<![CDATA[Технодиум - Теория и расчёты]]> https://tehnodium.ru/ Fri, 23 Oct 2026 01:12:09 +0000 MyBB <![CDATA[Дифференциальный усилитель]]> https://tehnodium.ru/thread-265.html Tue, 16 Nov 2021 11:12:26 +0300 Khan]]> https://tehnodium.ru/thread-265.html Графики выходного (черный) и входных (зеленый и красный) напряжений.
Кто нибудь сможет пояснить графики?


.jpg   Схема.jpg (Размер: 169.22 KB / Загрузок: 440)


.jpg   График.jpg (Размер: 111.7 KB / Загрузок: 420) ]]> Графики выходного (черный) и входных (зеленый и красный) напряжений.
Кто нибудь сможет пояснить графики?


.jpg   Схема.jpg (Размер: 169.22 KB / Загрузок: 440)


.jpg   График.jpg (Размер: 111.7 KB / Загрузок: 420) ]]> <![CDATA[Что такое неинвертирующий усилитель]]> https://tehnodium.ru/thread-183.html Thu, 30 Sep 2021 10:04:07 +0300 Maestro]]> https://tehnodium.ru/thread-183.html повторителя напряжения и инвертирующего усилителя. Он даже проще, чем инвертирующий усилитель, потому что в схеме нет отрицательных напряжений, и нужен только один источник питания с напряжением 0 В и, например, 5 В, вместо симметричных +5 В и -5 В.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (1).jpg (Размер: 39.05 KB / Загрузок: 466)

Обратите внимание на число 1 в формуле и важный вывод, который следует из него - неинвертирующий усилитель всегда имеет коэффициент усиления больше 1, поэтому вы не можете сделать «ослабитель» с этой схемой.

Чтобы лучше понять, как работает неинвертирующий усилитель, давайте смоделируем работу схемы ниже и рассмотрим, какое будет выходное напряжение.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (2).jpg (Размер: 28.72 KB / Загрузок: 431)

Прежде всего, нужно учитывать, какие напряжения есть на входах операционного усилителя. Напомним первое из правил, которыми он управляется:

Правило 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (3).jpg (Размер: 35.12 KB / Загрузок: 435)

Итак, напряжение на инвертирующем входе составляет 3 В. На следующем этапе рассмотрим резистор 10 кОм. Мы знаем напряжение на нем и его сопротивление, поэтому из закона Ома можем вычислить ток, протекающий через него: I = U / R = 3 В / 10 кОм = 300 мкА.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (4).jpg (Размер: 40.66 KB / Загрузок: 462)

Этот ток, согласно правилу 2, нельзя снять с инвертирующего входа (-), поэтому он течет с выхода усилителя.

Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток

Ток 300 мкА также протекает через резистор 20 кОм, создавая на нем напряжение, которое можно вычислить с помощью закона Ома: U = IR = 300 мкА * 20 кОм = 6 В. Как это напряжение соотносится с выходным напряжением усилителя? Помните, что резистор 20 кОм на одном из контактов имеет напряжение 3 В. Обратите внимание на направление напряжения на обоих резисторах. Ток течет в направлении, противоположном стрелке, символизирующей точку с более высоким напряжением, поэтому рассчитанные 6 В должны быть добавлены к 3 В на входе. Тогда конечный результат - 9 В.

Стоит отметить, что R1 и R2 образуют простой делитель напряжения. Помните, что сумма напряжений на резисторах делителя должна быть равна напряжению на делителе - напряжение не может исчезнуть бесследно или появиться из ниоткуда.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (5).jpg (Размер: 39.99 KB / Загрузок: 599)

Наконец, следует сверить полученный результат с последним правилом:

Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Поэтому надо проверить, соответствуют ли рассчитанные значения напряжения, которые может выдержать усилитель. Рассчитанные значения 9 В - это реальный результат, которого может достичь усилитель, поскольку он находится в этом диапазоне. Однако современные усилители часто питаются от 0 В и 5 В или ниже. В такой ситуации нет шансов, что усилитель получит на выходе 9 В. При разработке схем усиления всегда помните, что теоретические расчеты всегда должны сопоставляться с реальностью.]]> повторителя напряжения и инвертирующего усилителя. Он даже проще, чем инвертирующий усилитель, потому что в схеме нет отрицательных напряжений, и нужен только один источник питания с напряжением 0 В и, например, 5 В, вместо симметричных +5 В и -5 В.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (1).jpg (Размер: 39.05 KB / Загрузок: 466)

Обратите внимание на число 1 в формуле и важный вывод, который следует из него - неинвертирующий усилитель всегда имеет коэффициент усиления больше 1, поэтому вы не можете сделать «ослабитель» с этой схемой.

Чтобы лучше понять, как работает неинвертирующий усилитель, давайте смоделируем работу схемы ниже и рассмотрим, какое будет выходное напряжение.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (2).jpg (Размер: 28.72 KB / Загрузок: 431)

Прежде всего, нужно учитывать, какие напряжения есть на входах операционного усилителя. Напомним первое из правил, которыми он управляется:

Правило 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (3).jpg (Размер: 35.12 KB / Загрузок: 435)

Итак, напряжение на инвертирующем входе составляет 3 В. На следующем этапе рассмотрим резистор 10 кОм. Мы знаем напряжение на нем и его сопротивление, поэтому из закона Ома можем вычислить ток, протекающий через него: I = U / R = 3 В / 10 кОм = 300 мкА.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (4).jpg (Размер: 40.66 KB / Загрузок: 462)

Этот ток, согласно правилу 2, нельзя снять с инвертирующего входа (-), поэтому он течет с выхода усилителя.

Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток

Ток 300 мкА также протекает через резистор 20 кОм, создавая на нем напряжение, которое можно вычислить с помощью закона Ома: U = IR = 300 мкА * 20 кОм = 6 В. Как это напряжение соотносится с выходным напряжением усилителя? Помните, что резистор 20 кОм на одном из контактов имеет напряжение 3 В. Обратите внимание на направление напряжения на обоих резисторах. Ток течет в направлении, противоположном стрелке, символизирующей точку с более высоким напряжением, поэтому рассчитанные 6 В должны быть добавлены к 3 В на входе. Тогда конечный результат - 9 В.

Стоит отметить, что R1 и R2 образуют простой делитель напряжения. Помните, что сумма напряжений на резисторах делителя должна быть равна напряжению на делителе - напряжение не может исчезнуть бесследно или появиться из ниоткуда.



.jpg   Неинвертирующий усилитель (5).jpg (Размер: 39.99 KB / Загрузок: 599)

Наконец, следует сверить полученный результат с последним правилом:

Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Поэтому надо проверить, соответствуют ли рассчитанные значения напряжения, которые может выдержать усилитель. Рассчитанные значения 9 В - это реальный результат, которого может достичь усилитель, поскольку он находится в этом диапазоне. Однако современные усилители часто питаются от 0 В и 5 В или ниже. В такой ситуации нет шансов, что усилитель получит на выходе 9 В. При разработке схем усиления всегда помните, что теоретические расчеты всегда должны сопоставляться с реальностью.]]> <![CDATA[Что такое инвертирующий усилитель]]> https://tehnodium.ru/thread-182.html Thu, 30 Sep 2021 09:58:00 +0300 Maestro]]> https://tehnodium.ru/thread-182.html


.jpg   Инвертирующий усилитель (1).jpg (Размер: 21.24 KB / Загрузок: 418)

Часто добавляется еще один резистор R3 с сопротивлением, равным R1 и R2, подключенным параллельно.



.jpg   Инвертирующий усилитель (2).jpg (Размер: 33.2 KB / Загрузок: 792)

Чтобы понять, как работает инвертирующий усилитель, смоделируем работу простой схемы. На входе напряжение 4 В, а резисторы R1 = 1к и R2 = 2к. Вы, конечно, можете поместить все это в формулу и сразу же вычислить результат, но давайте посмотрим, как именно работает эта схема.



.jpg   Инвертирующий усилитель (3).jpg (Размер: 22.57 KB / Загрузок: 408)

Начнем с того, что вспомним основные принципы работы операционного усилителя, которые описаны в материале о повторителе напряжения.

Правило 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.

Обратите внимание, что неинвертирующий вход (+) подключен к земле, что означает, что он имеет напряжение 0 В. Согласно этому правилу, инвертирующий вход (-) также должен быть 0 В.



.jpg   Инвертирующий усилитель (4).jpg (Размер: 25.49 KB / Загрузок: 382)

Итак, мы знаем напряжение между выводами резистора R1 и его сопротивление, равное 1 кОм. Таким образом, можем выполнить расчет, называемый законом Ома, и вычислить, сколько тока проходит через этот резистор. Это I = U / R = (4V-0V) / 1 кОм или 4 мА. Чтобы узнать, где течет этот ток, необходимо знать еще один принцип работы усилителя.

Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток

Значит, ток через R1 также течет через R2.



.jpg   Инвертирующий усилитель (5).jpg (Размер: 30.04 KB / Загрузок: 415)

Опять же, воспользуемся законом Ома и рассчитаем напряжение на резисторе R2. Мы знаем его сопротивление, знаем, какой ток проходит через него, поэтому U = IR = 4mA * 2k = 8 В. У нас на выходе 8 В? Напомним, что это инвертирующий усилитель, поэтому если входное напряжение положительное, то выходное должно быть отрицательным. Как это случилось? Ток протекает через R1 и вызывает падение напряжения на 4 вольта - с четырех вольт до нуля. Этот ток протекает через R2 и вызывает еще одно падение напряжения на 8 В, то есть с 0 В до -8 В, и это напряжение находится на выходе усилителя.



.jpg   Инвертирующий усилитель (6).jpg (Размер: 32.79 KB / Загрузок: 390)

Есть еще одна вещь, связанная с другим правилом:

Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Таким образом, мы должны проверить, являются ли рассчитанные напряжения реалистичными, достижимыми для усилителя. Часто новички думают, что усилитель работает как вечный двигатель и генерирует напряжение из ничего, при этом необходимо помнить, что усилителю для работы тоже нужна энергия. Классически усилители питаются от -15 В и + 15 В. В такой ситуации -8 В, которые мы рассчитали, - это реальный результат, которого может достичь усилитель, потому что он находится в этом диапазоне. Но современные усилители часто питаются от 0 В и 5 В или ниже. В такой ситуации нет шансов, что усилитель получит на выходе -8 В. При разработке схем усиления всегда помните, что теоретические расчеты всегда должны сопоставляться с реальностью.

Мы уже знаем, что  повторитель напряжения не нагружает источник сигнала, потому что входы усилителя имеют очень высокое сопротивление, поэтому они потребляют ток настолько малый, что в большинстве случаев его можно игнорировать (правило 2). Инвертирующий усилитель имеет такое же входное сопротивление, что и R1, и в практических схемах оно находится в диапазоне 1 кОм ... 1 МОм. Для сравнения: усилитель с входом на полевом транзисторе имеет сопротивление порядка сотен мегомов или даже гигаомов. Поэтому иногда может потребоваться установка повторителя напряжения перед инвертирующим усилителем.]]>


.jpg   Инвертирующий усилитель (1).jpg (Размер: 21.24 KB / Загрузок: 418)

Часто добавляется еще один резистор R3 с сопротивлением, равным R1 и R2, подключенным параллельно.



.jpg   Инвертирующий усилитель (2).jpg (Размер: 33.2 KB / Загрузок: 792)

Чтобы понять, как работает инвертирующий усилитель, смоделируем работу простой схемы. На входе напряжение 4 В, а резисторы R1 = 1к и R2 = 2к. Вы, конечно, можете поместить все это в формулу и сразу же вычислить результат, но давайте посмотрим, как именно работает эта схема.



.jpg   Инвертирующий усилитель (3).jpg (Размер: 22.57 KB / Загрузок: 408)

Начнем с того, что вспомним основные принципы работы операционного усилителя, которые описаны в материале о повторителе напряжения.

Правило 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.

Обратите внимание, что неинвертирующий вход (+) подключен к земле, что означает, что он имеет напряжение 0 В. Согласно этому правилу, инвертирующий вход (-) также должен быть 0 В.



.jpg   Инвертирующий усилитель (4).jpg (Размер: 25.49 KB / Загрузок: 382)

Итак, мы знаем напряжение между выводами резистора R1 и его сопротивление, равное 1 кОм. Таким образом, можем выполнить расчет, называемый законом Ома, и вычислить, сколько тока проходит через этот резистор. Это I = U / R = (4V-0V) / 1 кОм или 4 мА. Чтобы узнать, где течет этот ток, необходимо знать еще один принцип работы усилителя.

Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток

Значит, ток через R1 также течет через R2.



.jpg   Инвертирующий усилитель (5).jpg (Размер: 30.04 KB / Загрузок: 415)

Опять же, воспользуемся законом Ома и рассчитаем напряжение на резисторе R2. Мы знаем его сопротивление, знаем, какой ток проходит через него, поэтому U = IR = 4mA * 2k = 8 В. У нас на выходе 8 В? Напомним, что это инвертирующий усилитель, поэтому если входное напряжение положительное, то выходное должно быть отрицательным. Как это случилось? Ток протекает через R1 и вызывает падение напряжения на 4 вольта - с четырех вольт до нуля. Этот ток протекает через R2 и вызывает еще одно падение напряжения на 8 В, то есть с 0 В до -8 В, и это напряжение находится на выходе усилителя.



.jpg   Инвертирующий усилитель (6).jpg (Размер: 32.79 KB / Загрузок: 390)

Есть еще одна вещь, связанная с другим правилом:

Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Таким образом, мы должны проверить, являются ли рассчитанные напряжения реалистичными, достижимыми для усилителя. Часто новички думают, что усилитель работает как вечный двигатель и генерирует напряжение из ничего, при этом необходимо помнить, что усилителю для работы тоже нужна энергия. Классически усилители питаются от -15 В и + 15 В. В такой ситуации -8 В, которые мы рассчитали, - это реальный результат, которого может достичь усилитель, потому что он находится в этом диапазоне. Но современные усилители часто питаются от 0 В и 5 В или ниже. В такой ситуации нет шансов, что усилитель получит на выходе -8 В. При разработке схем усиления всегда помните, что теоретические расчеты всегда должны сопоставляться с реальностью.

Мы уже знаем, что  повторитель напряжения не нагружает источник сигнала, потому что входы усилителя имеют очень высокое сопротивление, поэтому они потребляют ток настолько малый, что в большинстве случаев его можно игнорировать (правило 2). Инвертирующий усилитель имеет такое же входное сопротивление, что и R1, и в практических схемах оно находится в диапазоне 1 кОм ... 1 МОм. Для сравнения: усилитель с входом на полевом транзисторе имеет сопротивление порядка сотен мегомов или даже гигаомов. Поэтому иногда может потребоваться установка повторителя напряжения перед инвертирующим усилителем.]]> <![CDATA[Что такое повторитель напряжения]]> https://tehnodium.ru/thread-181.html Thu, 30 Sep 2021 09:49:30 +0300 Maestro]]> https://tehnodium.ru/thread-181.html
Цитата:Мы часто имеем дело с элементами с очень низким выходом по току. Примером такого элемента является микрофон или фотоэлектрический элемент. Присоединение к ним элемента с низким сопротивлением снизит напряжение сигнала, генерируемое этими источниками. В такой ситуации и рекомендуется использовать повторитель напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, благодаря чему не перегружает и не искажает входной сигнал, и имеет низкое выходное сопротивление, что позволяет управлять энергоемкими системами и компонентами, такими как светодиод и другие потребители.


Чтобы понять, как работает повторитель напряжения, нужно уяснить три основных принципа, которыми управляют операционные усилители:

  1. Принцип 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.
  2. Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток
  3. Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Предположим, что входное напряжение было установлено на 3 В, и теперь есть 1 В. Что творится? Усилитель отмечает, что существует разница в 2 В между инвертирующим (-) и неинвертирующим (+) входами. Следовательно, согласно правилу 1 он увеличивает выходное напряжение до тех пор, пока напряжения на входах не станут равными. Ситуация дополнительно упрощается тем, что выход подключается непосредственно к инвертирующему входу (-), и напряжения на этих двух контактах должны быть одинаковыми.

Компенсированный повторитель напряжения

Часто в цепи обратной связи можно встретить дополнительный резистор. Это важно в схемах, где требуется больше точности работы. Принципы 1 и 2 применимы к идеальному усилителю, которого, конечно, не существует. Входные напряжения никогда не бывают совершенно равными, и через них протекает небольшой ток, поэтому выходное напряжение может отличаться на несколько милливольт от входного. Резистор R предназначен для уменьшения влияния этих недостатков. Он должен иметь сопротивление, равное сопротивлению источника сигнала.


.jpg   повторитель напряжения (1).jpg (Размер: 18.62 KB / Загрузок: 499)


.jpg   повторитель напряжения (2).jpg (Размер: 21.86 KB / Загрузок: 1028) ]]>
Цитата:Мы часто имеем дело с элементами с очень низким выходом по току. Примером такого элемента является микрофон или фотоэлектрический элемент. Присоединение к ним элемента с низким сопротивлением снизит напряжение сигнала, генерируемое этими источниками. В такой ситуации и рекомендуется использовать повторитель напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, благодаря чему не перегружает и не искажает входной сигнал, и имеет низкое выходное сопротивление, что позволяет управлять энергоемкими системами и компонентами, такими как светодиод и другие потребители.


Чтобы понять, как работает повторитель напряжения, нужно уяснить три основных принципа, которыми управляют операционные усилители:

  1. Принцип 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.
  2. Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток
  3. Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Предположим, что входное напряжение было установлено на 3 В, и теперь есть 1 В. Что творится? Усилитель отмечает, что существует разница в 2 В между инвертирующим (-) и неинвертирующим (+) входами. Следовательно, согласно правилу 1 он увеличивает выходное напряжение до тех пор, пока напряжения на входах не станут равными. Ситуация дополнительно упрощается тем, что выход подключается непосредственно к инвертирующему входу (-), и напряжения на этих двух контактах должны быть одинаковыми.

Компенсированный повторитель напряжения

Часто в цепи обратной связи можно встретить дополнительный резистор. Это важно в схемах, где требуется больше точности работы. Принципы 1 и 2 применимы к идеальному усилителю, которого, конечно, не существует. Входные напряжения никогда не бывают совершенно равными, и через них протекает небольшой ток, поэтому выходное напряжение может отличаться на несколько милливольт от входного. Резистор R предназначен для уменьшения влияния этих недостатков. Он должен иметь сопротивление, равное сопротивлению источника сигнала.


.jpg   повторитель напряжения (1).jpg (Размер: 18.62 KB / Загрузок: 499)


.jpg   повторитель напряжения (2).jpg (Размер: 21.86 KB / Загрузок: 1028) ]]> <![CDATA[Напряжение, ток, сопротивление: очень кратко]]> https://tehnodium.ru/thread-18.html Wed, 01 Sep 2021 16:20:43 +0300 Maestro]]> https://tehnodium.ru/thread-18.html

.jpg   452045.jpg (Размер: 74.02 KB / Загрузок: 331)  Напряжение - это разность потенциалов, при которой при сдвиге электрического заряда на 1 Кл (кулон) электрический ток будет совершать работу в 1 Дж (Джоуль). Обозначим напряжение буквой U. Единица измерения - В (вольт).

Самый простой способ представить себе напряжение - это напор водопроводной воды.

Сила тока (в просторечии известная как ток ) - это отношение электрического заряда, протекающего через поперечное сечение проводника за период времени до этого времени. Обычно они обозначаются буквой I. Единица измерения силы тока - А (ампер).

Силу тока проще всего представить как течение воды через кран за определенный период времени. Существует два основных типа тока:
  • Постоянный ток  с постоянным направлением потока
  • Переменный ток с периодическим изменением.

На своем пути ток встречает сопротивление, которое препятствует его течению, которое мы и называем сопротивлением (или резистором), обозначаемым буквой R. Единица измерения сопротивления - Ом.

Закон Ома: Сила тока на участке проводника прямо пропорциональна напряжению, под которым находится этот участок проводника, и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка, то есть: I = U / R


.jpg   4520458.jpg (Размер: 77.69 KB / Загрузок: 299) ]]>

.jpg   452045.jpg (Размер: 74.02 KB / Загрузок: 331)  Напряжение - это разность потенциалов, при которой при сдвиге электрического заряда на 1 Кл (кулон) электрический ток будет совершать работу в 1 Дж (Джоуль). Обозначим напряжение буквой U. Единица измерения - В (вольт).

Самый простой способ представить себе напряжение - это напор водопроводной воды.

Сила тока (в просторечии известная как ток ) - это отношение электрического заряда, протекающего через поперечное сечение проводника за период времени до этого времени. Обычно они обозначаются буквой I. Единица измерения силы тока - А (ампер).

Силу тока проще всего представить как течение воды через кран за определенный период времени. Существует два основных типа тока:
  • Постоянный ток  с постоянным направлением потока
  • Переменный ток с периодическим изменением.

На своем пути ток встречает сопротивление, которое препятствует его течению, которое мы и называем сопротивлением (или резистором), обозначаемым буквой R. Единица измерения сопротивления - Ом.

Закон Ома: Сила тока на участке проводника прямо пропорциональна напряжению, под которым находится этот участок проводника, и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка, то есть: I = U / R


.jpg   4520458.jpg (Размер: 77.69 KB / Загрузок: 299) ]]>