Амалдық күшиткіштер

Жоспар

Кіріспе

1.Амалдық күшейткіштер

2.Амалдық күшейткіштердің операциялық ерекшеліктері

 

Қорытынды

 

Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  Кіріспе

Ғылым мен техникада көп кездесетін инженерлік мәселелерді шешкен кезде электрлік емес мәндерді электрлік мәндерге түрлендіріп өлшегенде, технологиялық  процесстерді тексеріп және автоматизация жасағанда немесе әртүрлі өнеркәсіптік электрониканың қондырғыларын жасағанда электрлік сигналдарды күшейту үшін биполярлық транзисторлар, өрістік транзисторлар және интегралдық микросхемалар кеңінен қолданылады. Бұл күшейткіштер өте әлсіз электрлік сигналдарды (кернеулері 10^-7 В, токтары 10^-14 А шамалас) күшейтуге мүмкіндік береді. Транзисторлар арқылы аса үлкен күшейтуге жету үшін бірнеше күшейткіш каскадтар қолданылады. Бір транзистордан немесе күшейткіш элементтен және оған қарасты байланыс элементтерінен тұратын күшейткішті  − каскад деп атайды. Күшейту процесі қоректену көзінің энергиясын күшейткіштің сыртқы сигналының энергиясына түрлендіру болып табылады. Бұл процесті басқару күшейткіш элементіне немесе транзисторға әсер  ететін кірме сигнал арқылы жүргізіледі. Шығыс сигнал кіріс сигналдың функциясы болып табылады, сонымен қатар шығыс күшейтілген синалдың қуаты кіріс күшейтілген сигналдың қуатынан қоректену көзінің арқасында, әлдеқайда артық.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  Амалдық күшейткіштер

Электрондық күшейткіш -деп электрлік сигналдарды  олардың формасын өзгертпей қоректену көзінің энергиясының арқасында қуатын ұлғайтып, күшейтетін құрылғыны айтады. Транзисторлық күшейткіштің электорондық деп аталу себебі, транзисторлардың жұмыс істеу принципі жартылай өткізгіштегі жүріп жататын электрондық процесстермен анықталады. Күшейткіштің кірісіне электр қозғаушы күшінің (ЭҚК) әрекеттестік мәні e_r, ішкі кедергісі R_r, кіру сигналының көзі қосылған. Кішкене қуатты кіру сигналы жоғары дәрежедегі қуаты бар қоректену көзін пайдалана отырып кіріс сигналдың қуатын күшейтуге мүмкіндік бар.Күшейткіштің шығыс тізбегінде күшейтілген сигнал әрекет етеді. kU_кір кернеу көзімен анықталады. Күшейтілген сигналдың энергиясын пайдаланатын сыртқы жүктеме Rж күшейткіштің шығысына қосылады.

Күшейтілген сигналдың  түріне қарай күшейткіштерді екі  топқа бөлуге болады:

   Гармоникалық сигналдардың күшейткіштері – әртүрлі

шамадағы және формадағы  гармоникалық және квазигармоникалық  (гармоникалық деп есептеуге болатын), яғни периодтық сигналдарды күшейтуге  арналған. Мұндай күшейткіштерге: микрофондық, трансляциялық және формадағы периодтық емес сигналдарды күшейтуге арналған.

Импульстық сигналдардың күшейткіштері − әртүрлі шамадағы және формадағы периодтық және периодтық емес сигналдарды күшейтуге арналған. Импульстық күшейткіштерге: байланыс жүйелерінің импульстық күшейткіштері, теледидар бейнелеу сигналдарының, импульстық радиолокациялық құрылғылардың, электрондық есептеу техникасы негіздерінің, реттеу және басқару жүйелерінің күшейткіштері жатады.

Күшейтілген жиіліктерінің  абсолюттік мәндеріне және жиілік жолағына ұзындығына (диапозонына) байланысты күшейткіштер:

Тұрақта ток күшейткіштері −  төменгі жиілігі  ден жоғары жиілігі кГц-ке дейінгі жиілік жолағындағы электлік сигналдарды күшейтуге арналған.

Төменгі жиілік күшейткіштері − Гц-тен  кГц-ке дейінгі жиілік жолағындағы айнымалы ток сигналдарын күшейтуге арналған. Жоғары жиілік күшейткіштері − кГц-тен МГц –ке дейінгі жиілік жолағындағы сигналдарды күшейтуге арналған. Кең жолақты және импульстық күшейткіштері − бірнеше кГц-тен − бірнеше МГц –ке дейінгі жиілік жолағындағы сигналдарды күшейтуге арналған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              Амалдық күшейткіштердің операциялық ерекшеліктері

Жұмыс істеу принципі бойынша операциялық күшейткіш  қарапайым күшейткішке ұқсас  болып келеді. Қарапайым күшейткіш  сияқты ол кіріс сигналының кернеу мен қуатын күшейту үшін қолданылады. Бірақ та, қарапайым күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері толығымен оның сұлбасымен анықталса, операциялық күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері көбінесе кері байланыс тізбегі параметрлерімен анықталады. Операциялық күшейткіштер нольдік орын ауыстыруын және шығыс кернеуін кіріс кернеудің нольдік мәнінідегі тұрақты ток күшейткіші сұлбасы бойынша жүзеге асырады. Сонымен қатар олар үлкен күшейту коэффициенттері, жоғары кіріс және төмен шығыс кедергілермен сипатталады. Ертерек мұндай жоғары сапалы күшейткіштер тек қана математикалық операцияларды : суммалау және интегралдау үшін аналогты есептеу құрылғыларда қолданылатын. Операциялық күшейткіш деп аталуы осыдан.Белгілі бір салада қолданылуы керек кезде, қандай операциялық күшейткіштің қажет екенін анықтау үшін оның негізгі сипаттамаларын білу жеткілікті. 

Оның кіріс каскады  дифференциалдық күшейткіш түрінде  орындалады. Сондықтан операциялық  күшейткіште екі кірісі болады. Төменгі  жиілік облысында шығыс кернеуі U_a кіріс кернеулердің айырымы да сол фазасында орналасады:

U_D = U_P – U_{N .}             

 

 

1 – сурет. Операциялық  күшейткіштің сұлбалық түрі.

р – кіріс инвертирлемейтін деп аталады және операциялық  күшейткіште «плюс» таңбасымен белгіленеді. N – кіріс инвертті және сұлбада  «минус» таңбасымен белгіленеді.

Операциялық күшейткіштің теріс және кері кіріс сигналдарымен жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін екі полярлы қоректену кернеуін қолдану керек. Ол үшін 1 – суретте көрсетілгендей операциялық күшеткіштің сәйкесті сыртқы клеммаларына қосылатын екі тұрақты кернеуді орнату қажет. Көбінесе интегралды орындауындағы стандартты операциялық күшейткіштер ±15В қоректену кернеуінде жұмыс істейді. Принципиалды сұлбалар құрылғыларда тек қана олардың кіріс және шығыс клеммаларын көрсетеді.

Іс жүзінде идеалды  операциялық күшейткіштер болмайды. Операциялық күшейткіштің қайсысы болмасын идеалға жақын екенін анықтау үшін күшейткіштің техникалық сипаттамалары беріледі.

 

Қорытынды

Идеалды операциялық күшейткіштің беріліс сипаттамасы нольдік  нүктеден өту керек. Бірақ та көрсетілгендей, реалды операциялық күшейткіштер үшін бұл сипаттама кішкене жылжыған, ол штрих сызығымен көрсетіледі. Сонымен шығыс кернеуді нольге келтіру үшін операциялық күшейткіштің кірісіне кернеудің кейбір әртүрлілігін берк керек. Омы кернеудің әртүрлілігі нольдің жылжымалы кернеуі U_о деп аталады. Ол көбінесе бірнеше милливольт құрайды және көптеген жағдайда еакерілмейді. Кейде осы өлшеммен елемеуге болмаған кезде, оны нольге дейін апаруға болады. Сондықтан көптеген интегралды операциялық күшейткіштерде арнайы клеммалар қарастырылған.

Кіріс кернеудің әртүрлілік функциясы ретіндегі операциялық  күшейткіштің кіріс кернеуі. Нольдік  нүкте кернеуінің компенсациясыз түсірілген пунктирмен көрсетілген сипаттама. 

Нольдік жылжу кернеуін алып тастағаннан кейін тек қана оның уақытқа, температураға, кернеуге тәуелді өзгерістері қалады:

ΔU₀(J,t,U_b)=(∂U₀/∂J )ΔJ+(∂U₀/∂t )Δt+(∂U₀/∂U_b )ΔJU_{b .}

Осы фомулада келесі дрейфті  құрайтындар:

∂U₀/∂J - температуралық дрейф, 3-10 мкВ/К;

∂U₀/∂t – уақыттық дрейф, айда бірнеше микровольтқа дейін жете алады;

∂U₀/∂U_b – суммалық кернеу қоректенудің өзгерісімен көрсетілген дрейф.

бұл жағдайда операциялық күшейткіштің шығысындағы кернеудің полярлығы  өзгертеді: U _{шығ =}-U⁺ _шығmax  . U⁺ - кернеуі белгісін өзгертіп χ U⁺ _шығmax  - ке тең болады, сонда U₀ <0 болып өзгере бастайды. t₁ уақыт сәтінен бастап конденсатордың -χ U^- _шығmax деңгейінен қайта зарядталуы басталады. Конденсатор R резисторы U⁺ _шығmax деңгейіне қайта зарядталуға ұмтылады. Осы жолғы конденсатордың астарларындағы кернеу полярлығы жақшаның ішінде көрсетілген. t₂ – уақыт сәтінде конденсатордағы кернеу χ U⁺ _шығmax мәніне жетеді де, U₀ кернеуі тағы нольге тең болып /себебі U₀= U₊ - U_- /, бұл операциялық күшейткіштің қарама– қарсы күйге ауысып қосылуына әкеледі. Әрі қарай сұлбадағы процесстер жоғарыда айтылғандай қайталанады. Осы симметриялы мультивибратордың импульсының ұзақтығы t_u=τln(1+2R1/R2), (17) егер  U⁺ _шығmax = U^- _шығmax деп есептесек, мұнда τ=CR.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер

1.Ш.Нұрманов. Автоматиканың электорндық құрылғылары – Алматы: ҚазҰТУ, 1993

2.У.Титце, К.Шейн. Полупроводникавая схемотехника – Москва: Мир, 1983

3.Е.Н.Богаров, К.Ф.Колесников, С.К.Жебреков. Рассчет электонных усторйств – М: 1990

4.М.Н.Ляшко. Задачи и упражнения по радиотехнике – Минск: 1993