Тороид. Производство электротехнической продукции
(49831) 4-66-21
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Ленк Дж.
Руководство для пользователей операционных усилителей

Перевод с английского В. Л. Левина, И. М. Xейфеца

Под ред. И. Н. Теплюка

Москва
«Связь»
1978

Ленк Дж. Руководство для пользователей операционных усилителей. Пер. с англ. Под ред. И. Н. Теплюка. Москва, Связь, 1978.

Рассмотрены типовые характеристики операционных усилителей, их основные применения в аналоговых и цифровых устройствах, способы проверки и испытаний. Руководство не требует предварительного знания теории операционных усилителей, все основные равенства записаны в простой алгебраической форме. Автор использовал данные таких солидных американских фирм, как «Motorola Semiconductor Products Inc.» и «Radio Corporation of America».

Книга предназначена для инженерно-технических работников, техников и лаборантов, обслуживающих аппаратуру, содержащую операционные усилители.

Ответственный редактор И. Н. Теплюк
Редактор С. Т. Симонова
Обл. художника А. Л. Толмачева
Художественный редактор А. И. Моисеев
Технический редактор К. Г. Маркоч
Корректор Л. Н. Лещева

Издательство «Связь»

© Reston Publishing Company, 1976. Перевод с английского, предисловие, издательство «Связь», 1978 г.

Содержание книги
Руководство для пользователей операционных усилителей

Предисловие редактора перевода
Предисловие автора

Введение в теорию операционных усилителей
1.1. Схемы операционных усилителей
1.2. Граничная частота и усиление
1.3. Параметры ОУ

Применение операционных усилителей в линейных схемах
2.1. Цепи питания ОУ
2.2. Расчет основной схемы на ОУ
2.3. Компенсация смещения нуля
2.4. Повторитель напряжения
2.5. Быстродействующий единичный усилитель
2.6. Суммирующий усилитель (аналоговый сумматор)
2.7. Масштабный усилитель (нормирующий сумматор)
2.8. Разностный усилитель (аналоговый вычитатель)
2.9. Усилитель с высоким входным сопротивлением
2.10. Узкополосиый (резонансный) усилитель
2.11. Широкополосный усилитель
2.12. Метод параллельного канала
2.13. Внешний выходной каскад
2.14. Внешний входной каскад
2.15. Преобразователь напряжение-ток
2 16. Усилитель напряжения
2.17. Усилитель сигналов мостового датчика
2.18. Усилитель с дифференциальными входом и выходом
2.19. Датчик температуры
2.20. Преобразователь трехфазного напряжения в однофазное

Управляемые напряжением источники тока
3.1. Обычная схема ИТУН
3.2. Некоторые термины, относящиеся к ИТУН
3.3. Влияние управляющего тока на характеристики ИТУН
3.4. Основные расчетные соотношения для ИТУН
3.5. Типовые схемы на основе ИТУН

Применение операционных усилителей в нелинейных схемах
4.1. Амплитудный детектор
4.2. Мультиплексер
4 3. Генераторы пилообразного и ступенчатого напряжении
4 4. Мультивибраторы
4.5. Компараторы
4.6. Логарифмические и антилогарифмнческие усилители
4.7. Двухпороговый дискриминатор (детектор огибающей)
4.8. Динамическое запоминающее устройство
4.9. Интегрирующий усилитель (интегратор)
4 10. Дифференцирующий усилитель (дифференциатор)
4.11. Генератор синусоидальных колебаний низкой часчоты
4.12. Низкочастотный фильтр на двойном Т-образном мосте
4.13. Стабилизаторы напряжения

Измерение параметров операционных усилителей
5.1. Частотная характеристика
5.2. Коэффициент усиления, ширина полосы и размах выходного напряжения
5.3. Разделение каналов в интегральных ОУ
5.4. Выходная мощность, коэффициент усиления по мощности, предельная частота полной мощности
5.5. Чувствительность к нагрузке
5.6. Входное сопротивление (несимметричный вход)
5.7. Выходное сопротивление
5.8. Проходная емкость
5.9. Ток утечки между входом и выходом
5.10. Искажения
5.11. Измерения шумовых параметров
5.12. Измерения с цепью обратной связи
5.13. Дифференциальный входной ток
5.14. Входной ток
5.15. Разность входных токов
5.16. Напряжение смещения
5.17. Напряжение смещения, разность входных токов и входной ток
5.18. Чувствительность к изменению питающих напряжений (чувствительность напряжения смещения)
5.19. Ослабление синфазного сигнала
5.20. Диапазон входных синфазных напряжений
5.21. Переходная характеристика
5.22. Использование переходной характеристики для определения устойчивости ОУ
5.23. Фазовый сдвиг
5.24. Скорость нарастания выходного напряжения
5.25. Тестер для проверки ОУ

Предметный указатель

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Монолитные операционные усилители за последнее десятилетие получили столь широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения, что уже не нуждаются в обычном для предисловия представлении. Операционный усилитель стал не только основным аналоговым элементом (подобно инвертору в цифровых устройствах), но используется для решения главных задач в устройствах сопряжения цифровой и аналоговой аппаратуры, а также во многих схемах цифровой электроники.

Выпуск литературы по этой теме уже прошел первый этап ознакомления с вопросом (многочисленные журнальные статьи); освоен второй этап — обобщающих монографий (в качестве примера можно назвать книгу «Проектирование и применение операционных усилителей» под ред. Дж. Грэма, Дж. Тоби, Л. Хьюлс-мана. М., «Мир», 1974). Сейчас настала пора издания учебников и справочных пособий. В этом отношении знаменательно подключение к последнему этапу известного американского популяризатора технической литературы по радиоэлектронике Джона Ленка), перевод книги которого здесь предлагается.

Операционные усилители в книге рассмотрены с учетом интересов их потребителей — среднего звена разработчиков различных радиоэлектронных устройств. Само построение усилителя описано кратко во введении, а основное внимание уделено вопросам практического использования операционного усилителя в линейных и нелинейных схемах. Указываются пути максимально полной реализации характеристик усилителя; о некоторых из них порой не подозревают даже изготовители.

Неоправданно большая часть книги выделена для так называемых операционных усилителей по передаточной проводимости (крутизне), которые представляют собой источники тока, управляемые напряжением (ИТУН). Эти элементы имеют важное, но ограниченное применение. Представляют большую практическую ценность описание аппаратуры и методы измерения характеристик и испытания операционных усилителей (в частности, фирменных тестера по оперативной проверке основных параметров и схемы измерения взрывных шумов).

При переводе на русский язык основные термины заимствованы из ГОСТ 18421—73 и ГОСТ 19480—74. Перевод книги выполнен В. Л. Левиным (гл. 1—3) л И. М. Хейфецем (гл. 4—5).

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Эта книга, как показывает ее название, предназначена для тех, кто применяет операционные усилители (ОУ), а не проектирует их. Поэтому вопросы расчета и применения ОУ рассматриваются здесь с учетом имеющихся в продаже функциональных узлов ОУ. Книга принесет пользу в первую очередь инженерам-схемотехникам, желающим использовать ОУ пли схемы на основе ОУ в проектируемых ими электронных системах, а также техникам, в обязанности которых входит обслуживание оборудования, содержащего ОУ. Кроме того, она может быть полезна инженерам-экспериментаторам и радиолюбителям.

Большинство имеющихся в продаже функциональных узлов ОУ выполнено в виде интегральных схем (ИС). В данном руководстве предполагается, что читатель уже знаком с основами конструирования ИС (компоновка, температурные соображения, внутренняя конструкция, цепи питания и т. д.). Эти сведения достаточно полно приведены в книгах того же автора «Руководство по применению интегральных схем» (издательство «Reston Publishing Company», Рестон, шт. Вирджиния, 1973) и «Руководство по применению МОП ИС» (то же издательство, 1975). Однако данное руководство не содержит прямых ссылок па какую-либо из этих книг. Кроме того, указания по применению, содержащиеся в руководстве, справедливы для любого типа ОУ — интегрального пли на дискретных компонентах. Значительная часть материала может быть использована даже для ОУ, собранных на вакуумных лампах.

Порядок изложения материала, принятый в данном руководстве, служит одновременно трем целям: 1) обеспечить такое общее ознакомление читателя с теорией операционных усилителей, чтобы он свободно мог выбрать из многочисленных ОУ, имеющихся в свободной продаже, те, что в наилучшей степени удовлетворяют его частным техническим требованиям; 2) дать читателю конкретное представление об основных характеристиках ОУ с тем, чтобы, заказывая у того или иного изготовителя специальные ОУ, он мог сознательно задать на них технические требования; 3) показать читателю, какие еще применения, помимо указываемых в технических паспортах ОУ, могут получить эти функциональные узлы.

Предполагается, что читатель уже знаком с основами электроники, включая твердотельную электронику, но совсем или почти совсем ничего не знает об операционных усилителях. Поэтому в гл. 1 дано введение в теорию ОУ. В ней рассмотрены типовые схемные конфигурации ОУ, справочные (проводимые в технических паспортах) характеристики и методы фазовой коррекции.

Несколько в стороне от изложения основ теории ОУ стоит гл. 2, посвященная линейным схемам на основе ОУ. Эти линейные схемы применимы в случаях, когда входные и выходные сигналы существенно синусоидальны, даже если их форма и подвергалась некоторым изменениям в ОУ или связанных с ним цепях.

Глава 3 полностью посвящена специфическому клас су операционных усилителей — управляемым напряжением источникам тока (ИТУН). В продаже имеются различные варианты ИТУН, заменяющие обычные ОУ, и для некоторых применений ИТУН предпочтительнее ОУ.

В гл. 4 рассмотрены нелинейные схемы на основе ОУ. Сюда относятся случаи, когда входные и выходные сигналы существенно несинусоидальны либо когда форма выходного сигнала значительно изменена в результате его прохождения через ОУ. В гл. 4 описаны также схемы, в которых ОУ используются для генерации нелинейных сигналов (прямоугольных колебаний, импульсов, колебаний сложной формы и т. п.).

В гл. 5 подробно рассматриваются схемы измерений параметров ОУ. Экспериментаторам часто приходится работать с ОУ, которые не имеют подробных технических данных. При этом бывает необходимо измерить параметры ОУ в условиях, близких к рабочим. Часто также бывает нужно сравнить фактические параметры покупного ОУ с приведенными в его техническом паспорте. В гл. 5 даны указания по измерению всех параметров ОУ, обычно приводимых в технических паспортах.

Для любого ОУ при выборе значений подключаемых к нему внешних компонентов допустимы некоторые отклонения от строгого расчета. Эти ориентировочные значения можно подставить в основные уравнения ОУ, после чего решение потребует лишь простых арифметических действий.

В Руководстве вначале даны указания по выбору ориентировочных значений внешних компонентов на основе метода проб и ошибок (предполагается, что цели расчета известны и его начальные условия заданы). В книге в основном использован простейший, чисто практический подход к вопросам применения ОУ. Теория затронута лишь в той мере, в какой это необходимо для сознательного применения ОУ.

Значения внешних компонентов, подключаемых к ОУ, зависят от собственных параметров ОУ, имеющихся в наличии источников питания, требуемых технических показателей (усиление по напряжению, устойчивость и т. п.) и рабочих условий (входное и выходное напряжения, амплитуда входного сигнала и т. д.). Собственные параметры ОУ при этом необходимо найти в его техническом паспорте, предоставляемом изготовителем, или определить посредством измерений.

Установив параметры ОУ, можно далее определить общие характеристики системы, основываясь на разумных допущениях относительно возможностей ОУ. Часто окончательная схема является результатом многочисленных компромиссов между требуемыми и достижимыми характеристиками. В данном Руководстве проблема этих компромиссов рассмотрена с упрощенной, практической точки зрения.

Поскольку для чтения книги не требуется углубленных знаний по математике и теории электрических цепей, она идеально подходит инженеру-экспериментатору. С другой стороны, книга хорошо удовлетворяет требованиям тех учебных заведений, в которых основу процесса обучения составляет теория электрических цепей и ощущается большая нужда в практическом подходе к расчетам.

Джон Ленк

Скачать книгу "Руководство для пользователей операционных усилителей". Москва, издательство Связь, 1978

143502 МО, г.Истра-2, ул. Заводская, 43А. Тел. (49631) 4-66-21. E-mail: toroid2011@mail.ru