После того как чрезвычайно сложные электронные схемы стали изготовляться в одном небольшом корпусе, появилась возможность рассматривать их как единое целое, как некоторый многополюсник, имеющий входы и выходы. При этом необязательно интересоваться внутренним устройством многополюсника. Достаточно знать, как именно он обрабатывает входные сигналы.
Как пример такого устройства рассмотрим операционный усилитель.
Операционный
усилитель (Рис. 29.13) имеет два входа и один выход и, по сути,
представляет собой усилитель сигнала с бесконечно большим коэффициентом
усиления (коэффициент усиления определяет, во сколько раз входной сигнал больше
выходного). Один из входов маркируется кружком или знаком (-) и называется
инвертирующим. Второй вход или совсем не маркируется, или обозначается знаком (+).
Он называется неинвертирующим входом. К операционному усилителю подключаются
два одинаковых источника постоянной ЭДС. Говорят, что операционный усилитель
питается источником двухполярной ЭДС 
. Узел, в котором
соединяются источники ЭДС, называется общим выводом. Напряжения на входах и
выходе измеряются относительно общего вывода. В дальнейшем источники ЭДС
обозначать на схемах не будем.
Рис. 29.13
Если на инвертирующий вход операционного усилителя подать положительный потенциал, потенциал на выходе уменьшится. Если положительный потенциал подать на неинвертирующий вход, потенциал на выходе увеличится. Так как коэффициент усиления равен бесконечности, операционный усилитель может пребывать в трех устойчивых состояниях:
1. Если
напряжение на неинвертирующем входе больше напряжения на инвертирующем,
напряжение на выходе равно 
(Рис. 29.14 а).
2. Если
напряжение на неинвертирующем входе меньше напряжения на инвертирующем,
напряжение на выходе равно 
(Рис. 29.14 б).
3. Если напряжение на неинвертирующем входе равно напряжению на инвертирующем, напряжение на выходе равно нулю (Рис. 29.14 в).
Таким образом, измеряя напряжение на выходе, можно сравнивать два напряжения на входах. Устройство для сравнения напряжений называется компаратором.
а)
б)
в)
Рис. 29.14
Если,
например, потенциал неинвертирующего входа равен нулю, любой сигнал, поданный
на инвертирующий вход, даст на выходе напряжение питания . Однако, для усиления сигнала
необходимо, чтобы выходной сигнал был пропорционален входному. Следовательно, коэффициент
усиления должен иметь конечное значение.
Бесконечно
большой коэффициент усиления операционного усилителя позволяет собрать
усилитель, коэффициент усиления которого не зависит от свойств операционного
усилители и определяется только параметрами внешней цепи. Например, на Рис. 29.15 а
изображена схема инвертирующего усилителя. Его коэффициент усиления
определяется только отношением сопротивлений 
и
.
Кроме того, усилитель не только усиливает сигнал, но и инвертирует, то есть знак сигнала на выходе противоположен знаку сигнала на входе (Рис. 29.15 б)
а)
б)
Рис. 29.15
На основе операционных усилителей можно создавать и другие устройства для обработки сигналов: для сложения, вычитания, интегрирования, дифференцирования, логарифмирования. Такие устройства находят широкое применение, например, в системах автоматического управления объектами в реальном времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА
«ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ»
1. Основной список
1.1.Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учеб. для вузов / Л. А. Бессонов. - 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1996. – 638 с.
1.2.Попов В. П. Основы теории цепей: учеб. для вузов / В. П. Попов. - 3-е изд. - М.: Высшая школа, 2000. - 575 с.: ил.
1.3.Моделирование электрических цепей с применением пакета программ Micro-cap III: Часть 2. Лабораторные работы № 1М-5М (№ 2137). - Новосибирск, Изд-во НГТУ, 2001. – 96 с.
1.4.Алгоритмизированные расчетно-графические задания по ТОЭ № 1-4 (№ 1601) - Новосибирск, Изд-во НГТУ, 1998. – 48 с.
2. Дополнительный список
2.1.Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники: т.1 / Л. Р. Нейман, К. С. Демирчян. - М.: Энергия, 1981. - 536 с.
2.2.Основы теории цепей / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. - М.: Энергия, 1989. - 528 с.
2.3.Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи / Г.И. Атабеков. - М.: Энергия, 1978. - 432 с.
2.4.Бессонов Л.А. Сборник задач по ТОЭ / Л.А.Бессонов. - М: Высшая школа, 1982. - 534 с.
2.5.Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах / М. Р. Шебес. - М: Высшая школа, 1982. - 488 с.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ НАПИСАНИИ КУРСА ЛЕКЦИЙ «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ»
3. Копылов И. П. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов / И. П. Копылов – 3-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2002. – 488 с., ил.
4. Электрические машины: Асинхронные машины: учеб. для вузов / В. И. Радин, Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович; под ред. И.П. Копылова. – М.: Высшая школа, 1988. – 328 с.
5. Гершунский Б. С. Основы электроники / Б. С. Гершунский – Киев: Вища школа, 1977. – 344 с.
6. Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций / В. А. Прянишников – СПб.: Корона-принт, 1998. – 400 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.