Тақырып: Операциялық күшейткіштер

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Операциялық күшейткіштер туралы түсінік.

2. Сумматор, шегергіш, интегратор.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Күшейткіштік каскадтардың параметрлері мен сипаттамалары неғұрлым кең аралықты қамтитын болса, онда олар солғұрлым әр түрлі мақсаттағы электрондық құрылғыларда қолданымды келеді Осындай әмбебап күшейткіштік құрылымды элементке операциялық күшейткіш жатады. Операциялық күшейткіштің жиілік бойынша жұмыс істеу аралығы кең, күшейту коэффициенттері өте жоғары, кірмелік кедергісі өте үлкен де, ал шықпалық кедергісі аз болыпі келеді. Операциялық күшейіткішке мұндай қасиеттерді оның құрамына кіретін симметриялы немесе бейсимметриялы дифференциалдың каскадтар мен коллекторы ортақ каскад және басқа қосымша элементтер қамтамасыз етеді.

Операциялық күшейткіштер аналогтық есептеу машиналарында және автоматты басқару қондырғыларында кеңінен қолданылады. Мұнда олар негізінен математикалық амалдарды (қосу, алу, интегралдау т.б.) орындау үшін пайдаланылады.

а) б)

10.1-сурет. Операциялык күшейткіштің шартты белгісі (а) мен сумматордың сұлбасы (б).

10.1, б-суретте үш кірмелі сумматордың, яғни кірмеге берілен сигналдардың қосындысын анықтауға мүмкіндік беретін құрылғының сұлбасы келтірілген. Операциялық күшейткіштің кірмелік кедергісі өте үлкен болатындықтан оның ішкі тогы өте аз болады. Сондықтан келтіріген сұлба үшін Кирхгофтың бірінші заңы бойынша

і₁ + і₂ + і₃ + і_к = 0. (10.1)

Кірмелердің арасындағы кернеулерді нөлге тең деп алса, кірмелі токтар

ал кері байланыс тогы

мұндағы R_к— кері байланыс тізбегінің кедергісі.

Токтардың осы мәндерін (10.1) өрнегіне қойса, шықпалық кернеу

u_ш=-(u_кр1+u_кр2+u_кр3)R_к /R. (10.2)

Бұл өрнек қарастырып отырған тізбектің қосу амалын орындайтынын көрсетеді. Кірмелік кернеулер төңкергіш кірмеге берілгендіктен шықпалық кернеудің полярлығы кірмелік кернеулердің полярлығына қарама-карсы болады.

а) б)

10.2-сурет. Шегергіш (а) пен интегратордың (б) сұлбалары.

10.2, а-суретте шегергіштің, яғни кірмеге берілген сигналдардың айырымын табуға мүмкіндік беретін операциялық күшейткіштің сұлбасы келтірілген. Егер шықпалық кернеуді беттестіру әдісіне сүйене отырып табатын болса, онда

, (10.3)

мұндағы u_ш', u_ш" — бірінші және екінші кірмелік кернеулер (u_кр1, u_кр2) тудыратын жекеше шықпалық кернеулер.

Жекеше шықпалық кернеулер мына өрнектермен анықталады:

(10.4)

. (10.5)

Жекеше шықпалық кернеулердің осы мәндерін (10.3) өрнегіне қойса және R₁=R₃, R₂=R₄ деп алса, онда шықпалық кернеу

. (10.6)

Бұл өрнек қарастырып отырған тізбектің азайту амалын орындайтынын көрсетеді. Мұнда тура кірмеге берілген сигналдан төңкергіш кірмеге берілген сигнал алынып қалып отырады.

Интеграторда (10.2, б-сурет) операциялық күшейткіштегі кері байланыс конденсатор арқылы іске асырылады. Операциялық күшейткіштің кірмелік кедергісі өте үлкен болатындықтан кері байланыс тогы шамамен кірмелік токқа тең деп алуға болады, яғни

.

Ал кірмелердің арасындағы кернеу ете аз болатындықтан оны ескермесе, шықпалық кернеуді конденсатордың кернеуіне тең деп алуға болады, яғни U_ш=U_c. Ендеше шықпалық кернеу

(10.7)

Бұл өрнек қарастырып отырған операциялық күшейткіштің интегралдау амалын орындауға мүмкіндік беретінін көрсетеді.

Бақылау сұрақтары:

1. Операциялық күшейткіштердің ерекшеліктерін атаңыз.

2. Интеграторда операциялық күшейткіштегі кері байланыс қандай элемент арқылы іске асырылады?

3. ОК дегеніміз не?

4. ОК негізіндегі сұлбалар параметрлері немен анықталады?

5. Кірісіне синусоидалды сигнал бергенде интегратор шығысында не қалыптасады?