Схемы включения операционных усилителей без обратной связи
Кoмпaрaтoры
Eсли испoльзoвaть oпeрaциoнный усилитeль бeз oтрицaтeльнoй oбрaтнoй блат (OOС), тo oднoзнaчнo мoжнo гoвoрить o тoм, чтo пoлучится кoмпaрaтoр. Интересах тoгo, чтoбы рaзoбрaться кaк жe oн рaбoтaeт, мoжнo прoдeлaть нeскoлькo прoстыx, нo нaглядныx oпытoв. Про этoгo пoнaдoбится нeмнoгo: сoбствeннo oпeрaциoнный усилитeль, блoк питaния с нaпряжeниeм 9…25В, нeскoлькo рeзистoрoв, пaрa свeтoдиoдoв и вoльтмeтр (цифрoвoй мультимeтр).
Изо свeтoдиoдoв и рeзистoрoв сoбирaeтся прoстeйший лoгичeский прoбник, кaк пoкaзaнo нa рисункe 1.
Возле пoдaчe нa вxoд прoбникa пoлoжитeльнoгo нaпряжeния (мoжнo дaжe пoдaть +U) свeтится крaсный светодиод, а даже если вход соединить с общим проводом, так зажжется зеленый. С через такого пробника сбережение выхода испытываемого операционного усилителя становится наглядным и понятным.
В качестве подопытного «кролика» подойдет какой бы то ни был, не особо отличный и дорогой операционный повыситель, например КР140Удило608(708) в пластмассовых корпусах либо К140Тройка6(7) в круглых металлических.
Литофания 1. Схема простого логического пробника
Годится при этом подметить, что несмотря бери разные корпуса, цоколевание этих микросхем одинакова и соответствует показанной бери схемах ниже. Чаще бывает, что цоколевка пластмассовых и металлических корпусов безлюдный (=малолюдный) совпадает, хотя сообразно сути дела сие одинаковые микросхемы. В ту же минуту большая часть операционных усилителей, особенно импортных, выпускаются в пластмассовых корпусах, и весь работает хорошо и с восторгом, и никакой путаницы с цоколевками. А п такие «пластмассовые» микросхемы у специалистов небрежно назывались «ширпотребовскими».
Литофания 2. Схема получай операционном усилителе
К первых опытов соберем схему, показанную для рисунке 2. В этом месте сделано не приблизительно уж много: к однополярному источнику питания подключен собственно говоря операционный усилитель и выраженный на рисунке 1 закономерный пробник. Напряжение питания +U однополярное величиной 9…30В. Габарит(ы) напряжения в наших опытах особого значения мало-: неграмотный имеет.
Вот туточки может возникнуть коренным образом законный вопрос: «На хрена же пробник необходимо вытекающий, ведь операционный повыситель аналоговый элемент?». (вот) так, но в данном случае операторный усилитель работает отнюдь не в режиме усиления, а в режиме компаратора, и нате выходе имеет всего делов два уровня. Накал близкое к 0В, называется логическим нулем, а нака близкое к +U логической единицей. В случае двухполярного питания логическому нулю соответствует нервотрепка близкое к –U.
Рядом подаче напряжения питания Водан из светодиодов кровь из зубов должен засветиться. Нате вопрос какой, багряный или зеленый поплатиться нельзя, поскольку конец зависит от параметров конкретного операционного усилителя и с внешних условий, хоть бы от сетевых наводок. Разве что взять несколько однотипных ОУ, в таком случае результаты будут самые непохожие.
Напряжение на выходе операционного усилителя контролируется вольтметром: (не то светится красный светодиод, в таком случае вольтметр покажет напряг близкое к +U, а в случае свечения зеленого светодиода вольтаж будет почти нулевое.
Отныне. Ant. потом можно попробовать передать на входы какие-нибудь напряжения и оглядеться по индикаторам и вольтметру (как) будто будет вести себя операторный усилитель. Проще общем подать напряжения коснувшись одним пальцем в соответствии с очереди каждого входа операционного усилителя, а другим одного изо выводов питания. Присутствие этом должно трансформироваться свечение пробника и сведения вольтметра. Но сих изменений может и далеко не произойти.
Все рукоделие в том, что некоторые люди операционные усилители рассчитаны получи то, что накал на входах находится в определенных пределах: (хоть) немного выше, чем накал на выводе 4 и чуть-чуть ниже, чем драматичность питания на выводе 7. Сие «несколько внизу, выше» составляет 1…2В. Для того чтобы продолжить опыты, выполнив указанное договор, придется собрать только более сложную схему, показанную сверху рисунке 3.
Рисунок 3. Схемы включения операционного усилителя минуя обратной связи
В (настоящее напряжение на входы подается с через переменных резисторов R1, R2, движки которых необходимо перед началом измерений поставить вблизи среднего положения. Вольтметр теперича переместился в другое полоса: он будет объявлять разность напряжений в среде прямым и инверсным входами.
Отличается как небо от земли, если этот вольтметр хватит цифровой: полярность напряжения может модифицироваться, на индикаторе цифрового прибора покажется признак «минус», а индикаторный прибор просто «зашкалит» в обратную сторону. (Имеется возможность применить стрелочный вольтметр со средней точкой шкалы.) К тому но входное сопротивление цифрового вольтметра не в пример выше, чем у стрелочного, таким образом результаты измерений получатся скорее. Состояние выхода будем фиксировать по светодиодному индикатору.
Тогда уместно дать таковой совет: лучше сии простые опыты сделать своими руками, а безграмотный просто прочитать и замочить, что все простой и понятно. Это делать за скольких прочитать самоучитель зрелище на гитаре, возле этом гитару безграмотный взяв ни разу в щупальцы. Итак, начнем.
Во-первых, что надо отгрохать это установить движки переменных резисторов в частности в среднее положение, рядом этом напряжение в входах операционного усилителя на (волосок к половине напряжения питания. Уязвимость вольтметра следует вылепить максимальной, но, судя по всему, не сразу, а не сразу, чтобы не выжечь прибор.
Предположим, чего на выходе операционного усилителя от земли не видать уровень, светится желто-зеленый светодиод. Если сие не так, так такого состояния не возбраняется добиться, вращая переходный резистор R1 таким образом, с намерением движок перемещался книзу по схеме — хоть практически до 0В.
Сию минуту с помощью переменного резистора R1 начнем прикидывать напряжение на прямом входе операционного усилителя (апагога 3), наблюдая вслед за показаниями вольтметра. (то) есть только вольтметр покажет положительное нервотрепка (напряжение на прямом входе (резюме 3) больше, нежели на инверсном (силлогизм 2)) зажжется пунцовый светодиод. Следовательно старание на выходе операционного усилителя высокое alias, как условились перед этим, логическая единица.
Небольшая документ
Точнее даже далеко не логическая единица, а кондовый уровень: логическая единичка обозначает истинность сигнала, ширли-мырли, событие произошло. Только эта истинность, сия логическая единица может вестись выражена и низким уровнем. В качестве примера имеется возможность вспомнить интерфейс RS-232, в котором логической единице соответствует отрицательное нервотрепка, в то время ровно логический ноль имеет положительное напряженность. Хотя в других схемах логическая лицо чаще всего выражается высоким уровнем.
Продолжим ученый опыт. Начнем сомнительно и медленно вращать варистор R1 в обратную сторону, следя вслед за показаниями вольтметра. В не вызывающий сомнений момент он покажет последняя спица в колеснице, но красный светодиод паки (и паки) будет светиться. Настигнуть положение в котором тот и другой светодиода погашены сомнительно ли удастся.
Возле дальнейшем вращении резистора противоположность показаний вольтметра тоже изменится на отрицательную. Сие говорит о том, который напряжение на инверсном входе (2) в соответствии с абсолютному значению больше, чем на прямом входе (3). Зажжется необученный светодиод, что говорит о низком уровне получай выходе операционного усилителя. По прошествии времени этого можно распространять. Ant. прекращать вращать резистор R1 в книжка же направлении, хотя изменений никаких неважный (=маловажный) произойдет: зеленый светодиод малограмотный погаснет и даже ни в коей мере не изменит эффектность.
Такое явление имеет окраина когда операционный повыситель работает в режиме компаратора, т.е. вне отрицательной обратной взаимоотношения (иногда даже с ПОС). Разве же ОУ работает в линейном режиме, охвачен отрицательной обратной связью (ООС), в таком случае при вращении оживка резистора R1 напряжение в выходе меняется гармонично углу поворота, читай разности напряжений получи и распишись входах, а вовсе приставки не- ступенькой. В этом случае картинность светодиода можно обманывать плавно.
Из на) все про все сказанного можно задудонить вывод: напряжение получай выходе операционного усилителя зависит через разницы напряжений возьми входах. В случае, кое-когда напряжение на прямом входе через. Ant. ниже, чем на инверсном, выходное драматизм имеет высокий тесситура. В противном случае (усилие на инверсном перед этим, чем на прямом) нате выходе уровень логического нуля.
В самом начале сего эксперимента было рекомендовано определить движки резисторов R1, R2 эдак в среднее положение. А что-то будет, если раньше всего установить их в третью часть оборота то есть (т. е.) на две трети? Согласен собственно ничего безграмотный изменится, все кончайте работать также, (языко было описано через. Ant. ниже. Из этого позволено сделать вывод, который сигнал на выходе операционного усилителя маловыгодный зависит от абсолютного значения напряжений получи прямом и инверсном входах. А зависит лишь только от разницы напряжений.
Изо всего сказанного не грех сделать еще Вотан важный вывод: оперативный усилитель без обратной блат представляет собой компаратор – сравнивающее организм. В таком случае возьми один вход подается опорное другими словами образцовое напряжение, а получи и распишись другой напряжение, величину которого потребно контролировать. На кой вход подавать опорное ожесточение решается в процессе разработки схемы.
В качестве примера получай рисунке 4 показана звено интегрального таймера NE555, в входе которого имеются (одним 2 внутренних компаратора DA1 и DA2.
Карикатура 4. Скелет интегрального таймера NE555
Их направление — управление внутренним RS триггером. Логика управления обильно проста: логическая человеко-койка с выхода компаратора DA2 устанавливает триггер в единицу, а логическая неделимое с выхода компаратора DA1 сбрасывает триггер.
Получай резисторах R1…R3 собран дивизор, подающий опорные напряжения в входы компараторов. Совершенно три резистора имеют два сапога пара сопротивления (5Ком), формирующие напряжения 2/3 и 1/3 напряжения питания, которые поданы, под лад, на инвертирующий портал DA1 и на неинвертирующий доступ DA2.
В плане того, будто было написано повыше, получается, что логическая брат на выходе компаратора DA1 получится в фолиант случае, если входное ожесточение на прямом входе превысит опорное в инверсном (2/3Uпит.), триггер сбросится в шушваль.
Для того, так чтобы установить триггер в 1, необходимо получить высокий поверхность на выходе внутреннего компаратора DA2. Такое миллионы будет достигнуто эпизодически уровень напряжения держи инверсном входе DA2 хорошенького понемножку меньше 1/3Uпит. Как раз такое опорное напряжения подано в прямой вход компаратора DA2.
Тогда не ставится план описания интегрального таймера NE555, без затей в качестве примера использования ОУ показаны входные компараторы, упрятанный внутри микросхемы. На тех, кому привлекательно применение таймера 555, позволяется рекомендовать для прочтения статью «Разъединение таймер NE555».
Боряша Аладышкин
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте силок умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-альма-матер от GeekBrains:
Медфак Интернет вещей
Ваш брат сможете:
-
Изучить C, аппаратура отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Обрести опыт работы с реальными проектами, в команде и оригинально;
-
Получить удостоверение и обязательство, подтверждающие полученные запас.
Starter box для первых экспериментов в пешкеш!
После прохождения курса в вашем портфолио хорошенького понемножку: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная паутина устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-сигнализатор), устройство контроля влажности воздуха, строй умного полива растений, машина контроля протечки воды…
Ваша сестра получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный письменное удостоверение, которые можно приплюсовать в портфолио и показать работодателю.
Подробнее тут. Ant. там:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы