақ, онда орнықсыздықпен байланысты (мәселелер) проблемалар пайда болатыны туралы естен шығармау керек.
ОК күшейткішті Суреттеудің (сипаттаудың) екінші әдісі де бар – ол шығыс кернеуінің өспе жылдамдығын анықтау. Бұл параметр көмегімен кіріс сигналы сатылы өзгергендегі күшейткіштің сипаттамасын бағалауға болады. Сипаттама кіріс сигналының өзгеру жылдамдығы ретінде анықталады және уақыт бірлігіне келетін вольттармен өлшенеді. 741-тобыры күшейткіш үшін кіріс кернеудің өспе жылдамдығы: 0,5 В/мкс.
15 Терістеуші күшейткіш (инвертор)
15.1 суретте терістеуші күшейткіштің схемасы келтірілген (берілген).
15.1 Сурет Терістеуші күшейткіш
Vout= (41)
мұндай күшейткіштің күшейту коэффициенті өте жоғары болғандықтан R1 және R2 резисторлардың қосылу нүктесіндегі кернеу 0 В-тен бірнеше милливольт шектерінде өзгереді деп, болжауға болады. Олай болса келесі өрнектерді жаза аламыз
I1=Vin/R1, I2=-Vout/R2 (42)
Егер база тоғы Ів елемейтіндей аз шама деп болжасақ (әдетте осылай болады), онда. I1=I2
Vin/R1=-Vout/R2 немесе Vout=-R2/R1*Vin
Бұрын айтылып кеткендей, күшейткіш шығысында нөлдің ығысуы минималь болу үшін кіріс кедергі келесі өрнекте берілгендей таңдап алынуы тиіс (43)
Шығыста нөлді ығыстырудың есесін қайтаратын VI0 деп белгіленген кернеу және II0 деп белгіленген базалық ток үшін нөлдік мәндер төмендегі 15.2 суретте көрсетілген екі тәсілдердің біреуімен қойылуы (орнатылуы) мүмкін.
a) б)
15.2 Сурет -ТТК-лар үшін VI0 және II0 токтың нөлдік мәндерін қою (орнату):
а) нөл орнату шықпалары;
б) қосындылаушы қосылыс.
12а Суретте келтірілген схемада, 741- күшейткіш микросхемасының ішінде алдын ала жасалған (1 және 5 шықпалар) нөлді орнату мүмкіндігі пайдаланылады. Екінші тәсіл қосымша резисторды қоюға негізделген. Бұл резистордың көмегімен ток I1-ді не өсіруге немесе кемітуге болады (15.2,б Сурет).
16 Қосындылағыш (Сумматор)
Төмендегі 16.1-Суретте келтірілген схема бірнеше кернеулерді қосу үшін пайдаланылады. Жоғарыда келтірілген талдау сияқты анализ жүргізетін болсақ, келесі өрнекті жаза аламыз
(44)
ал R5 деп белгіленген резистордың кедергісі R1, R2, R3 және R4 параллель қосылған резистордың кедергісіне тең.
16.1 - Сурет ОК(операциялық күшейткіш) негізіндегі қосындылағыш
Қосындылағыш схемалары аналогтық есептеуіш құрылғыларда және дыбыстық жиілік араластырғыштары үшін негізгі элементтері ретінде қолданылады.
17 Кернеудің қайталағышы
Төмендегі 17.1Суреттегі схема 100% КБ-мен қамтылған. Кірістердегі кернеудің шамалары небәрі милливольт немесе соның маңында айырмашылықта болуы мүмкін:
17.1 – Сурет. ОК негізіндегі кернеудің қайталағышы
Бұл схеманың кіріс кедергісі өте үлкен (әдетте бірнеше мега Ом), ал шығыс кедергісі өте төмен (мәні небары бірнеше Ом).
Бұл схема өте қолайлы буферлік каскад ретінде пайдаланылады да, өте тиімді эмиттерлік қайталағыш ретінде қарастырыла алады.
18 Терістемейтін күшейткіш
18.1 Суретте терістемейтін ОК-лардың әртүрлі қосылу схемалары көрсетілген.
а) б)
в)
18.1- Сурет Терістемейтін күшейткіштер:
а) негізгі схема
б) айнымалы ток күшейткіші
в) компенсациялық КБ-сі бар айнымалы ток күшейткіші
18.1а Суреттегі схеманы талдағанда терістеуші кірістегі кернеуді келесі түрде жазуға болады
(44)
Бұрын қарастырған себептердей (яғни оларға сүйеніп) келесі өрнекті жаза аламыз
, => , (45)
, (46)
Әдетте 18.1а Суретте көрсетілген схеманың негізінде дыбыс жиілігінің күшейткіштері жиналады. 18.1б Суретте келтірілген схемада С1 мен C2 конденсаторлардың көмегімен айнымалы ток бойынша айыру қамтамасыз етіледі де, ал R1 мен R2 резисторлар терістемейтін кірісте және шығыста тұрақты құраушының деңгейін орнықтырады. Резисторлар R3 пен R4 айнымалы ток бойынша күшейту коэффициентін анықтайды
Жоғарыдағы 18.1б Суретте көрсетілген схеманың кіріс кедергісі параллель қосылған R1 мен R2 резисторлар кедергісімен беріледі. Компенсациялық КБ-сі бар 18.1в Суреттегі күшейткіш өте үлкен (жоғарғы мәнді) кіріс кедергіге иеленеді. Бұрын қарастырылған схемалардағыдай тұрақты құраушының деңгейі R1 мен R2 резисторлармен орнықтырылады.
19 Операциялық дифференциалдық күшейткіш (ДК)
19.1-Сурет Синфазалы бөгеуілдің енгізілуі
Х1 мен Х2 элементтер бұл бақыланатын екі тензорезисторлар. Олардың қосылуы келесі эффект береді: Механикалық әрекеттен Х1 кедергі артады, ал Х2 кедергісі кемиді. Ү1 мен Ү2 элементтер – бұл механикалық әсерге ұшырамайтын бірдей тензорезисторлар. Олардың атқаратын міндеті – схеманың температуралық тұрақтандырылуы.
VB-деп белгіленген кернеу – практика жүзінде шамасы өте кішкентай болады да, кернеу көпірінен алынады. Бұл VB кернеу күшейткішке келіп түскенде, оның кірісіндегі (әрбір кірісіндегі) кернеу келесі түрде анықталады
(47)
Мұндағы VСМ – синфазалы бөгеуіл кернеуі. Бұл кернеу қарастырылып отырған жол ішіне сыртқы бөгеуілдер көзінен еніп кетуі мүмкін. Егер көпірден келетін жалғау сымдары экрандалған орам жұбы болатындай істелінсе, онда күшейткіш кірістерінің екеуінде де енгізілетін синфазалық кернеу бірдей болады. Міне осы соңғы жағдай дифференциалды күшейткішті пайдалануға (мүмкіндік береді) жол ашады.
Дифференциалдық күшейткіштің (ДК-ның) схемасы 19.2 суретте келтірілген.
19.2– Сурет ОК негізіндегі ДК
Схема дұрыс жұмыс істеу үшін резисторлар арасында келесі қатынастар орындалуы тиіс: R1=R3 және R2=R4. Бұл жағдайда
(48)
ССБК-ның максималь мәніне жету үшін дәлме-дәл резисторлармен пайдалану керек.
Дифференциалдық күшейткіштер синфазалы бөгеуілдері болатын жағдайларда шамасы бойынша сигналдың кернеуі өте кішкентай болып, оны күшейтуге тура келетін аспаптарда, мысалы термопараларда, тензотүрлендіргіштерде, медициналық электрондық аспаптарда кеңінен қолданылуын тапты.
20 Интегратор
Интегралдау - математикалық операция екені белгілі. Бұл математикалық операция графикалық түрде орындалғанда қисық сызықтың (оның кесіндінісінің) астындағы ауданды анықтауға мүмкіндік береді. Интегралдау ортақ айнымалылары болатын өзара тәуелді функциялар арасындағы байланысты табуға да мүмкіндік береді. Міне осындай айнымалы ретінде, яғни ортақ айнымалы ретінде уақытты алуға болады.
Мысалы, жылдамдық – үдеудің интегралы, ал қашықтық – жылдамдықтың интегралы. Интегралдау көптеген жүйелерде қолданылады. Төмендегі 20.1а Суретте интегралдау схемасының теориалық моделі көрсетілген.
а) б)
в)
20.1-Сурет. ОК негізіндегі интегратор:
а) қарапайым схема;
б) нақты схема – SW1 ауыстырып қосқыш нәтижелердің түсірілуін орындайды яғни нөльді орнатадыжәне интегралдау процесін «қосады»;
в) кіріс және шығыс сигналдардың уақыттық диаграммалар.
Терістеуші схема үшін жасалған талдаудай анализ жасап, яғни R-резистор және C-конденсатор арқылы жүретін тоқтар дәлдеседі деп болжап, келесі өрнектерді жаза аламыз
Бұл токтар тең болуы тиіс болғандықтан:
немесе
(49)
Интегратордың нақты схемасы 20.1 б Суретте көрсетілген. Бұл Суреттегі RV1-потенциометр көмегімен токтың кіріс ығысуын туралап қоюға болады, себебі кіріс тоғының бұл ығысуы күшейткіш шығысының баяу ығысуын (қанығу күйіне қарай) тудырады. Схеманы бастапқы күйіне орнату үшін ауыстырып қосқышты (SW1) тұйықтайды да, R4 резистор арқылы C1 конденсаторды разрядтайды.
20.1 в Суретте нақты схеманың уақыттық диаграммалары көрсетілген. Кіріс кернеу (VIN, [B]) сатылы өзгергенде V/RC [B/c] жылдамдықпен шығыс кернеудің сызықты өзгеруі болады.
21 Дифференциатор
Дифференциалдау уақыт бойынша өзгеретін параметрлердің лездік мәндерін алуға мүмкіндік береді. Мысалы, қашықтықтың уақыт бойынша туындысын, яғни жылдамдықты.
Ал өз жағынан, уақыт бойынша жылдамдықтың туындысы үдеуді береді. Міне, осындай дифференциатордың оңайлатылған схемасы 21.1 а Суретте келтірілген.
а) б)
в)
21.1 Сурет – ОК негізіндегі дифференциатор:
а) оңайлатқан схема;
б) нақты схема;
в) жиіліктік сипаттама.
Алдағы бөлімдегі анализге ұқсас талдаудың нәтижесінде келесі өрнекті жазуға болады.
(50)
Тәжірибе жүзінде жақсы дифференциатордың жиіліктік сипаттамасы жиіліктің өсуімен артады, яғни жоғарғы жиіліктердегі күшейту коэффициентінің өте (аса) жоғарғы мәндерін іске асырады. Міне, бұл жағдай қажетсіз (тиімсіз), себебі мұндай схемада жоғарғы жиіліктерде шудың пайда болу ықтималдылығы өте жоғары. Жоғарыдағы 21.1 б Суреттің схемасына ЖЖ (жоғарғы жиілік) аймағында күшейту шектегіші енгізіледі. Бұл дифференциатордың RC – тізбегі (R1/C1) беретін ТЖ (төменгі жиіліктегі) сипаттамасы 21.1 а Суретте көрсетілген дифференциатордікімен бірдей (ұқсас). Ал, ЖЖ аймақта күшейту коэффициенті R2 резисторды және C2 конденсаторды схема ішіне енгізгендіктен төмендейді. Бұл элементтердің номиналдары келесі теңдеу: R1C1=R2C2 орындайтындай етіп таңдап алынады. Күшейту коэффициенті max мәніне жетіп, содан кейін кемитін жиілік, келесі формула бойынша анықталады.
(51)
Жоғарыдағы 21.1 в Суреттен максималь күшейту коэффициенті R1/R2 мәніне тең болатынын жиіктік сипаттамадан көруге болады.
22 Сүзгілер
Белгілі бір берілген (тапсырылған) жиіліктік сипаттамалармен схемаларды алу үшін сүзгілерді пайдаланады. Сүзгілердің негізгі төрт түрі болады.
Төменгі жиіліктер (ТЖ фильтр) сүзгісі жиілігі белгілі бір тапсырылған (берілген) мәннен асып түсетін сигналдарды өткізбей бөгет болады. ТЖС – лердің әдетте қолданылатын саласы – дыбыстық схемаларда ЖЖ шуды жою. Сондықтан мұндай сүзгілер шуыл жұтушы деп аталады.
ЖЖС жиілігі белгілі бір берілген мәннен асып кететін сигналдарды ғана өткізеді. Мұндай сүзгілер дыбыстық схемаларда ТЖ шуылдарды жою үшін пайдаланылады. Бұл ТЖ шуыл, мысалы магнитофонның “лентопротяжный” механизмі жұмыс істегенде пайда болады.
Жолақтық сүзгілер тек белгілі бір ауқым ішіндегі жиіліктерді өткізеді, ал режекторлық сүзгілер (сүзгі – тығын белгілі бір жиіліктер ауқымының сигналдарын өткізбейді) мысалы, жиілігі 45 .. 55 Гц ауқымының режекторлық сүзгісі жиілігі 50 Гц желілік шуылдарды бұғаттау үшін өлшеуіш аппаратурада кеңінен қолданылып жүр.
Төмендегі 22.1 Суретте ОК негізінде жиналған сүзгілердің схемалары және олардың атқаратын қызметіне сай болатын шарттар көрсетілген.
а) АЖС-ның түсу жиілігі: ;
б) Сындық әлсіреу үшін: R1=R2=R, C2=C, C1=2C, Қиық жиілігі .
Егер С1>2C2 болса, онда схеманың жиіліктік сипаттамасының резонанстық шыңы болады.
в) АЖС-ның түсу жиілігі:
г) Сындық әлсіреу үшін: С1=С2=С, R1=R, R2=2R.
Қиық жиілігі
Егер R2 >2R1 болса, онда схеманың жиіліктік сипаттамасының резонанстық шыңы болады.
д) Орталық жиілік , , егер R1=R2=R, R3=2R және С1=С2=С
е) Орталық жиілік: . Егер R1=R2=R, R3=R/2 және С1=С2=С, С2=2С
22.1 Сурет – ОК-лар негізіндегі сүзгілер:
а) қарапайым ТЖС;
б) ТЖС-ң классикалық схемасы;
в) қарапайым ЖЖС;
г) ЖЖС-тың классикалық схемасы;
д) жолақтық сүзгі;
е) режекторлық сүзгі.
Бұл жерде қиық жиілігі деп отырғанымыз сигналдың амплитудасы 3 дБ-ге кемитін АЖС-тегі нүкте, яғни жиіліктің бұл мәні белгілі бір шекаралық мән (шама) ретінде (оны асып түсетін немесе оған жетпейтін жиіліктер мәндерін жібермейтін (кідіртетін)) алынып отырған жоқ.
(22.1а) және (22.1в) Суреттерде түсуі 20дБ/декада бір каскадты сүзгілер көрсетілген, ал (22.1б) және (22.1г) Суреттерде түсуі 40дБ/декада екі каскадты сүзгілер көрсетілген.
Ал, соңғы екі сүзгілерде (22.1 д) және (22.1е) Суреттердегі өшу бұл соңғы екі Суретте көрсетілген құраушылар ноиналдарын өзгерту жолымен реттеле алады.
23 Шмитт триггері
Шмитт триггері уақыт бойынша баяу өзгеретін сигналдарды шептері күрт, формалары айқын сигналдарға түрлендіру үшін кеңінен қолданылады. Төмендегі Суреттен көруге болатындай (23.1 Сурет), бұл триггерлерге гистерезис тән болады.
Ағылшынша қысқартылған абривиатурамен UTP деп белгіленетін жұмысқа қосылуының жоғарғы табалдырығы және LTP деп белгіленетін төменгі табалдырығы бар.
Гистерезис – сипаттаманың кері тұзағының тұрпаты, яғни формасы болып табылады да, егер баяу өзгеретін кіріс сигналға шуыл қабаттасатын болса, гистерезис шығыстағы сигнал флюктуациясын кемітеді.
ОК негізіндегі триггер Шмитта 23.1 в Суретте көрсетілген.
а) б)
в) г)
23.1 Сурет – ОК негізіндегі Шмитт триггерлері:
а) схеманың шығыс сипаттамасы (гистерезис);
б) гистерезистің қалыптастырылуы;
в) негізгі схема;
г) стабилитрондардың көмегімен орнатылатын ауыстырып-
қосу нүктелері болатын Шмитт триггері.
23.1 в Суреттегі триггер шығысы қанығу күйінің оң таңбалы немесе теріс таңбалы полярлығында болады. Ал енді, кіріс сигналдың деңгейі триггердің жұмысқа қосылуының жоғарғы табалдырығын асып түседі деп болжайық; схеманың шығысында «-» таңбалы кернеу орнығады да, ал терістемейтін кірісте келесі кернеудің шамасын аламыз.
(52)
Міне, осы соңғы жазылған мән триггердің жұмысқа қосылуының төменгі табалдырығы болып табылады. Сондықтан кіріс кернеу осы қосылудың төменгі табалдырығынан асып тұрғанына дейін шығыстағы деңгей өзгермейді. Егер кернеудің шамасы жұмысқа қосылуының төменгі табалдырығынан кіші мәніне түссе, шығыстағы кернеудің шамасы артады (өседі) да, онымен бірге ОК-ның терістемейтін кірісіндегі кернеу де артады, яғни осындай схемада оң (таңдалы) кері байланыс орын алады; шығыс кернеудің мәніне дейін күрт өсуі терістемейтін кірістегі кернеу мәнінің көлемі шамаға дейін артуын береді.
Бұл соңғымыз – триггердің жұмысқа қосылуының жоғарғы табалдырығының кернеуі: енді, кернеудің шамасы жұмысқа қосудың жоғарғы табалдырық кернеу деңгейінен асып тұрғанына дейін схеманың шығысында полярлығы оң таңбалы кернеу болады.
Жоғарыда 23.1в суреттегі схеманың жұмысқа қосылу табалдырықтарының жоғарғы және төменгі деңгейлері ОВ-шамасына қатысты симметриялы. Бұл схеманың толып жатқан түрлері бар. Олардың кейбіреулерінде жұмысқа қосылу табалдырықтары симметриялы емес болуы мүмкін. Мысалы, 23.1г Суретте көрсетілген схеманың жұмысқа қосылу табалдырықтарының жоғарғысы да, төменгісі де полярлықтары бойынша бірдей және бұл схема бір ғана қоректендіру көзінен жұмыс істейді.
Логикалық микросхеманың көбі Шмитт триггерлі болып табылады. Мысалы, ТТЛ тобындағы 7414 (ИМС-тер) немесе КМОП тобындағы 4093 (бұл ИМС-тің құрамына төрт ЖӘНЕ-ЕМЕС ЛЭ-тер, кірісінде Шмитт триггерлері болатын кіреді). Бірақ дайын Шмитт триггерлерінің бұл түрлерінде жұмысқа қосылу табалдырықтары бекітілген, ал кіріс кернеулері арқылы шектелген. ОК-лар негізіндегі Шмитт триггерлері жетілдірушіге стандартты микросхемалар негізіндегі Шмитт триггерлері жарамайтын схемаларды құрастыруға (жинауға) мүмкіндік береді.
|
Скачать 89.06 Kb.