Разработка аналоговой части проектируемых устройств

2. РАЗРАБОТКА АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ

ПРОЕКТИРУЕМЫХ УСТРОЙСТВ

В подавляющем большинстве устройств обработки информации исходные сигналы имеют аналоговую форму, а источниками сигналов являются различные датчики (температуры, давления, влажности, скорости, оптического излучения и т. д.). Сигналы датчиков должны быть усилены до такого уровня, который будет достаточным для последующего аналого-цифрового преобразования в пределах полной шкалы применяемого АЦП. Если разрабатываемое устройство оперирует одновременно с несколькими датчиками, то часто эти датчики подключаются к единому АЦП поочередно с помощью аналогового мультиплексора или аналоговых коммутаторов сигналов. В ряде случаев разрабатываемые устройства должны реагировать на входные сигналы только при достижении последними определенного уровня. В таких устройствах находят применение аналоговые компараторы.

 В настоящей главе описываются работа и схемы включения наиболее распространенных операционных усилителей, компараторов, маломощных аналоговых коммутаторов и некоторых датчиков.

2.1. Операционные усилители и их схемы включения

в линейном режиме усиления

Большинство первичных ступеней усиления в современной радиоэлектронной аппаратуре выполняется на операционных усилителях (ОУ). Отечественная          промышленность выпускает ОУ, имеющие пластмассовые и металлокерамические корпуса, бескорпусные ОУ для гибридных сборок, усилители для работы на различных частотах, с различными питающими напряжениями, отличающиеся по мощности, наличию внутренней частотной коррекции, защиты от короткого замыкания на выходе и т. д. В табл. 2.1 приведены сведения о некоторых наиболее часто применяемых отечественных ОУ, а также о широко используемом в мире ОУ типа OP37A фирмы Analog Devices. ОУ способны работать в диапазоне температур от –60 °C до +125 °C. Напряжение питания ОУ должно поддерживаться с точностью ±5%. Реальный ОУ, в отличии от идеального, обладает конечным входным сопротивлением R_вх, имеет небесконечный коэффициент усиления К_у,U, ненулевое выходное сопротивление, обусловливающее ограничение по минимальному сопротивлению нагрузки R_{н min}, а также, в силу асимметрии входного дифференциального каскада, в нем присутствует внутреннее смещение U_см, знак которого заранее не известен и которое создает напряжение на выходе усилителя даже при закороченных между собой входах ОУ.

                                                                                            Таблица 2.1