Преобразователь сопротивления в напряжение на ОУ

 

Данные из электронного справочника:

http://www.5v.ru/ds/trnz/kt3117.htm 

      5. Выбор операционного усилителя.

      Свое  название операционный усилитель (ОУ) получил вследствие того, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами. В настоящее время операционным называется усилитель с большим коэффициентом усиления, который охватывают цепью обратной связи, определяющей основные качественные показатели и характер выполняемых усилителем операций.

      Условное  обозначение ИМС ОУ приведено на рис.4.

      

      Рис.4. УГО ИМС ОУ.

      

      

      

      ИМС ОУ имеет два входных вывода: инвертирующий, обозначенный на рисунке кружком, и  не инвертирующий. Сигнал на выходе ОУ инвертирован по отношению к сигналу, поданному на инвертирующий вход, и не инвертирован по отношению к сигналу, поданному на не инвертирующий вход. 

      5.1. Параметры операционного усилителя.  

        Коэффициент усиления постоянного напряжения К – отношение выходного напряжения ИМС к дифференциальному входному напряжению, т.е. к разности потенциалов между входными выводами.

      Входное сопротивление для дифференциального сигнала R_{вх дииф} – сопротивление между входами ИМС. Значение R_{вх дииф} лежит в широких пределах от килом до сотен мегаом. Входное сопротивление синфазному сигналу R_{вх сф} – сопротивление между одним из входов и “землей” при разомкнутом втором входе. Значение R_{вх сф} обычно превышает 100 Мом.

      Коэффициент ослабления синфазного сигнала К_ос.сф – отношение коэффициента усиления К дифференциального сигнала к коэффициенту усиления К_сф синфазного сигнала. Обычно значения К_ос.сф = 60÷80 дБ.

      Входное напряжение смещения нуля U_см – дифференциальное напряжение, которое нужно приложить между входами ИМС, чтобы ее выходное напряжение в отсутствие входных сигналов стало равным нулю. Необходимость U_см обусловлена в основном разными напряжениями на эмиттерно-базовых переходах входных транзисторов. Значение U_см зависит от температуры и напряжения питания.

      Выходное  сопротивление R_вых определяется выходным каскадом и обычно составляет 100 – 500 Ом.

      Скорость  нарастания выходного  напряжения υ = ΔU_вых /Δt измеряется при подаче ступенчатого напряжения на вход ИМС ОУ и коротком замыкании выхода на инвертирующий вход.

      

      

      

      В качестве ОУ используем К140УД7. Операционные усилители средней точности, с внутренней частотной коррекцией, с защитой входа и выхода от коротких замыканий, усилением более 20000...30000. 

       6.  Параметры ОУ (К140УД7) 
 

       К_u = 50000

       ±U_пит, В = 5–20

       ±U_см, мВ = 4

       m = Δ U_см /Δt⁰, мкВ/⁰С = 6

       I_вх, нА = 100 

       Δ I_вх, нА = 25

       n = Δ Δ I_вх/ Δt⁰, нА/⁰С = 5

       ±U_дф.доп =±U_сф..доп  =±0,5U_пит

       ±U_вых, В =±U_пит – 2В

       R_н.доп, кОм =2

       Условное  графическое обозначение со схемой балансировки нуля

       ( ОУ К140УД7) 

Рис.5 Типовая схема включения с балансировкой нуля.

                                                                                        

Uвых = 9В

Uo=15 В

Ro=Rx=96кОм

Uвых. оу= Rx/Ro*Uo=15 В

А=Uвых/Ro=9/96=0.094  

7.Погрешности.

       Для усилителей всех типов характерна мультипликативная  погрешность, связанная с нестабильностью  коэффициента  передачи,  вызванной  технологическими причинами или  влиянием  внешней среды. Мультипликативная погрешность выходного напряжения прямо-пропорциональна  величине входного напряжения, её источники и величина могут быть найдены из аналитического выражения для коэффициента передачи .

       Расчёт  мультипликативной погрешности.

       Погрешность сопротивлений в ряду Е24=5%=0,05.

       

       δK_внеш=√ δ²_R0+δ²_Rх   =√ 0,05²+0,05²=0,7 

Дополнительнкая мультипликативная  погрешность зависит от термостабильности  параметров резисторов цепи обратной связи:                                     
       

где: ТКR – температурный коэффициент резистора, Dt^оС – температурный диапазон.

Допустим, что температурный диапазон будет от -60t^o до +20t^o,тогда Δt^o=60t^o 

согласно справочника.

доп= = =0.05

       

       

       

                                СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
 
 

1. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Аронов В. Л., Баюков

А. В. Справочник.Энергоиздат 1982 

2. Интегральные микросхемы. Справочник. Москва, 1994.

Внедренческая фирма «ДОДЭКА» 

3. Практическая схемотехника в промышленной автоматике.(1987)

Гальперин М. 

4.Полупроводниковая схемотехника. Титце У. Шенк К.  Москва,

Мир, 1982 

5.Интегральные микросхемы Справочник. Тарабрин Б.В.,Лунин Л.Ф.,               

Приложение 2.

6.Резисторы. Справочник. Издание 2-е, перераб. и доп.Четвертков, И.И.; Терехов, В.М. Радио и связь.1991

7. Ресурсы сети  Internet/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Приложение 1 
 

     
 

       Схема электрическая принципиальная. 
 
 
 
 
 
 

       

       

         
 

       

       

       

       Приложение2 
 

№	Поз. обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
Микросхемы
1	DA	Р140УД7	1
Резисторы   ГОСТ 7113-77
2	Ro	МЛТ-0,5 – 96кОм	1	класс точности 0,05
3	Rх	МЛТ-0,5 – 96 кОм	1	– // – // –
Транзисторы ГОСТ 20003-74
8	VT1	КТ317А	1