а ОУ преобразует этот ток в напряжение. Для R = 1 МОм, Л =

= 50-103 R «20 Ом.

Использование низкоомной нагрузки позволяет увеличить быстродействие фотодиода, так как исключается влияние его емкости. С уменьшением нагрузки повышается также линейность световой характеристики. На рис. 34, б показаны вольт-амперные

•i-1,0 ¥-0,5 О -0,5-1,0 Vc„,B б)

"А

I/R2C2 l/RiCi ш г)

Рис. 34. Пара фотодиод -ОУ (а) и ее вольт-амперные характеристики (б); усилитель заряда (в) и его частотная характеристика (г).

характеристики кремниевого фотодиода [24]. Вертикальные нагрузочные прямые 1 и 2 соответствуют малому сопротивлению нагрузки. Они пересекают линейную область вольт-амперных характеристик. При большом сопротивлении нагрузки и отсутствии смещения UcM характеристика 3 пересекает нелинейную область. Выходное напряжение, мВ,

Свых = Еу2, (36)

где £ -уровень освещенности, мкВт; v - интегральная чувствительность фотодиода, "А/Вт; 7?2 - сопротивление ОС, кОм.

Из (36) следует, что при заданной освещенности и чувствительности фотодиода выходное напряжение зависит только от сопротивления резистора Rz. Изменяя, например, R2 от 10 МОм до 100 Ом, можно с помощью милливольтметра регистрировать освещенность от 10-10 до 10-3 в.1,

При обнаружении постоянной освещенности малого уровня, когда приходится использовать R2 большого значения, важно иметь минимальные входной ток ОУ и темповой ток фотодиода для уменьшения остаточного выходного напряжения.

Усилитель заряда (электрометрический усилитель) преобразует изменение электрического заряда в напряжение. Некоторые первичные преобразователи, например, конденсаторные микрофоны, работают по принципу преобразования измеряемой величины в электрический заряд. Схему такого первичного преобразователя можно представить в виде последовательного соединения батареи и конденсатора [1], как это изображено на рис. 34, е. При изменении емкости конденсатора меняется и накопленный в ней заряд = = ЛСС/см. Этот заряд переходит на конденсатор, и выходное напряжение

/вых-АШсм/С,.

Так как в ОУ необходима связь по постоянному току между входами и землей, вводится резистор Rz- Для стабилизации работы схемы рекомендуется также ввести в схему Ri. Эти резисторы ограничивают полосу пропускания снизу и сверху (рис. 34, г).

Как правило, в усилителях заряда используют ОУ с полевыми транзисторами во входном каскаде, отличающимися высоким входным сопротивлением и малым током смещения.

17. Усилители переменного напряжения

Большинство рассмотренных схем представляло собой усилители постоянного тока. Однако они реагируют и на сигналы переменного тока не очень высокой частоты. При усилении сигналов звуковой частоты необходимо усиливать переменный сигнал и блокировать сигнал постоянного тока. Для этой цели используются разделительные конденсаторы.

Рис. 35. Неинвертирующий (а) и инвертирующий (б) усилители

переменного напряжения.

Конденсатор С (рис. 35, а) эффективно блокирует постоянную составляющую входного сигнала. Резистор R3 обеспечивает прохождение постоянного тока между входом { + ) и землей. Без резистора Rs конденсатор будет заряжаться током смещения ОУ, что приведет к сдвигу выходного напряжения. Схема представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи (в пределах полосы пропускания) Ku=R2/Ri + l.

4-109

Рис. 36. Питание ОУ от одного источника с помощью резисторного делителя (а), стабилитронов [б), для усилителей переменного напряжения {в, г).

может оказаться недопустимым. Тогда можно использовать два стабилитрона, как показано на рис. 36, б. В этом случае ток стабилитронов может превышать пиковый ток нагрузки только в 1,5 раза, так как стабилитроны обладают малым динамическим сопротивлением.

В усилителях переменного тока требования к делителю гораздо ниже. Так, в схеме на рис. 36, в ток делителя может быть не более 100 мкА, чтобы обеспечить прохождение входного тока ОУ. Однако увеличение сопротивления делителя ограничено не только входным током ОУ, но и увеличением пульсаций, возникающих из-за утечки по цепи источника питания.

На рис. 35, б показан инвертирующий усилитель переменного напряжения. Если реактивное сопротивление емкости С пренебре-; жимо мало по сравнению с сопротивлением резистора Ru то

Км =-R/Ri. 18. Питание оу от одного источника

В схемах с ОУ предполагается наличие двух независимых ис- I

точников питания, что часто реализовать затруднительно.

Земляной провод в схеме на рис. 36, а можно получить с по- {

мощью делителя Ri, Ri. Сопротивления резисторов выбираются j

равными и такого значения, чтобы ток делителя был на порядок j

больше пикового тока нагрузки. В ряде случаев это требование

Развязывающий конденсатор, включенный параллельно резистору Rb, должен иметь на самой низкой частоте малое сопротивление по отношению к сопротивлению нагрузки.

Малый ток делителя можно установить и в схеме на рис. 36, г. !входной сигнал подается на конденсатор относительно минусового лажима источника питания. Нагрузка включается через раздели-

-O+J0B J.-,-+208

уоок

Vj2m

1>ис. 37. Микрофонный усилитель (а) и усилитель воспроизведения

для магнитофона {б).

гсльный конденсатор. Коэффициент передачи рассмотренных схем определяется выражением

Ка ~ Rzli

На рис. 37, а показан микрофонный усилитель с равномерной частотной характеристикой в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. На (inc. 37,6 - усилитель воспроизведения для магнитофона, где с помощью фильтров обеспечивается подъем нижних частот.

С успехом можно применить ОУ в бестрансформаторных УНЧ. На рис. 38 изображен выходной каскад бестрансформаторного уси-

+10-30 в

Л21ЧВ

д 1000 МК

Рис. 38. Выходной каскад бестрансформаторного усилителя мощности.

лителя. За счет глубокой ОС по постоянному току в точке А поддерживается потенциал, равный Ual2 в широком днама;юис изменения питающего напряжения. Отпадает необходим осп. н подборе выходных транзисторов. Коэффициент передачи каск.чд,!

В диапазоне питающих напряжений от 10 до 30 И «л( m.i отдает в нагрузку 6 Ом соответственно от 0,4 до 8 Вт.

19. Усилители класса В для управления исполнительными AHHraic.nviMii

Этот тип усилителей предназначен для упрпи-мгипч мл.юмощ-ными двигателями переменного тока, например диу.чф;! тмми ;ichh-хронными двигателями типа ДИД (ДГ).

Как известно [22], мощность упраплснпя дши ,i пмсм (остоит из активной и реактивной составляюнигх, iiiiiicm кгм.им .нитная составляющая создает момент d.uiy дшплictm I«,ikiпиная

составляющая рассеивается в выходных чртмпсшрач. .....ливая

их дополнительный нагрев. Для компенсации рсактниниЛ mdiuhocth параллельно обмотке управления включается копдсис;! такой емкости, чтобы ток управления был минимальным, Оирсллснне емкости проводится при неподвижном роторе.

В табл. 2 приведены значения пусковых токои обмткп унрав-л.ения и значения компенсирующих емкостей ряда дшп.ш icii тина ДИД.

Таблица 2. Параметры цепи управления двигателей

типа ДИД (ДГ)

Ti-Ti. Обмотки управления двигателя включены в коллекторные цепи транзисторов Т$, Ti по дифференциальной схеме. Усилитель 0У работает как неинвертирующий повторитель. Он выделяет на резисторе Ri напряжение, равное входному напряжению для положительного сигнала. При отрицательном сигнале выходное напряжение ОУ1 отрицательно и транзисторы Ti, Та закрыты. В это вре-

42,6 В +1.2,6 В о о

+268

На рис. 39 показано применение ОУ для сервоусилителей [23]. Входной сигнал подается одновременно на ОУ1 и ОУ2, управляющие выходным двухтактным каскадом на составных транзисторах

Рис. 39. Усилитель для управления двухфазными асинхронными двигателями типа ДИД (ДГ).

мя функционирует ОУг как инвертирующий повторитель. Он выделяет на резисторе Rz положительное напряжение, равное по значению отрицательному сигналу.

За счет общих цепей ОС характеристика двухтактного каскада приближается к линейной и не зависит от разброса параметров транзисторов. При амплитуде входного сигнала ±2 В напряжение в обмотках управления достигает 30 В.

Глава третья

ЛИНЕЙНЫЕ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМЫЕ СХЕМЫ

К этому классу электронных схем относятся схемы, содержащие ОУ, резисторы и конденсаторы. Коэффициент передачи этих схем в общем случае представляет собой отношение двух оператор-