ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ

(1) Разработайте схему «чувствительного вольтметра». Он должен иметь и в четырех диапазонах обеспечивать чувствительность от до 10 В. Используйте измерительный прибор с размахом шкалы и операционный усилитель. Если потребуется, отрегулируйте сдвиги напряжения. Подсчитайте показания прибора при разомкнутом входе, если: (а) пА (типичное значение для ОУ типа нА (типичное значение для ОУ типа 741). Подумайте о том, какие ограничения следует ввести, чтобы предохранить прибор от повреждений (например, можно ограничить величину тока, чтобы она не превышала 200% полного размаха шкалы) и защитите входы усилителя от напряжений, которые выходят за пределы питающих напряжений. Как вы думаете: подойдет ли для высокоимпедансных измерений сигналов низкого уровня ОУ типа 741?

(2) Разработайте схему усилителя звуковых частот на основе ОУ типа (имеет низкий уровень шумов, рекомендуется для использования в усилителях звуковых частот). Усилитель должен иметь следующие характеристики: дБ, кОм, точка —3 дБ соответствует частоте 20 Гц. Используйте неинвертирующую схему, предусмотрите, чтобы спад усиления на низких частотах ослаблял влияние входного напряжения сдвига. Разработайте схему с учетом того, что влияние входного тока смещения на выходной сдвиг должно быть минимальным. Учтите, что источник сигнала подключен через конденсатор.

(3) Разработайте схему расщепления фаз (фазоинвер-тора) с единичным коэффициентом усиления (см. гл. 2) на основе ОУ типа 411. Схема должна иметь высокое входное и низкое выходное сопротивления. Учитывая ограничения по скорости нарастания, оцените грубо максимальную частоту, на которой можно получить полный размах сигнала (27 В от пика до пика при использовании напряжения питания В).

(4) Усилители мощности звуковых частот Cheapo на верхних частотах возбуждаются из-за начинающегося с частоты (точка дБ на характеристике) нарастания усиления . Разработайте простой RС-фильтр, который можно было бы включить между предусилителем и усилителем для компенсации возбуждения. При необходимости -фильтр можно построить на ОУ типа (еще одна интегральная схема, рекомендуемая для использования в звуковом диапазоне частот) Для предусилителя , а для усилителя .

(5) Операционный усилитель типа 741 используется в качестве простого компаратора с одним заземленным входом, т. е. в качестве детектора нулевого уровня. На второй вход поступает синусоидальный сигнал с амплитудой 1 В (частота ). Чему равно напряжение на входе, когда напряжение на выходе проходит через уровень 0 В? Предположите, что скорость нарастания составляет , а напряжение насыщения выхода равно .

(6) На рис. 4.92 дан пример схемы преобразователя отрицательного сопротивления, (а) Чему равно ее входное сопротивление? (б) Диапазон выходного напряжения ограничен значениями . Каков диапазон входного напряжения, в котором схема работает без насыщения?

(7) Представьте только что рассмотренную схему в виде эквивалентного «черного ящика» с двумя выводами (рис. 4.93). Как с помощью этого двухполюсника построить усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления —10? Почему нельзя сделать усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления (Подсказка: в определенном диапазоне сопротивлений источника схема работает как «защелка». Чему равен этот диапазон? Какие меры могут, на наш взгляд, здесь помочь?)

Рис. 4.94. а - прецизионный источник тока с использованием полевого МОП-транзистора; б - инвертирующий усилитель с ломаной характеристикой; коэффициент усиления К увеличивается для входных сигналов, превышающих пороговое значение; в формулах пороговых значений предполагается, что ; пороговое напряжение должно быть > 0,5 В; в - аналогично б, но коэффициент усиления уменьшается для выходных напряжений выше порогового значения; г - аналогично в, но с компаратором и переключателем; работает как «совершенный» диод ;

Рис. 4.94 (продолжение).

д - благодаря дополнительным ОУ выходной ток увеличен; следите, чтобы не было перегрева; е - токовый монитор; ж - прецизионная схема, поглощающая ток; з - пиковый детектор для отрицательных импульсов; и - схема с переменным коэффициентом усиления; к - усилитель с фотодиодом; л - схема управления током;

Рис. 4.94 (продолжение).

м - прецизионный биполярный источник тока; н - активный соленоид; о - оригинальный повторитель на полевом транзисторе с 3 выводами; п - логарифмический преобразователь с температурной компенсацией; р - высоковольтная (мостовая) схема для плавающей нагрузки; с - сервоусилитель 0,2 А;

Рис. 4.94 (продолжение).

т - логарифмический преобразователь с широким входным диапазоном и автоматическим обнулением на основе усилителя прерывателя; у - источник тока; ф - быстродействующий логарифмический преобразователь; х - усилитель с переменным усилением с небольшими искажениями;

Рис. 4.94 (продолжение).

ц - биполярный прецизионный ограничитель; ч - высоковольтный ОУ с низким уровнем шума (техническая документация PMI, примеч. по использованию 106); ш -получение удвоенного выходного сигнала в схеме на основе сдвоенного ОУ; щ - быстродействующий пиковый детектор; э - усилитель для наушников со слабым искажением (техническая документация PMI, примеч. по использованию 106); ю - детектор нуля с одним источником питания;

Рис. 4.94 (продолжение).

я - источник тока Хауленда для управляющих схем преобразования напряжений в ток (от 1 мкА до 1 мА); А - управляемый напряжением усилитель-преобразователь с линеаризованной характеристикой; Б - управляемый напряжением (переменного тока) нагрузочный резистор; В - управляемый напряжением генератор на основе усилителя-преобразователя.

Рис. 4.95.

а - регулируемый ограничитель; б - выходной каскад на ОУ для усилителя звуковых частот со 100-кратным усилением; в - генератор треугольного сигнала; г - источник тока (программируемый напряжением); д - источник тока на 200 мА; е - усилитель постоянного тока (100-кратный);

Рис. 4.95 (продолжение).

ж - усилитель звуковых частот со 100-кратным усилением и однополярным питанием; з - стабилизатор на 15 В; и - операционный усилитель в качестве стабилизатора +15 В; к - триггер Шмитта; л - 10-кратный усилитель со связями по переменному току; м - усилитель постоянного тока с перестраиваемым усилением (х 10- х 100); н - детектор нуля;

Рис. 4.95 (продолжение).

о - операционные усилители с переключателями; п - управление коэффициентом усиления с помощью полевого транзистора; р - источник тока; с - интегратор со сбросом.