Аналоговые интегральные схемы

К аналоговым ИС относят все виды интегральных схем, работа которых связана с обработкой непрерывных во времени сигналов. Такими ИС являются усилители электрических сигналов, фильтры, перемножители сигналов и др. Широкое распространение получили операционные усилители (ОУ). Их используют в различных функциональных устройствах, поскольку на основе ОУ удается реализовать широкий спектр линейных и нелинейных операторов преобразования входных сигналов в выходные сигналы (см. п. 1.6.1, п. 1.6.2).

Операционный усилитель – это аналоговая интегральная схема, которая имеет, как минимум, пять выводов (рис. 4.20).

Два вывода ОУ используются в качестве входных, один выход является выходным, два оставшихся вывода используются для подключения источника питания ОУ. В зависимости от фазовых соотношений входного и выходного сигналов один из входных выходов (вход 1) называется неинвертирующим, другой (вход 2) – инвертирующим. Выходное напряжение U_вых связано с входными напряжениями U_вх1 и U_вх2 соотношением

U_вых=К_U0(U_вх1–U_вх2),

где К_U0 – собственный коэффициент усиления ОУ по напряжению (ограничивается значениями 10⁵ … 10⁶).

Из приведенного выражения следует, что ОУ воспринимает только разность входных напряжений, называемую дифференциальным входным сигналом, и нечувствителен к любой составляющей входного напряжения, воздействующей одновременно на оба входа ОУ.

В качестве источника питания ОУ используют двухполярный источник напряжения (+Е_П, –Е_П). Средний вывод этого источника, как правило, является общей шиной для входных и выходных сигналов и в большинстве случаев не подключается к ОУ. Напряжение питания реальных ОУ находится в диапазоне В. Применение источника питания со средней точкой обеспечивает возможность изменения не только уровня, но и полярности как входного, так и выходного напряжений ОУ.

На рис. 4.21 приведены схемы функциональных преобразователей входного сигнала (напряжения) u_вхв выходной сигнал u_вых на основе нереверсивного (а) и реверсивного (б) ОУ.

Для создания сопротивлений Z₁ и Z_ОС применяются резисторы (R₁, R_ОС) и конденсаторы (C₁, C_ОС), а также полупроводниковые приборы: выпрямительные диоды, стабилитроны, транзисторы и др. В табл. 4.5 приведены зависимости выходного напряжения u_выхот входного напряжения u_вх функциональных преобразователей (регуляторов) с инвертирующим ОУ (рис. 4.21б) при различных реализациях Z₁ и Z_ОС.

Реализация некоторых функциональных преобразователей

на инвертирующем ОУ

Таблица 4.5

k=RОС/R1, ТИ=R1CОС К=RОС /R1, ТД =RОС С1, ТИ= R1 CОС

ТИ= R1 CОС

К=RОС/R1 ТД =RОСС1

Глава 5