Операционные усилители


ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ


(1) Разработайте схему «чувствительного вольтметра». Он должен, иметь Z вх = 1 МОм и в четырех диапазонах обеспечивать чувствительность от 10 мВ до 10 В. Используйте измерительный прибор с размахом шкалы 1 мА и операционный усилитель. Если потребуется, отрегулируйте сдвиги напряжения. Подсчитайте показания прибора при разомкнутом входе, если: (а) I см = 25 пА (типичное значение для ОУ типа 411) и (б) I см = 80 нА (типичное значение для ОУ 741). Подумайте о том, какие ограничения следует ввести, чтобы предохранить прибор от повреждений (например, можно ограничить величину тока, чтобы она не превышала 200% полного размаха шкалы) и защитите входы усилителя от напряжений, которые выходят за пределы питающих напряжений. Как вы думаете: подойдет ли для высокоимпедансных измерений сигналов низкого уровня ОУ типа 741?


(2) Разработайте схему усилителя звуковых частот основе ОУ типа ОР-27 (имеет низкий уровень шумов, рекомендуется для использования в усилителях звуковых частот). Усилитель должен иметь следующие характеристики: К - 20 дБ, Z вх = 10 кОм, точка –3Дб соответствует частоте 20 Гц. Используйте не инвертирующую схему, предусмотрите, чтобы спад усиление на низких частотах ослаблял влияние входного напряжения сдвига. Разработайте схему с учетом того, что влияние входного тока смещения на выходной сдвиг должно быть минимальным. Учтите, что источник сигнала подключен через конденсатор.


(3) Разработайте схему расщепления фаз (фазоинвертора) с единичным коэффициентом усиления (см гл. 2) на основе ОУ типа 411. Схема должна иметь высокое входное и низкое выходное сопротивления. Учитывая ограничения по скорости нарастания, оцените грубо максимальную частоту, на которой можно получить полный размах сигнала (27 В от пика до пика при использовании напряжения питания ± 15 В).


(4) Усилители мощности звуковых частот EI Cheapo на верхних частотах возбуждаются из-за начинающегося с частоты 2 кГц (точка + 3 дБ на характеристике) нарастания усиления +6 дБ/октава. Разработайте простой RC-фильтр, который можно было бы включить между предусилителем и усилителем для компенсации возбуждения. При необходимости RC-фильтр можно построить на ОУ типа AD611 (еще одна интегральная схема, рекомендуемая для использования в звуковом диапазоне частот). Для предусилителя Z вых = 50 кОм, а для усилителя Z вх = 10 кОм.


(5) Операционный усилитель типа 741 используется в качестве простого компаратора с одним заземленным входом, т. е. в качестве детектора нулевого уровня. На второй вход поступает синусоидальный сигнал с амплитудой 1 В (частота 1 кГц). Чему равно напряжение на входе, когда напряжение на выходе проходит через уровень 0 В? Предположите, что скорость нарастания составляет 0,5 В/мкс, а напряжение насыщения выхода равно ± 13 В.


(6) На рис. 4.92 дан пример схемы преобразователя отрицательного сопротивления, (а) Чему равно ее входное сопротивление? (б) Диапазон выходного напряжения ограничен значениями U+ и U- . Каков диапазон входного напряжения, в котором схема работает без насыщения?


преобразователя отрицательного сопротивления

Рис. 4.92.


(7) Представьте только что рассмотренную схему в виде эквивалентного «черного ящика» с двумя выводами (рис. 4.93). Как с помощью этого двухполюсника построить усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления - 10? Почему нельзя сделать усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления +10? (Подсказка: в определенном диапазоне сопротивлений источника схема работает как «защелка». Чему равен этот диапазон? Какие меры могут, на наш взгляд, здесь помочь?)


двухполюсник

Рис. 4.93.


Активные фильтры и генераторы