Вопрос 97. АВМ. Основные решающие элементы.

Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. К аналоговым микросхемам относятся: усилители, стабилизаторы напряжения и тока, специализированные микросхемы для радиоприёмных и телевизионных устройств, аналоговые перемножители сигналов, компараторы, аналоговые ключи и коммутаторы, а также микросхемы для цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразовании информации.

Особенностями аналоговых микросхем являются большее по сравнению с цифровыми число параметров, требуемое для их правильного применения, сложность внутренней структуры и необходимость нескольких источников питания.

Операционные усилители

Операционным называется усилитель, предназначенный для выполнения математических операций при использовании его в схеме с обратной связью. Однако область применения ОУ, выполненного в виде микросхемы, значительно шире. Поэтому в настоящее время под ОУ принято понимать микросхему - усилитель постоянного тока, позволяющий строить узлы аппаратуры, функции и технические характеристики которых зависят только от свойств цепи обратной связи, в которую он включён.

Интегральный ОУ имеет следующие основные параметры:

1. Коэффициент усиления напряжения Куu – отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению входного напряжения.

2. Частота единичного усиления f1 – значение частоты входного сигнала, при котором значение коэффициента усиления напряжения ОУ падает до единицы. Этот параметр определяет максимально реализуемую полосу усиления ОУ. Выходное напряжение на этой частоте ниже, чем для постоянного тока примерно в 30 раз.

3. Максимальное выходное напряжение U вых max – максимальное значение выходного напряжения, при котором искажения не превышают заданного значения.

4. Скорость нарастания выходного напряжения VU вых – отношение изменения Uвых от 10 до 90% от своего номинального значения ко времени, за которое произошло это изменение. Параметр характеризует скорость отклика ОУ на ступенчатое изменение сигнала на входе; при измерении ОУ охвачен ООС с общим коэффициентом усиления от 1 до 10.

5. Напряжение смещения Uсм – значение напряжения, которое необходимо подать на вход ОУ, чтобы на выходе напряжение было равно нулю.

6. Входные токи Iвх – токи, протекающие через входные контакты ОУ.

7. Разность входных токов DIвх. Входные токи могут отличатся друг от друга на 10..20%. Зная разность входных токов, можно легко подобрать наминал балансировочного резистора.

 

Все параметры ОУ изменяют своё значение – дрейфуют с изменением температуры. Особенно важными дрейфами являются:

 

8. Дрейф напряжения смещения D Uсм.

9. Дрейф разности входных токов DDIвх.

10. Максимальное входное напряжение Uвх – напряжение, прикладываемое между входными выходами ОУ, превышение которого ведёт к выходу параметров за установленные границы или разрушении прибора.

11. Максимальное синфазное входное напряжение Uвх сф – наибольшее значения напряжения, прикладываемого одновременно к обоим входным выходам ОУ относительно нулевого потенциала превышение которого нарушает работоспособность прибора.

12. Коэффициент ослабления синфазного сигнала Kос сф – отношение коэффициента усиления напряжения, приложенного между ходами ОУ, коэффициенту усиления общего для обоих входов напряжения.

13. Выходной ток Iвых – максимальное значение выходного тока ОУ, при котором гарантируется работоспособность прибора.

Компараторы

Компараторы являются специализированными ОУ с дифференциальным входом и одиночным или парафазным цифровым выходом. Входной каскад компаратора построен аналогично схеме ОУ и работает в линейном режиме. На выходе компаратора формируются сигналы высокого логического уровня, если разность входных сигналов меньше напряжения срабатывания компаратора, или низкого логического уровня, если разность входных сигналов превышает напряжение срабатывания компаратора. На один вход компаратора подаётся исследуемый сигнал, на другой – опорный потенциал.

Основными параметрами компараторов являются: чувствительность Uвх мин (точность, с которой компаратор может различать входной и опорный сигналы), быстродействие tздр (скорость отклика, определяемая задержкой срабатывания и временем нарастания сигнала), нагрузочная способность (способность компаратора управлять определённым числом входов цифровых микросхем).

Аналоговые перемножители

Аналоговые перемножители (АП) предназначены для перемножения двух аналоговых величин и поэтому могут использоваться для построения умножителей частоты, фазовых детекторов, балансных модуляторов, а также в системах автоматического регулирования в качестве перемножителей и схем возведения в степень, совместно с ОУ АП могут выполнять деление, извлечение корней и выделение тригонометрических функций.

Аналоговый перемножитель предназначен для реализации передаточной функции Uz=KUxUy, где Uz – выходное напряжение; Ux и Uy – переменные напряжения на входах X и Y соответственно; K – масштабный коэффициент.