Повторителей напряжения

Усилительные свойства ОУ определяют его амплитудные характеристики по инвертирующему и неинвертирующему входам при разомкнутой цепи нагрузки (кривые 1 и 2 на 10.76, а). Для типового значения ЭДС источника питания Е = 10 В насыщение транзистора повторителя напряжения выходного каскада произойдет при «вх »Е/Ких = = ± (0,1 + 1) мВ. Дальнейшее увеличение напряжения и „ не вызывает

Упражнение 8.3. Какова польза от повторителя напряжения, если он имеет коэффициент усиления по напряжению, равный всего лишь единице?

а *— инвертирующего; 6 — неинвертирующего; в — повторителя напряжения

На 3.23, в приведена схема ОУ, работающего в режиме повторителя напряжения, представляющая собой усилитель ( 3.23, б) с единичным усилением (#2 — 0)- Выходной сигнал непосредственно подается на инвертирующий вход, а входной — на неинвертирующий. Входное сопротивление повторителя весьма велико, а выходное — мало.

На 2.3 приведена обобщенная схема простейшего повторителя напряжения. В качестве активного прибора могут быть использованы БТ и нормально закрытый ПТ. В первом случае — это эмиттерный повторитель, во втором — истоковый повторитель. По существу, эмиттерный (истоковый) повторитель представляет собой простейший усилительный каскад с общим эмиттером (истоком), охваченный обратной связью с коэффициентом передачи напряжения уи = 1 . Повторители напряжения обладают высоким входным сопротивлением, обеспечиваемым последовательной обратной связью. Входные и выходные сопротив-

2.3. Обобщенная нема повторителя напряжения

Усилительные свойства ОУ определяют его амплитудные характеристики по инвертирующему и неинвертирующему входам при разомкнутой цепи нагрузки (кривые У и 2 на 10.76, а). Для типового значения ЭДС источника питания Е - 10 В насыщение транзистора повторителя напряжения выходного каскада произойдет при мвх * Е/К -= ± (0,1 -г 1) мВ. Дальнейшее увеличение напряжения UBX не вызывает изменения напряжения на выходе.

Усилительные свойства ОУ определяют его амплитудные характеристики по инвертирующему и неинвертирующему входам при разомкнутой цепи нагрузки (кривые / и 2 на 10.76, а). Для типового значения ЭДС источника питания Е = 10 В насыщение транзистора повторителя напряжения выходного каскада произойдет при MB «= Е/К =

ния, инвертирующий усилитель, который можно переключить в режим истокового повторителя напряжения, и змит-терный повторитель ( 3.9, а). ИМС предназначена для реализации низкочастотных ^С-фильтров, согласования низ-коомных нагрузок с высокоомным источником сигналов и построения усилителей с высоким входным сопротивлением, автогенераторов, частотных корректоров и т. д.

Для неинвертирующего повторителя напряжения очень опасен режим переключения входов, когда из-за большой амплитуды входного сигнала за счет отрицательной обратной связи насыщается транзистор инвертирующего входа и связывает этот вход с неинвертирующим. Тогда сигнал обратной связи подается на два входа, что превращает обратную связь в положительную, и ОУ переходит в режим насыщения, удерживаясь в этом состоянии и после снятия входного сигнала. Исключить возможность переключения входов ОУ можно, включив в цепь отрицательной обратной связи резистор с сопротивлением 30 кОм или соединив выходной зажим с зажимом 8 через диод ( 5.21, в).

Схема 9.13 является схемой повторителя напряжения, в которой выходное напряжение равно входному. Повторитель напряжения можно использовать как согласующее звено между источником напряжения, имеющим очень большое внутреннее сопротивление, и измерителем. Схема позволяет производить измерения напряжения без заметных искажений его значения.

В схеме, реализующей операцию ИЛИ, высокий уровень напряжения на выходе появляется, если аналогичный уровень имеется хотя бы на одном из входов. Для этого транзисторы включаются по схемам повторителей напряжения. Нагрузка включается в цепь эмиттера, а выходные цепи транзисторов включаются параллельно. Если в такой схеме включить нагрузку в цепь коллекторов и снимать выходное напряжение с коллекторов, то элемент будет реализовывать операцию ИЛИ-НЕ.

Рассмотрены особенности монолитных и гибридных интегральных микросхем (ИМС) и их элементов. Дано описание основных ячеек аналоговых ИМС (повторителей напряжения, усилителей ьшкой частоты, видеоусилителей и др.). Подробно рассмотрены операционные усилители общего и специального назначения. Рассмотрены основные типы цифровых ИМС на биполярных и униполярных транзисторах и построенные на их основе 1риггерные системы. Дано описание интегральных компараторов напряжений. Приведены монолитные и гибридные релаксационные ИМС

3.12. Схемы замещения змиттерного (а) и истокового (б) повторителей напряжения

Наличие повторителей напряжения 'в микросхемах ЭСЛ и ЭЭСЛ способствует не только повышению их быстродействия, но позволяет сравнительно просто согласовать их с кабелем или полосковыми линиями, которые применяются в быстродействующих устройствах для соединения отдельных блоков и узлов.

Из (2.69) следует, что при Яос=0, KF = \ и ОУ работает как повторитель напряжения (U2 = Ui). Это еще раз подтверждает, что последовательная ОС по напряжению характерна для повторителей напряжения, у которых коэффициент передачи равен примерно единице. Однако следует подчеркнуть, что повторитель напряжения, реализованный на ОУ, отличается от эмиттерного, истокового и катодного повторителей тем, что коэффициент передачи напряжения последних всегда меньше единицы, а коэффициент передачи повторителя напряжений на ОУ всегда чуть больше единицы.

В идеальном случае, когда 1C (Ян1/?н)5, коэффициент передачи напряжения каскада с ОС /(=1, т.е. на выходных выводах каскада повторяется входное напряжение. Поэтому каскады с передачей напряжения, примерно равной единице, получили название повторителей напряжения. Поскольку в каскаде с ОС выходное напряжение снимается с истока, то каскад называется истоковый повторитель, а каскад с ОА, выходное напряжение у которого снимается с катода, — катодный повторитель. Повторители напряжения можно получить и на биполярном транзисторе, и на ОУ. Так как выходное напряжение в рассматриваемых каскадах повторяет входное, то во всех повторителях напряжения их фазы совпадают, т. е. каскады с ОС и ОА не инвентируют фазу усиливаемого напряжения.

в оконечных каскадах глубокой отрицательной ОС для улучшения согласования плеч транзисторных двухтактных схем и повышения их линейности привело к использованию в качестве бестрансформаторных оконечных каскадов повторителей напряжения, которые практически вытеснили трансформаторные оконечные каскады.

Интегральные ОУ используются в качестве инвертирующих и неинвертирующих усилителей и повторителей напряжения во многих электронных устройствах. На их основе создаются различные интеграторы, дифференциаторы и сумматоры. Схемы умножения, деления, логарифмирования, антилогарифмирования, вычитания также выполняются на интегральных ОУ. Различные функциональные преобразователи, схемы сжатия сигнала, разнообразные детекторы, источники постоянного тока и стабильного напряжения, компараторы, гармонические и релаксационные генераторы, гираторы, активные фильтры и другие устройства в большинстве случаев реализуются на интегральных ОУ. Многие устройства на основе интегральных ОУ имеют малые габаритные размеры, массу и стоимость.

Операционные усилители используются в качестве инвертирующих и неинвертирующих усилителей, повторителей напряжения, интегрирующих, дифференцирующих операционных звеньев, устройств сжатия информации. Они применяются в активных фильтрах, коммутационных устройствах, функциональных, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях и во многих других устройствах электроники.

В схемах катодных повторителей напряжения на входе и выходе схемы находятся в фазе и направлены встречно. Поэтому напряжение между сеткой и катодом является их разностью, т. е.

Входные напряжения, например, для первого канала ивх] и «Bxi, через ключи КЛ\ и К.Л\ подаются на входы буферных каскадов С>У! и ОУ2, работающих в режиме повторителей напряжения. С выходов повторителей напряжения поступают на вход ОУ3, работающего в режиме вычитающего усилителя. В результате выходное напряжение