Повторитель напряжения что такое

Повторитель напряжения

Повторитель напряжения — это вид усилителя, имеющего высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и коэффициент усиления равный единице. Повторители напряжения широко используются в электронных контрольно-измерительных устройствах.

Схема операционного усилителя: суммирующее и опорное соединения

Принцип действия повторителя напряжения

Соединение цепи обратной связи и инвертирующего входа в операционном усилителе называют суммирующим соединением, поскольку напряжение на этом соединении представляет собой сумму входного напряжения и напряжения обратной связи. Операционные усилители устроены так, чтобы напряжение на суммирующем соединении было равно напряжению на неинвертирующем входе. О суммирующем соединении говорят, что оно стремится иметь напряжение, равное напряжению на неинвертирующем входе. Иными словами, напряжение на неинвертирующем входе служит «эталоном» или опорным напряжением для суммирующего соединения. Поскольку неинвертирующий вход служит «эталоном», для суммирующего соединения, неинвертирующий вход называют «опорным» соединением. Таким образом, можно также сказать, что напряжение на суммирующем соединении всегда стремится быть равным напряжению на опорном соединении. Эта взаимозависимость справедлива для всех операционных усилителей, и понимание ее является ключевым моментом для понимания работы операционных усилителей и определения выходных состояний схем.

В операционном усилителе, термины «вход» и «соединение» означают одно и то же, поскольку нет других точек на неинвертирующем входе, образующих соединения. Но в других схемах, где может быть подсоединена другая цепь, и перед входом образовано еще одно соединение, эти термины имеют разные значения; неинвертирующий вход представляет собой точку, где схема соединена с общей схемой на кристалле, а опорное соединение — это точка, где две схемы образуют общее соединение. Этот вопрос будет рассмотрен более подробно позже в настоящем учебном пособии.

Как пример работы схемы, предположим, что на инвертирующий вход подано 0 В, а на неинвертирующий вход подано +1 В. Напряжение на суммирующем соединении будет +1 В, поскольку напряжение на суммирующем соединении стремится быть равным напряжению на опорном соединении (неинвертирующем входе), то есть в данном случае +1 В.

Может возникнуть вопрос: откуда берется напряжение на суммирующем соединении? Ответ кроется в выходном напряжении и цепи отрицательной обратной связи. В данном типе схем цепь отрицательной обратной связи представляет собой короткозамкнутую цепь между суммирующем соединением и выходом. Поэтому любое напряжение, появляющееся на выходе, также появляется на суммирующем соединении, поскольку с точки зрения электрической цепи эти две точки равны.

Повторитель напряжения имеет характеристики, сходные с характеристиками эмиттерного повторителя, а именно коэффициент усиления единица, высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Такие характеристики делают повторитель напряжения отличным буферным устройством.

Буфер представляет собой особый вид схемы, служащей для электрической изоляции между собой двух разных схем. Буфер обладает очень высоким входным сопротивлением, так что он не требует особо много тока от источника сигнала. Его выходное сопротивление при этом очень низкое, что образует хороший источник сигналов. Тщательный контроль входных и выходных сопротивлений буферных схем (заложенной в их конструкции) позволяет буферу точно согласовывать выходное сопротивление одной схемы с входным сопротивлением другой.

Источник

ПОВТОРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

— усилительэлектрических колебаний, охваченный т. н. 100%-ной отрицательной обратнойсвязью, в к-ром выходное напряжение полностью подаётся на вход в противофазесо входным напряжением. Такая схема имеет коэф. передачи по напряжениюменьше единицы, однако обладает усилением по току и мощности. С увеличениемкоэф. усиления К ₀ прибора, на к-ром собран П. н., коэф.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое «ПОВТОРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ» в других словарях:

Повторитель — электронный усилительный каскад с коэффициентом усиления Повторитель1 (как правило, 0,95 0,99). П. широко применяют в разнообразных радиоэлектронных устройствах в качестве буферного каскада (т. н. трансформатора полного сопротивления),… … Большая советская энциклопедия

ПОВТОРИТЕЛЬ — усилит. каскад с коэфф. усиления, близким к 1 (но меньше 1). Распространены П. на транзисторах (см. рис.) эмиттерный (на биполярном транзисторе) и истоковый (на полевом транзисторе); в устройствах с электронными лампами используют катодный П. Из… … Большой энциклопедический политехнический словарь

СТАБИЛИЗАЦИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ — поддержание заданного значениянапряжения (или тока) при изменении сопротивления нагрузки, напряженияпитания и т. п. Для С. т. и н. обычно применяются электронные устройства … Физическая энциклопедия

Стабилизатор напряжения — У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилизатор. Стабилизатор напряжения преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного… … Википедия

Эмиттерный повторитель — на основе npn транзистора … Википедия

Применение операционных усилителей — В статье описаны некоторые типовые применения интегральных операционных усилителей (ОУ) в аналоговой схемотехнике. На рисунках использованы упрощенные схемотехнические обозначения, поэтому следует помнить, что несущественные детали (соединения с… … Википедия

Verilog-AMS — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. Verilog AMS или Verilog Analog Mixed Signal Simulation (Verilog Аналогово Смешанное Моделирование… … Википедия

Электроника — У этого термина существуют и другие значения, см. Электроника (значения). Различные электронные компоненты Электроника (от греч … Википедия

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ — усилительэлектрических колебаний (УЭК) с внеш. цепями, предназначенный для выполнениянек рых линейных операций (суммирование, интегрирование, дифференцированиеи др.). Часто название О. у. относят к самим УЭК, к рые обычно выполняютсяв виде… … Физическая энциклопедия

УЛПЦТ(И) — серия унифицированных лампово полупроводниковых цветных телевизоров (с блоком цветности на интегральных микросхемах), выпускавшаяся в СССР с 1972 по 1989 год. Содержание 1 Архитектура 1.1 Блок радиоканала … Википедия

Источник

Схема повторителя напряжение на ОУ, мощный повторитель напряжения на TDA2030

Повторитель напряжения представляет собой неинвертирующий усилитель, обладающий единичным коэффициентом усиления. Реализуется это замыканием отрицательной обратной связи и подачей полезного сигнала на неинвертирующий вход.

При таком включении операционный усилитель старается обеспечить на выходе точную копию сигнала приходящего на его вход. В каждый момент времени U_вых=U_вх, поэтому описываемая схема и называется повторителем. Схема повторителя на ОУ:

1. Смысл применения повторителя напряжения
2. Параметры операционных усилителей
3. Как рассчитать величину тока, который должен обеспечивать ОУ ?
4. TDA2030 как повторитель напряжения
5. Заключение

Смысл применения повторителя напряжения

Зачем же повторять то, что уже есть? Усилитель с единичным коэффициентом усиления называют также буфером или буферным каскадом. Обладая большим входным и малым выходным импедансами, повторитель, как нельзя лучше, подходит для согласования каскадов по сопротивлению.

Таким образом соблюдается главное правило схемотехники — входное сопротивление следующего каскада должно быть минимум в 3, а лучше в 10 раз больше выходного сопротивления предыдущего каскада. В таком случае сигнал не претерпевает искажений.

Параметры операционных усилителей

Современные операционные усилители обладают колоссальным входным сопротивлением. У того же дешевого и распространенного TL062 входное сопротивление составляет 10 12 Ом. Для сдвоенного операционного усилителя (TL062, TL072, NE5532, LM833….) в корпусе DIP-8 или SO-8, включение по схеме повторителя показано ниже:

У операционных усилителей по мере увеличения коэффициента усиления сужается частотный диапазон и снижается верхняя передаваемая частота. Но в режиме повторителя, работая с единичным коэффициентом усиления, ОУ способен работать до максимально возможных для него частот.

Так или иначе, при выборе ОУ для повторителя, желательно иметь запас по частоте в несколько раз, лучше в 10. В таком случае можно однозначно не беспокоиться о каких либо фазовых искажения вносимых самим операционным усилителем.

При выборе микросхемы для повторителя, помимо ширины частотного диапазона, важной характеристикой является также выходной ток, который ОУ способен дать в нагрузку. Если операционный усилитель не способен обеспечить требуемый для нагрузки выходной ток, то начинаются просадки и искажения. Поэтому если речь идет о низкоомной нагрузке, для которой требуется ток более 100 мА, то с таким справится далеко не каждый операционный усилитель.

Как рассчитать величину тока, который должен обеспечивать ОУ ?

Очень просто! Допустим, что в роли нагрузки выступает резистор сопротивлением в 10 Ом. На повторитель приходит напряжение в 5 вольт, которое он должен передать нагрузке. В таком случае, применяя закон ома (I=U/R), выясняем, что для поддержания 5 вольт на резисторе операционнику требуется обеспечивать ток в 0.5 ампера. (Это грубая прикидка, но вполне применимая на практике)

Обычные ОУ не смогут справиться с такой задачей. Конечно выход можно умощнить транзистором, но тогда применение повторителя на ОУ становится менее оправданным.

Для таких целей предлагается использовать TDA2030, TDA2040 или TDA2050 включенных по схеме повторителя. Микросхемы представляют собой уже готовые, умощненые транзисторами, операционные усилители, которые между собой отличаются максимальной выходной мощность.

TDA2030 как повторитель напряжения

Для примера рассмотрим микросхему TDA2030, т.к. две другие являются её более мощными собратья. Исходно микросхема разрабатывалась и применяется в усилителях звука. Подавляющее большинство бытовых усилителей, особенно систем 2.1 и 5.1 построено на этой микросхеме. Что логично и понятно — микросхема дешевая и при этом обладает хорошими характеристиками.

Микросхема реализована в пяти-выводном корпусе и требует минимум деталей для работы. При включении по схеме повторителя для нормальной работы требуются только конденсаторы по питанию. Лучше оставить еще и резистор по входу для привязки входа к земле по постоянному напряжению, хотя и он не обязателен.

Стандартная схема включения микросхемы в качестве усилителя звуковой частоты:

В штатном включении микросхемы (показанном выше), предлагаемом дата шитом, коэффициент усиления задается около 20. При этом полоса рабочих частот ограничивается тем же дата шитом в 140кГц. Однако при работе по схеме повторителя напряжения с единичным коэффициентом усиления микросхема может работать до частот в 0,5…1 МГц. По крайней мере микросхема отлично себя проявила, при работе на частоте 100кГц, подаваемой с генератора синусоидального сигнала на мосту Вина, для умощнения выхода которого она и была применена.

Изящно, красиво, а главное — работает. Микросхема солидно греется и желательно применять радиатор с достаточной площадью поверхности. Отлично подойдет радиатор процессора ПК. Однако тепловыделение зависит от режима работы и сопротивления нагрузки. Не рекомендуется включение микросхемы без радиатора.

В авторском варианте микросхема запитанна стабилизированным напряжением ±9Вольт для обеспечения стабильности амплитуды сигнала. Работа микросхемы предполагалась с мощностью 2-3 Ватта, по этой причине стабилизация питания выполнена на кренках 7809 и 7909, способных обеспечивать ток до 1А(при условии наличия радиаторов). Диапазон питающих напряжений для микросхемы TDA2030 составляет ±6 … ±18 Вольт.

Заключение

Повторитель на ОУ, пожалуй самый простой, но при этом, очень важный каскад. При разработке электронных устройств, когда незадействованным остался один из ОУ, то определенно лучше построить на нем повторитель, чем оставлять его неиспользованным. Так же повторитель напряжения можно использовать как выходной усилитель тока.

Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название — АудиоГик. Материалы этого сайта — личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали 🙂

Источник