Конструкция и принцип работы операционных усилителей
Для усиления слаботочных сигналов используются операционные усилители. Операционные усилители (ОУ) используются в схемах усилителей сигналов датчиков технологического оборудования, а так же в схемах преобразования входных и выходных сигналов систем автоматики.
Операционным усилителем принято называть интегральный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, с помощью которого можно строить узлы аппаратуры с параметрами, зависящими только от свойств цепи отрицательной обратной связи.
Основным параметром, характеризующим любой усилитель, является коэффициент усиления. Эта величина определяется как отношение выходного сигнала к входному.
K=Y(t)/X(t)
где Х(t) - входной сигнал.
Y(t) - выходной сигнал.
В зависимости от вида цепи ОС различают инвертирующее и не-инвертирующее ОУ. Фаза выходного сигнала инвертирующего усилителя (рис.1.3) сдвинута на 180 градусов относительно фазы входного сигнала. Коэффициент передачи К этой схемы в идеальном случае определяется по формуле:
K=Roc/R1
Инвертирующее включение - основа большинства схем обработки сигналов. На базе этой схемы строятся дифференциальные усилители постоянного тока, мостовые усилители, аналоговые интеграторы, дифференциальные схемы, усилители переменного тока, стабилизаторы напряжения, а также схемы логарифмических усилителей, мультивибраторов. С помощью логарифмических усилителей, в свою очередь можно построить устройства умножения, деления, возведения в квадрат.
|
|
|
Неинвертирующее включение ОУ (рис.1.4) применяется в тех случаях, когда необходимо согласовывать маломощный источник сигнала, обладающий большим внутренним сопротивлением с низкоомной нагрузкой. В этой схеме фаза выходного сигнала повторяет фазу входного. Коэффициент передачи идеального ОУ в неинвертирующем включении определяется по формуле:
K=1+ Roc/Rв
Неинвертирующее включение - базовая схема масштабных усилителей напряжения. Сравнительно низкое допустимое значение напряжения на входе и цепях питания, малые мощности сигналов на выходе сдерживают применение ОУ в электротехнической аппаратуре, цепях электропривода и управления электродвигателями, схемах дистанционного управления и т.д.
Кроме коэффициента усиления, усилители характеризуются чувствительностью, динамическими свойствами, величинами выходных и входных сопротивлений, коэффициентом полезного действия.
Порядок выполнения работы
Схема тиристорного усилителя представлена на рисунке 1.5. Регулирование анодного тока ,а значит и мощности нагрузки, достигается путем изменения угла регулирования α. В схеме реализован фазовый способ управления тиристором. Сущность способа состоит в том, что при изменении величины сопротивления резистора в цепи управления тиристора изменяется фаза вектора напряжения на емкости С1. Этим достигается изменение момента времени открывания тиристора по отношению к моменту перехода через нуль переменного напряжения приложенного к тиристору. Это очевидно из следующих рассуждений. Для контура, образованного питающей сетью, резисторами R1, R2 и емкостью С1 справедливо уравнение:
|
|
|
U=UC1+Ur
Где Uc1-вектор напряжения на емкости
С1: Ur=Ic*(R1+R2) вектор напряжения на сопротивлении резисторов.
Ток, протекающий через конденсатор С1
Ic=U/Z
ГдеZ=(R1+R2)+1/jw*С1- комплексное сопротивление последовательной цепи R1, R2. С1.
Фазовый угол на который ток Ic опережает напряжение сети определяется из выражения:
Φ=-arctg1/2Πf*(R1+R2) C1 (1)
Напряжение на емкости Uсотстает от IСна угол 900, а напряжение на Urсовпадает по фазе с током Iс. Векторная диаграмма изображена на рисунке1.6.
Рис 1.5 Схема принципиальная элекрическая тиристорного усилителя мощности.
Рис.1.6 Векторная диаграмма токов и напряжений цепи R1 R2,C1.
|
|
|
Из векторной диаграммы очевидно, что угол α, на который отстает вектор Ucотвектора Uравен:
α=900- φ
Из выражения (1) следует, что изменяя величину R1 можно изменитьвеличину угла φ, а значит и угол α.
При положительном полупериоде напряжения на емкости С1, диод VD1 пропускает ток, который является током цепи управления IУ тиристора. Следовательно, изменяя угол регулирования α можно регулировать ток в нагрузке от 0 до максимально допустимого значения.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 246; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!