ПО СХЕМИ
НА
ГЕНЕРАТОРИ
ПОРЕДИиА ПРАКТИЧЕ СКА ЕЛЕЮРОНИКА
Р. М. Марстьн
ПО СХЕМИ
С ОПЕРАЦИОНКИ
УСИЛВАТЕЛИ
ПРЕВЕЛ ОТ АНГЛИЙСКИ ЕЗИК К.Т.Н ИНЖ. СТЕФАН И. КУЦАРОВ
Сканиране и обработка: spoika.info доп. обработка: LZ2WSG,
7.XI.2007г., KN34PC
София, 1982
Държавип издателство
„Техника"-
ПОРЕДИЦА ПРАКТИЧЕСКА ЭЛЕКТРОНИКА
Книги от поредицата, излезли от печат до юни
1982 г.
55 ПРАКТИЧЕСКИ СХЕМИ НА ЕЛЕК-
ТРОННИ ФИЛТРИ, С. Куцаров, 1980
20 ПОЛУПРОВОДНИКОВИ СХЕМИ ЗА АВ-
ТОМОЬИЛА И ГАРАЖА, Р. Марстън, 1980
ПРИЛОЖЕНИЕ НА ФОТОЧУВСТВИТЕЛ-
НИТЕ ПРИБОРИ. Ж Йомишен, 1980
20 ПРАКТИЧЕСКИ ОПТОЕЛЕКТРОННИ
СХЕМИ, Ж. Блез, 1980
ЕДНОПРЕХОДНИ ТРАНЗИСТОРИ, П. Лош-
ка, 1980
СЪВРЕМЕНЕН ЕЛЕКТРОНЕН ОСЦИЛОС-
КОП. В. Токов, Д. Лилов, 1981
ПО СХЕМИ С ЦИФРОВИ CMOS ИС, Р. Мар-
стьи, 1981
ИМПУЛСНИ СХЕМИ С ПРИБОРИ С ОТРИ-
ЦАТЕЛНО СЪПРОТИВЛЕНИЕ, X. Оскар,
1982
ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА ЗА АВТО-
МОБИЛА, Н. Кунев, П. Попов, М Недялков,
1982
НО ТИРИСТОРНИ СХЕМИ, II изд., Р. Мар
стън, 1982
УДК 62J.382
В КНИГАТА СА ОПИСАНИ ПРАКТИЧЕСКИ СХЕМИ НА
УСИЛВАТЕЛИ, ГЕНЕРАТОРИ И МУЛ!ИВИБРАТОРИ;
СХЕМИ НА ВОЛЗМЕЗРИ, АМПЕРМГГРИ, ОММЕТРИ И
ИЗМЕРИТЕЛИ НА КАПАЦИЗЕТ; (ХЕМИ ЗА СИГНАЛИ-
ЗАЦИЯ. ЕЛЕКТРОМУЗИКАЛНИ ИНСТРУМЕНТИ, ТЕР-
МОЧУВСТВИТЕЛНИ СХЕМИ; СХЕМИ, ЗАДЕЙСГВУВА
НИ ОТ СВЕЗ ЛИНА И РЕЛЕ1 А ЗА BPtME. СХЕМИ ГЕ ( Л
РЕАЛИЗИРАПИ ( ОПЕРАЦИОНЕН УСИЛВАТЕЛ ЗИИ
74L ДАДЕНИ С А СТОЙ ПОСТИТЕ НА ЕЛЕМЕНТИТЕ И
НЯКОИ СЪВЕТИ ПО ПРАКТИЧЕСКОГО РЕАЛИЗИРАНГ.
КНИГАТА Г ПРЕДНАЗНАЧЕНА ЗА РАДИОЛЮБИТЕЛИ,
ТЕХНИЦИ И ИНЗКЕНЕРИ.
R М MARSTON
110 OPERATIONAL AMFLIHI R PROII < IS КЖ
Tl IF HOME CONSTRUCTOR
LONDON. NEWNFS BUTTI RW()R Ills
CRM MARSTON 1975
< СГЬФАН ИВАНОВ КУЦАРОВ
ПРЕВОД ОТ АНГЛИЙСКИ ЕТИК I9S2
СЮ JUSAUTOR, SOFIA
621.3
ПРЕДГОВОР
През последниге десет Тодини па ттазара се появиха
много нови полупроводникови прибери Един от най-
важните и масово използуваните е приборът, известен
ка т о операционен усилвате t /ОУ/. Съвре ченният ОУ
представлява поспюяннотоков оифереициален усилвате t
с голям коефицие.нт на усилване, голямо в х одно и малко
изходно сопротивление, който обикновено се реализира
в интегрален вид. Той намира приложение в битови и
професионални апаратури за реализирането на пост оян-
нотокови и променливотоксви усилватели, измерителни
схем», генератори на трептения с различна форма и
сензорни схеми
Настоящага книга е предназначена за радиолюбители,
студенти и инженери. По тази причина в началото са
дадени основните параметри на ОУ, след което са опи-
сали 110 схеми с гях Всички схеми са изчислени, ре-
ализирани и експериментално изследвани от автора и
са с различна степен на сложяост — от прости усил-
ватели до сложни измерителни схеми. Към всяка схема
е дадек принципът па действие в достатъчно ясна, но
сбита форма, а където е необходимо са прибавени и
разяснения за конструктивното оформление.
Всички схеми в книгата са рсализирани с масово из-
под зувани те ОУ тип 709 и 741. За улеснение на читателя
в приложение 1 * са дадени параметрите на тези интег-
рални схеми и на други те полупроводникови прибори,
използувани в книгата; в приложение 2 — разиоложе-
нието на изводите им, а в приложение 3 - приблизи-
телните им еквиваленти, конто могат да се намерят на
нашия пазар. Зсички резистсри в схемите имат мак’
симална разсейваща мощност 0,5 W, освен специално
означените
♦ Приложения 1 и 3 са прибавенк при прево да на книгата (бел. прев.).
5
Г шва I
ПАРАМЕТРИ НА ОПЕРАЦИОННИТЕ УСИЛВАТЕЛИ
И ОСНОВНИ СХЕМИ
Първоначално операционните усилватели са били използувани в ана-
логовое изчислителни машини за извършване на различии мате-
ма!ически операции — събиране. изваждане, интегриране и т.н. Днес
те имат и много други приложения като постояннотокови и промен-
ливотокови усилватели. измеригелни схеми, генератори на трептения
с различна форма. сензорни схеми и др В тази книга са разгледани
110 схеми, реализирани с ОУ
1.1	ОСНОВНИ СВОЙСТВА И СХЕМИ
По-юлямата част от ОУ са с диференциален вход и графичното им
означение е показано на фиг. 1 1л, а посгояннотоковото им захран-
ване се осъптествява според фиг. I 16 Трябва да се отбележи, че ОУ
работят с двойно захранвашо нанрежение, поради коет<> изходното
им нанрежение може да бъде как го ноложително. така и отрицателно
но отношение на маса
посгояннотоково захранване на ОУ,
вход.	~ ноложшелко захранвашо нанрежение - ^СС
Фи> I I
а грлфично ошачение на ОУ. б
мнч] неинвер1нрд|ц их о 1 ывх2 — инвснгир
oipMiidiciito laxpdiiBdtno нанрежение
ОУ имаг два входа, евързани галванически с изхода. Типичната стой-
ност на коефициента на усилване по нанрежение при ниски честоти
7
е около 100 000. входного сопротивление на всеки от входовегс спря-
мо маса е около 1МГ2, а изходното сопротивление с нс новече от
няколко стотици омове.
Единият от входовете на ОУ сс нарича инвертираш и нодаденият на
него сигнал се получава на изхода с обратна фаза. Другияз вход е
неинвертираш — изходният сигнал е със същата фаза какзо входният.
При свързване на неинвертиращия вход ком маса и подаване на по-
ложително напрежение на иивертиращия вход изходното напрежение
е отрицателйо. Когато инвертиращият вход е свързан ком маса и на
неинвенгиращия вход се подаде полсжителнс напрежение, изходното
напрежение също е положитепно. При едновременното подаване на
сигнали с еднаква фаза на двата входа на ОУ изходното напрежение
е равно на 0. тъй като сигналите се изважцат перади диференциалното
действие на усилвателя. Трябва да се отбележи, че изходното напре-
жение на ОУ е пропорционално на диференциалното напрежение
между двата входа и се опредсля по формулата
икп " ^0 (^вх! u»xj)’
където А, е коефициент на усилване по напрежение на ОУ без отри-
цателна обратна връзка (ООВ), чиято типична стойност е 100000
Фиг. 1.2.
Дифереициален компаратор на напрежение:
а ••• схема, п - предавазелна харакзсрисгика;
мвх1 ~ кон1ролирано наирсжлчие; wBX2 - <и«’рн<> напрежение
Насьщане Ort
На фиг. 1 2а е показано едно от най-простите приложения на ОУ
Схема га е известна като диференниален компаратор на напрежения
и на иивертиращия вход на ОУ се подана фиксирано опорно напре-
жение, а на неинвертиращия вход — конзролираиото напрежение.
Когато то е по-голямо от опорното напрежение с повече от няколко
дессти от миливол га, ОУ е наситен и изходното му напрежение е
равно на положителното захранващо напрежение + U(C. При кон-
8
гролирано напрежение, по-малко от опорного с няколко десети от
миливолта, ОУ същс е наситен , но изходнсто му нанрежение е равно
на огрицателното захранвашо нанрежение — UE£.
Предавателната характеристика по нанрежение на схема га е показана
на фиг. 1.26. Трябва да се отбележи, че големината на изходного
нанрежение се определи от диференциалното аходне напрежение
и почти не записи от абсилютните стойности на всяко от входнитс
напряжения спрямо маса. Например, ако опорного нанрежение е IV
и за превключзане на изходното нанрежение от —UEE на +VCC е
необходимо диференциално сходно нанрежение 0,2mV, превхлюч-
ването те се осыцестви при промяна на контролираното напрежение
(сыдо равно на 1 V) само с 0,02%. Следователно схемата можс да
се използувэ като прсцизен компаратор на напрежение или балансен
детектор.
С ОУ може да се реализира чувствителен инвертираш постояннотоко^
усилвател чрез заземяване на неинвертиращия вход и подаване на
сигнал па инвертиращия вход (фиг. 1.3л). В случая ОУ е без ООВ,
поради коего коефициентът на усилване по напрежение е около
100000 а входного сопротивление — около 1 МЯ. Оснсвният ке-
достатък на схемата е, че параметрите й зависят от конкретния ОУ
и се. променял в твърде широки граници при замяна иа ОУ1.
Фиг. 1.3.
Инвертираш посточннотокоь j силва тел:
а - &.1 OvB. б - с ООВ
Много по-голямо приложение намират схемиге с ОУ, обхванати от
ООВ. На фиг. 1.36 е показана схема на инвертираш постоянного ков
усидвател с фиксиран коетрнциент на усилване по напрежение н ООВ
Практически параметрите па тази схема се определят от съпротив-
ленията на резисторите за обратна връзка R. и Я2- Коефициентът на
1 Освен това постоянного доходно напрежение е твърде честаби лно във времетс, госта
силно ограничив» прчложението на схемата (бел. прев).
9
усилване по напрежение К е равен на отношението Я2/Я, и практиче-
ски не зависи от параметрите на ОУ, тъй като коефипиентът на усил-
ване без ООВ Ао е много по-голям от коефициента на усилване К
с ООВ. Входното съпротивление на схемата е равно на R, и също
не зависи от параметрите на ОУ
Тук трябва да се отбележи, че въпреки зависимостта на коефициента
на усилване на цялата схма от съпротивленията на Я1 и Я2, те не
влияят върху коефициента на усилване на ОУ без обратна връзка,
конто в случая се получава между инвертиращия вход и изхода. Съ-
щевременно инвертиращият вход продължава да има много голямо
съпротивление по отношение на маса и токът през този вход, опре-
делен от входното напрежение на цялата схема, е много малък. Това
означава, че практически целият ток, протичащ през Я|, преминава
и през Я2, т.е в сила е зависимостта q = z2, както е показано и на
фиг. 1.3б-
Тъй като изходното напрежение на ОУ е Ао пъти по-голямо от на-
прежението на инвертиращия вход, токът през резистора Я2 също ще
бъде Aq пъти по-голям, отколкото би бил само под въздействието
на напрежението на инвертиращия вход Следователно съпротивле-
нието на Я2, погледнато откъм инвертиращия вход, е Я2/Ло и точката
на свързване на Я| и Я2 има малко съпротивление спрямо маса. Тя
се нарича условна земя.
От направеното описание на схемата от фиг. 1 36 се вижда. че тя
притежава много добри параметри — коефициентът й на усилване
и входното съпротивление се определят много точно чрез подбор на
съпротивленията на Rt и Я2 и не зависят от промяната на параметрите
на операционния усилвател Същите изводи са в сила и за неинвер-
тиращия постояннотоков усилвател от фиг. 1.4а. Неговият коефи-
циент на усилване по напрежение е равен на 1 + Я2/Я(, а входното
съпротивление е приблизително равно на (Ao/U) Я„където Я, е вход-
ното съпротивление на ОУ без ООВ. Основного и много съществено
предимство на този усилвател е голямото му входно съпротивление.
С ОУ може да се реализира прецизен повторител на напрежение, т.е.
неинвертиращ постояннотоков усилвател с коефициент на предаване
по напрежение, равен на 1 (фиг. 1.46). В този случай изходното и
входното напрежение на схемата са равни, докато входното съпро-
тивление е много голямо и приблизително равно на Ао Rj.
Основните схеми с ОУ от фиг. 1.2 — 1.4 са постояннотокови усил-
ватели, но могат да се използуват и за .усилване на променливи на-
прежения. Освен като усилватели ОУ имаг и други приложения. С
тяхна номощ лесно се реализират прецизни фазоразпределители, схе-
ми за сумиране или изваждане на сигнали, електронни филтри, из-
бирателни усилватели, прецизни еднополупериодни и двуивлупе-
10
риодни гокоизправигели, генератори, мултивибратори и т.н. Тези
пай-различни полсзни приложения са описани в слеДващиге главк на
книгата.
К=1
Фиг. 1.4:
а оснояна схема на неинвсртираш пос говн истоков усилвател;
о основна схема на повторите.! на нагрежелие
II
1.2	.ПАРАМЕТРИ НА ОУ
Идеалният ОУ има безкрайно голям косфициент на усилване по на-
прежение, безкрайно голямо входно съпротивление, нулево изходно
съпротивление, безкрайно широка честотна лента и не внася нели-
нейни изкривявания в преминаващия през него сигнал.
Реалните ОУ се различават от идеалния и имат крайни стойности на
коефициента на усилване, честотната лента и т.н. и формата на из-
ходния сигнал се различава от формата на входния. Основните па-
раметра на ОУ се дават в справочниците и показват доколко даден
ОУ е „качествен4*. В тази точка са разгледани най-важните*параметри
на ОУ.
Коефициенгът на усилване по напрежение без ООВ Аи. Това е кое-
фициентът на усилване непосредсгвено между входа и изхода на ОУ
и стойността му се изразява като число или в децибели. Типичният
коефициент на усилване на съвременните ОУ е 100 000 или 100 dB.
Входно съпротивление Я,. Това е съпротивлението, измерено непос-
редствено между двата входа на ОУ. Типичната стойпост на входното
съпротивление на съвременните ОУ е 1 МО.
Изходно съпротивление Яо. Това е съпротивлението, измерено между
изхода на ОУ и маса. При съвременните ОУ това съпротивление има
типични стойности между 100 и 200 О.
Входен поляризиращ ток /,й. Входното стъпало на по-голямата част
от ОУ е реализирано с биполярни транзисгори, за правилната работа
на конто е необходимо във входната верига на ОУ да прогдча малък
поляризиращ ток. Той се отбелязва с IiB и типичната му стойност е
части от микроампера.
Захранващи напрежения. Обикновено ОУ работят с две захранващи
напрежения, конто могат да бъдат между определена 'минимална и
максимална стойност. При превишаване на максимално допустимата
стойност ОУ може да се повреди, а при напрежения под минималната
стойност параметрите му се променят. Типичните граници на за-
хранващите напрежения са + 3V и ± 15V.
Максимално входно напрежение Входното напрежение никога
не трябва да превишава захранващите напрежения, тъй като ОУ може
да се повреди *. Обикновено О',тах е с 1—2 V по-малко от захран-
ващите напрежения.
Максимален размах на изходното напрежение Uol>Pmm. При прстовар-
ване на ОУ той се насища, като изходното му напрежение се огра-
ничава от големината на захранващите напрежения. Обикновено
иорртлк е с 1-2 V по-малко от Ucc и UEE.
1	При много от по-старите ОУ, например тип 709, максималното входно напрежение
е по-малко от захранващите напрежения. Поради това преди използуването на ОУ
зрябва да се провери в каталога неговото (бел прев.).
2	В литературата се среша и означението CMRR (бел. прев.).
I?
Остатъчно входнр напрежение 1/ю. При идеалкия ОУ измене.чияза на
изходното напрежение трябва да следват точно изменения га на вход-
ного напрежение и при заземяване на двата входа изходното папре-
женис трябва да бъде равно на 0. Двете входни вериги на реалнитс
ОУ никога не са напълно еднакви, което изисква между дваГа входа
да се подаде някакво малко положително напрежение. Обикновено
това остатъчно входно напрежение е няколко миливолта, но при усил-
ване го му от схемата, в коя t o ОУ е включен, то може да се окаже
достатъчно за насищакс на ОУ Поряди това по-голямата част от
ОУ имат специални изводи за външно нулирапе на постоянното из-
ходно напрежение.
Коефициенз на потискане на синфазчи сигнали CMR2. Изходного на-
прежение на идеачния ОУ е пропорционално на разликата между
напрежскията. ириложени на двата му входа. Това означав:,, чс при
одновременного подаване на двата входа на едно и също напрежение,
т.е. на синфазен сигнал, изходното напрежение ще бъдс равно на 0.
При реалните ОУ синфазният сигнал не се потиска напълно и се
получава някакво малко изходно нанрежение. Коефициентът на по-
тискане на синфазни сигнали служи за оценка на способное гта на ОУ
да потиска синфазните сигнали. Той представлява отношението ка
коефициента на усилване ОУ за диференциални сигнали и коефицен-
тът на усилване за синфазни сигнали. Типичните сзойности на CMR
на съвременните ОУ са около 90 dB.
Честота иа предаване fT. Обикновено ОУ имаз коефициент на усил-
ване по напрежение при ниски честоти около 100 dB и за осигуряване
на устойчива работа усилването намалява с увеличаваке на честотата.
Така се достига до честотата на прелаване fT, при която коефициентът
на усилване става равен на 1. Обикновено коефициентът на усилване
намалява с 6 dB/oct, което е равно на 20 dB/dec. На фиг. 1.5 е показана
типична амплптудне-честотна характеристика на ОУ с честота на
предаване fT, равна на 1 MHz, и коефициент на усилване при ниски
честоти 100 dB.
Трябва да се отбележи, че при реализиране на усилватели чрез при-
лагане на ОУ на ООВ, герната гранична честота на усилпателя зависи
от коефициента на усилване с ООВ. Например при fT - 1MHz и
коефициент на усилване с ООВ, равен на 60 dB, горната гранична
чесгота е само 1kHz, докато при усилване 20dB гя досгига до
100kHz. Очевидно fT е равна на произведението от коефициента на
усилване с ООВ и горната гранична честота, поради което чссто се
нарича коефициент на широкэлентнсст и се отбелязва с GB.
Максимална скорост на нарасгване на изходния сигнал SR. Тъй Като
ОУ имаг ограничена лента на пропускапе, съществува параметърът
максимална скорост на нарастване на изходния сигнал. SR се измерва
13
във вэ.ттове на микросекунда и за повечето масово използувани ОУ
е в границите от I до lOV/ps. £дно от следствия™ на каличието на
крайна стойност на нарастване на изходния сигнал е возможное! та
за получаване на по-голяма горна гранична честота при намаляване
,1204	Амплигпуано-честотмп,
v	----характеристика с 00 В
3 <Ю0------ч
т в> ♦ 80---
и -и	\
> «.  __________\	Амплитудно -чес-
°	тотна хорактерис-
₽ 5 * ло------------X тика без 00В
□ а	\
п о-------------------------X
* с -20-------------------------X----- f ,Н2
1 Ю (00 1к Юк ЮОк 1М ЮМ ’ z
Фиг. 1 5.
Типична амплитудно-чесготна характеристика на ОУ
на амплитудата на изходния сигнал. Друго следствие е получаването
на трнъгьлно изходно напрежение при синусоидално входно, когато
скоростга на нарастване на входното напрежение е по-голяма от SR
1.3.	ПОСТОЯННОТОКОВО ЗАХРАНВАНЕ НА ОУ
За правилната работа на ОУ е необходимо за захранвйнетс им да
се използуват две постоянни напрежения. Едкого трябва да бьде
положително по отношение на общата точка между входа и изхода,
а другого — отрицателно. При повечето приложения двеге напре-
жения се осигуряват от два незавиеими токоизправитсля, един от
изводите на конто е евързан към маса (фиг. 1.16). Обикновено двете
захранващи напрежения са равни по абсолютна стойност. Трябва да
се подчертае, че използувачето на две едиакви напрежения не е за-
дължително и е возможно ОУ да се захранва с различии по абсолютна
стойност захранващи напрежения, ако не се изисква пол/чаването на
максималнр възможната амплитуда на изходния сигнал.
Постояннотоковото захранване на ОУ не е задължително да сс оси-
гурява от два незавиеими токоизправитсля, тъй като полежителното
и отрицателного захранващо напрежение могат да се получат от един
гокоизправитсл. На фиг. 1.6л е показан един от възможните начини
14
за постояннотоково захранване от един токоизточник. Съпротиви-
телният делител Rt-~ R2 е свързан към токоизточника, а точкатд на
свързване на /?, и & служи като обща точка между входа и изхода.
В резултат на това падът на напрежение върху R} се използува като
ФИ1 1 .<>
Захранване на ОУ в иосюяннотокови схеми or един токоизточник
а сьс с biipoi иви । елец делиiел на напрежение п с пене ров и диоди
положително, а падът върху R2 — като отрицателно захранващо
напрежение. В постояннотокови приложения на схемата съпротив-
ленията на Я, и R2 трябва да се избират така, че протичащият през
тях ток да бъде много по-голям от максималната стойност на из-
ходния ток на ОУ, тъй като двата резистора в действителност са
последователно свързани с изхода на ОУ.
В случайте, когато от ОУ трябва да се получи голям изходен ток,
през делителя Я, — R2 трябва да протича недопустимо голям ток.
Един от начините за избягване на този недостатък е заместване на
Я, и Я2 с делител на напрежение от ценерови диоди (фиг. I. 66). В
резултат на тов§ последователно на изхода*на ОУ е свързано малкото
динамично съпротивление на диодите, поради което токът през тях
трябва да бъде само малко по-голям от максималния изходен ток
на ОУ. Това се постига чрез изменение на съпротивлението на Яг
Разгледаните две схеми за постояннотоково захранване от един то-
коизточник са подходящи главно за мощни постояннотокови усил-
ватели и имат сравнително голяма консумация, тъй като токът, дъл-
жащ се на входното напрежение, и захранващият ток са постоянни
и протичат през едни и същи резисторни елементи. За реализиране
на променливотокови схеми могат да се използуват подобии начини
за постояннотоково захранване. при конто токът на покой е значи-
телно по-малък.
На фиг. 1.7 е показан един от възможните начини за захранване на
променливотокови схеми от един токоизточник. Тук отново съпро-
тивителният делител на напрежение Я| —Я2 е свързан паралелно на
15
токоизточника, а точката на свьрзване на R, и Л- е обща между
входа и изхода. но рсзисторът Л2 е шунтиран с кондензатора Ct.
който има голям капацитет. Следователно между общата точка за
входа и изхода и отрпцателния полюс на токоиз сочника, както и
Фиг ) .7
Захранванс на ОУ в нроменливогоксви схеми oi един юконз1очник
между общата точка и положителния полюс на токоизточлика (през
иоследователно свързаните малко про.менливогоково сънротивление
на токоизточникр и кондензатора съществува много малко съ-
противление за променливия i ок, поради което променливият ток на
изхода на ОУ не завиен оз постоянния ток врез Я, и R2 и от техните
съпро)явления В действителност единсгвеното изискване е посгоян-
ният ток през Я| и R2 Да бъде мнрго по-голям от ноляризиращия
входен гок liB на ОУ. Обикновено токът през R{ и Я2 е няколко
микроампера.
1.4.	ОУ ТИП 709 И 741
Съществува голямо разнообразие от ОУ. Някои от тях са прсдназ-
начепи специалпо за работа при високи честоти, други имат много
високо входно сънротивление или изключително добра температурка
стабилност, а трети са с общо предназначение. Два от най-чеето
използуваните ОУ с общо предназначение са тин 709 и 741, чиизо
осноьни парамстри са дадсни в табл. 1.1. Тсзи ОУ се произвеждат
от много фирми под различии означения и в различии корпуси.
ОУ тип 709 е по-стар и принадлежи към второто поколение ОУ. Той
притежава някои недостатъци, но е широко използуван. За този ОУ
е характерно явлението тригерсн ефект (latch up), което представлява
насищанс на ОУ (изходното му напрежение става приблизигелио рав-
но на едно от двете захранващи капрежения и ОУ губи усилватслните
си свойства) и се избягва чрез подходящи схемни решения. Освен
това ОУ може да се повреди при късо съедииение на изхода му. Още
16
един недостатък е склонността към самовъзбуждане при работа в
линеен режим, коею се избягва чрез поставяне на външни елементи
за честотна корекния. Основното предимство на ОУ тип 709 в срав-
нение със 741 е по-голямата скорост на нарастване на изходния сигнал
Таблица 1.1
Типична параметра на ОУ тип 709 и 741		
Параметър	709	741
Коефициент на усилване по напрежение без ООВ Аи	93 dB	100 dB
Входно сьпротивление Я,	250 kft	1 Mft
Изходно съпротивлене Rq	150 ft	150 ft
Поляризиращ входен ток /,й	300 nA	200 nA
Максимално захранвашо напрежение Осстах	+ 18 V	-118 V
Максимално входно напрежение	+ 10 V	+ 13 V
Максимален размах на изходното напрежение t/o^Tmax	+ 14 V	+ 14 V
Остатьчно входно напрежение Цо	2 mA	2 mA
Коефициент на потискане на синфазни сигнали CMR Честота на предаване /?/ и коефициент на широколентност	90 dB	90 dB
Gft/	< MHz	1 MHz
и по-широката чесютна лента (по-висока чесгота на предаване). В
настоящата книга ОУ Тип 709 се използува само в няколко импулсни
схеми заради голямата скорост на нарастване на изходния сигнал.
Освен гова в тези схеми не се проявяват недостатъците на ОУ, при-
сьщи на работата му в линеен режим.
ОУ тип 741 е от трегото поколение ОУ и съдържа някои подобрения
в сравнение със 709. При него не се наблюдава тригерен ефект, има
защита срегцу късо съединение на изхода и вериг ите за честотни ко-
рекции са вградени в самата интегрална схема, с което се осигурява
стабилна работа в линеен режим. Амплитудно-честотната характе-
ристика на този ОУ има същия вид, както показаиата на фиг. 1.5,
като типична! а стойносг на честотата на предаване е 1MHz. За ну-
лиране на постоянною изходно напрежение може да се използува
потенциометър със сьпротивление 10 кО, двата края на конто се
свързват към специалниге изводи за нулиране на интегралната схема,
а плъзгачът се еъединява с отрицателния източник на постоянного
напрежение (фиг. 1 8).
Всички схеми в насто.чщата книга са реализирани с ОУ тип 741, като
номерирането на изводите на ОУ във всяка схема се отнася за де уреден
2 110 схеми с операционни усилватели
17
карпу- с 8 извода. При реаллзиране на дадена схема с ОУ в друг
корпус, номериранею на изводите трябва да се прсменч. В прило-
жение 2 е дадено разположението на изводи те на различимте видове
корнуси.
-UEE
Фит. 1 X
Схема ia иулиранс на постоянного
изходно напрежение на ОУ тип 741
Г. шва ?
25 СХЕМИ НА ПОСТОЯННОТОКОВИ И ПРОМЕНЛИВОТО-
КОВИ УСИЛВАТЕЛИ
Гслсмия'1 коефициент на усилване по напрежение без ООВ и галв?<-
ни«ната връзка между входа и изхода позволяват ОУ да бьдат из-
нолзувани за рсализирапс на най-различни постояннотокови и про-
менливотокови усилватели. Наличного на диференциален вход на ОУ
дава вьзможност за създаване на инвертиращи. неинвертиращи и
диферекциални усилватели.
Поради много точения коефиниект на усилване на ОУ параметрите
на усилвателите, получени чрез прила.ане на ООВ, се определят почти
измяло от елементите във верига га на ООВ. Чрез подходящ подбор
на този елемензи мот аз да се реализират различии видове усилвазели
-- линейни, нелинейни, избирателни. с автоматично регулиране на
уси тванего и т.н.
В тази глава са дадени 25 полезни практически схеми на различии
видове постоянногокови и променливотокови усилвазели. Всички схе-
мы са изпьлнеии с масово изпо гзувания интегрален ОУ тип 741. като
е дадено номерираието на изводите за двуреден корпус с 8 извода.
IX
2.1.	ИНВЕРТИРАЩИ УСИЛВАТЕЛИ
Реализиранего на инвертираш усилвател се извършва чрез свьрзване
кьм маса на неинвертиращия вход на ОУ и нодаване на сигнала к.у
инвер 1иращия вход. При лилса на ООВ коефициентът на усилване
Ф>г .2 1.
Инвср1нр:Ш1И 11(к-|<>.ч1||’<нокеви jCH.iuaie.iH:
'	*. мч'фшшеш на хси.шдис но напряжение. равен «а ИЮ;
	с	’•«’ yew ныне но напряжение рейдируем ei J до НЮ*
A Dili 74| В iHypc К'Л корпусе S ПНЮ (.1
ио напрежение при ниски чес юли е около 100 000, в резултат на което
изходы на ОУ се оказва наситен при входно напрежение около
I mV. От дру1а страна, при обхватано на ОУ с ООВ коефициентът
на усилване на схемата се определи практически само от елементите
вьв всригата на ООВ. което нозволява юзи коефициент и входною
сънротивление да имат най-различни предварително зададени стой-
кости
На фиг. 2.1« с показана схемата на инвертираш постояннотоков усил-
вател с коефициент на усилване по напрежение, равен на 100 (40 dB).
Резисторът за ООВ R2 е евързан между изхода на ОУ и инвертиращия
вход, а входният сигнал се подава нрез Я,. Неинвертиращият вход
с евързан към маса през резистора Я,.
Тази схема има две съществени особености. Първата се състои в
19
много голямото входно сопротивление на реалния ОУ (типичната
стойност е 1 МО), поряди което входкият сигнал предизвиква про-
тичането на много малък ток в иивертиращия вход Втората осо
бсност е много големият коефициент на усилване по напрежение на
ОУ без ООВ (типичната стойност е 100 000). Това трябва да се има
пред вид при разглежданс на влиянието на резистора /?2 върху дей-
ствието на схема та.
Резисторы А2 осъшествява ООВ и е евързан между изхода на ОУ
и иивертиращия вход. Следозателно, ако на иивертиращия вход е
подадено нанрежеиието 100 pV. капрежението на изхода, а сыпе-
врсменно и падът на напрежението върху Я2, ще бъде 10 V. Това
озпачава, че действието на ООВ памалява реалното сьпротивление
па R2 на R2!AU, където Аи с коефициентът на усилване по напрежение
на ОУ без ООВ. Това сьпротивление се оказва паралелно евързано
на входа па ОУ1, поради косто инвергиращият вход има малко съ-
прогивленае но отношение на маса и нредставлява условна земя.
Независимо, чс Я2 променя входното сьпротивление на усилвателя,
той не оказва влияние върху коефициента на усилване по напрежение
на реалния ОУ В резултат на това коефициентът на усилване по
напрежение на схемата (за разлика от усилването на самия ОУ) зависи
от сьпротивлението на резистора Rlt евързан между входа на схемата
и входа на ОУ. Резисторы Rt и сьпротивлението на условната земя
образуват дели тел на напрежение, норади конто на входа на ОУ се
подана много малка част от входния сигнал и коефициентът на усил-
ване на цялата схема намалява. Този коефициент се дава с израза
конто поради много голямата стойност на Аи практически се свежда
до К„ = -R2;R[ За конкретните стоимости на елементитс в схемата
от фиг. 2.1а се лолучава Ки = 106/104 = 100 Трябва да се отбележи,
че коефициентът на усилване по напрежение на схемата практически
зависи само от съпротивленията на резисторите R, и R- и промените
в параметрите на ОУ нс му оказват влияние.
Схемата има още три съшествени особености. Първата е. че входното
сьпротивление е равно на Rt. Това се дължи на действието на ин-
вертпращия вход на ОУ като условна земя. Следовагелно схемата
1 Тьй като изходното сопротивление на ОУ е много малко и може да се приеме, че
десният край на Я2 е евързан към маса (бел прев ).
20
може да се изчислява по зададени входно съпротивление и коефи-
циент на усилване по на прежен ие, като в резултат на това се опре-
делят съпротивленията на /?| и Л2
Втората допълнигелна особеност на схемата се състои в пренебре-
жимо малкия ток, който протича в инвертиращия вход на ОУ под
действие на входния сигнал и се дължи на голямото входно съпро
тивление на ОУ. В резултат на това токовеге О и /2, опрецелени от
входния сигнал, са равни
И накрая трябва да се огбележи, че съпротивлението на резистора
R3, свързан между неинвертиращи я вход на ОУ и маса, се избира
така, че да се получи минимална стойност на постоянного изходно
напрежение на ОУ при липса на входен сигнал. Това се постига при
съпротивление на Я3, равно на паралелната комбинация на Я, и k2.
Схемата от (риг. 2.1а има постоянна стойност на коефициента на
усилване по напрежение. Съществуват различии начини за преобра-
зуване на схемата с цел получаване на променлив коефициент на
усилване. Например, възможно е да се променя при което се
наблюдава и изменение на входного Сьнротивление на схемата. Ако
обаче R- се замени с променлив резистор, получава се променлив
коефициент на усилване и постоянна стойност на входното съпро
тивление. Това е показано на фиг. 2.16, конто има входно съпрэтив-
ление, равно на 10 к£1, и косфициентът й на усилване по напрежение
може да се изменя от I до Ю0.
Друга вьзможна схема на инвертиращ постояннотоков усилвател с
фиксиран коефициент на усилване по напрежение е показана на фи1
2.2а. Тук съпротивигелният делител R- — R4 е свързан паралелно на
изхода на ОУ, а резисторът за обратна връзка R, — между Я3 и Я4
и инвертиращия вход на ОУ. Схемата позволява одновременно ре-
ализиране на голям коефициент на усилване по напрежение и изпол-
зуваие на високоомни резистори за R\ и /?2 Коефициентът на усил
ване по напрежение се лава с формулата
R, Кз
При конкретниге стойкости на елементите схемата от фиг. 2.2а има
входно съпротивление I МП и коефициент на усилване по напрежение
100.
Получаването на променлив коефициент на усилване може да се по-
стигне чрез различии изменения в схемата от фиг. 2.2а, например
замяна на кой и да е. от резисторите А, — с променлив или
заместване на R — R2 или R3 - R4 с делител на напрежение с
изменяем коефициент на предаване. На фиг. 2 26 е показано реали-
21
зиранею на кроменлив коефиуиен! на усилване чрез изменение на
сънротивление ю на К4, при което входного сънротивление на схемата
устава постоянно.
Фиг. 2.2.
Инвертираати постояннотокови усилители с юлямо входно л-противление;
а	г ьисфиниеш на усилване но нанрежение. равен и.» НЮ.
Г>	х коефиниеп» на усилване по и*»мрежелис. рсчу.чмрусм *н I ,«♦ |(Ю:
ОУ )ии 741 в iMpc.ieii корпус € X ичвов»
Фиг. 2 3.
Инвертираш и ромен л ивок >хив уенлвагел с коефициент на усилване по напре-
жение, рет ен на 100,
ОУ ~ тип 741 в двуредги хсртсуе с X чзвоаа
Разгледаните дотук схемч се изтголзуват като инвер гиращи постоян-
нотокови усилватели. Те могат да бъдат преобразувани в промен-
ливотокови усилватели чрез свързване на прехмт-рлящи кондензатори
носледователно с входа и изхода. Един пример за това е инверти-
ращияз променливотоков усилвател с постоянен коефициен на усил-
ване от фиг. 2.3
2.2.	НЕИНВЕРТИРАЩИ УСИЛВАТЕЛИ
Реализиранего на неинвертиращ усилвагел се извьрптва чрез подаване
на входния сигнал на неинвергиращия вход на ОУ и прилагане на
ООЗ кьм инвергирашия вход чрез сьпротивителен де гигел на на-
прсжснис. сзързан паралелно на изхода. На фиг. 2.4ц е показана схе-
мага па постоянно токов усилвател с постоянен коефициент на усил-
ване по напряжение, равен на 100.
о-
Вход
Фиг. 2.4.
Неиньертираши постоянио|ок.)М1 усилватели:
а - с ктхфициент на усиунмне ио напряжение. равен на НЮ.
ё киефиииен! на усилване но нанреженне, pei у лиру ем от I до 100
OV ittu 741 в лвуреден кориус с Я ювода
♦
23
Туксъпротивителният делител /?f — R2 с свьрзан паралелно на изхода
на ОУ. а точката на съединение на R- и R2 — кьм инвертиращия'
вход. Бходният сигнал се подава на неипвертиращия вход на ОУ.
Изходният сигнал има същата фаза, както входният, а коефипиентът
на усилване по напрежение се определи по формулата
JlecHo е да се вида, че ако съпротивлението на /?2 е равно на О,
коефициентът на усилване стаза равен на 1, а при = G е безкрайно
толям (практически той се ограничава о г крайни г а стойност на кое-
фициенга на усилване без ООВ на самия ОУ) При избраните стой-
ности на елементите на схемата от фиг. 2 4п коефициентът на усил-
ване по напрежение е равен на 100
Основного предимство на неинвертиращия усилвател е много голя-
мото му входцо съпротивление Теоретически това съпротивление е
равно на произведение го от входното съпро тивление на ОУ без ООВ
(типична стойност 1 MQ) и коефициентът на усилване по напрежение
на ОУ без ООВ (типична стойност 100 000), разделено с коефициента
на усилване по напрежение на самата схема Практически не е трудно
да се реализира входно съпротивление около 100 МО.
Схемата от фиг. 2.4п може да се преобразува в усилватеп с регулируем
коефициент на усилване чрез замяна на Л, или R2 с променлив ре-
зистор или на Я, и /?? с делител на напрежение с изменяем коефициент
на предаване На фиг 2.46 е показана практически схема на посгоян-
потоков усилвател, чийто коефициент на усилване по напрежение
може да се изменя от 1 до 100 чрез движение на плъзгача на поген-
цисмстъра R2.
Неинвертиращите посгояннотокови усилватели от ijMti 2 4 мог аг да
се преобразуват в променливотокови усилватели по различии начини
Най-очевидният от тях е чрез евързване на прехвърлящи конденза-
гори последователно с входа и изхода Но в този случай неинвер-
гиращият вход на ОУ трябва да бъде свързан кьм маса чрез резистор
с подходяще съпротивление. Това може да се види от схемата на
неинвертиращия променливотоков усилвател с постоянен коефициент
на усилване по напрежение от фиг 2.5. Ако резисторът R3 не се
евърже, постояннотоковияг режим на ОУ няма да бъде стабилен и
бързо ще се насити (изходното му напрежение става приблизително
равно на едно от двете захранващи напрежения). Очевидно е, че вход-
ното съпротивление на схемата от фиг. 2.5 за работния честоген
обхват е равно на R3, като от гледна точка на осигуряването на добра
постояинотокова стабилност R3 трябва да бъде по-нискоомно. Това
24
обаче намалява предпмствотс на неинвсрт иращмте усилватели да
имат голямо входно сопротивление. Схемата от фиг. 2.5 има входно
сънротивление равно на 100 кП.
Фиг 2 5.
Нсинверограш нроменливоюков усилился с коефициент на усилване чо напрежение.
р^иСН на 100:
О\ »ин 741 и .ипрсдем корпус с К и имид
Едно по-нататъшно развитие на схемата от фиг. 2.5 е показано на
фиг. 2.6. Тук прехвърлящияз кондензатор С3 е евързан последова-
ть и по със съпрот ивителния лелизел Я| — Я2. определят коефициента
на усилване, а том ката между Я2 и С3 е евързана неиосредствено с
Фиг. 2.6.
Неннвертирагц променливот оков усилвател с постояннотокова ООВ и косфиииенг на
усилване по нанрежение, равен на '00:
ОУ — знп 741 в двуредеи корпус с 8 нзеош. <’} - we с eitexe ролики
инвертиращия вход на ОУ. По закъв начин схемата се оказва обхва-
ната от 100 %-на постояннотокова ООВ. постоянногоковият кое-
фициент на усилване е близьк до 1 и стабилността на постоянно-
токовия режим е много добра По отношение на променливия ток
Cj представлява късо съединепис и променлнвотоковият коефициент
на усилване на схемата е равен на 1 + J?2//?i. Следова гелно със схемата
25
може да се получи фиксиран променливоюков коефициент на усил-
ване при много добра постоянно гокова стабилност. Входното съ-
противление е равно на и в конкретния случай има стойност
100 Ш
Фш. 2.7
Неинвср i иращ променливоюков усилва1ел с коефициеш на усилване но напрежение.
равен на 100. и юлям входен импеданс.
ОУ tmi 741 »	корпус с X и»во.ы. Ст, не е e.ieKipo писи
Схемата от фиг. 2.6 може да се преобразува за получаване на много
голям входен импеданс, коего е показано на фиг. 2.7. Тук долнияз
край на входния резистор Ry е съединен с точката на евързване на
С3 и Я) вместо към маса. В резултат на това променливотоковият
потенциал на неинвертиращия вход на ОУ е равен на променливо-
токовия потенциал на точката на евързване на R\ и С3. Следователно
през резистора R3 не протича променлив ток и неговото променли-
вотоково сьпротивление е безкрайно голямо. Поради това схемата
има много голямо входно сьпротивление (с типична стойност около
50 MQ) както по постоянен, така и по променлив ток. Освен това
постоянно! оковата стабилност също е много добра, тъй като не-
инвертиращият вход на ОУ е евързан към маса с неголямо съпро-
тивление (в случая 110 к£2) и постояннотоковият коефициенз на усил-
ване на схемата е близък до 1 поради 100 %-ната постояннотокова
ООВ чрез Я2-
2.3.	НУЛИРАНЕ НА ПОСТОЯННОТО ИЗХОДНО НАПРЕЖЕНИЕ НА ОУ
ОУ са постояннотокови усилватели, поради което усилваг всички
постояннотокови и променливозокови сигнали, подадени на техните
входове. При идеален ОУ без ООВ изходното напрежение трябва да
бъде равно на 0V, когато твата входа са евързани към маса. На
26
практика обаче ОУ се пас ища, т.е. изходното му напрежение става
приблизително разно на едно от двете захранващи напрежения, тъй
каго получените в сама!а схема на ОУ напрежения създават малък
постояннотоков потенциал на входа. Типичните стойности на този
потенциал, наречен остагьчно входно напрежение, са I — 2 mV, но
той се усилва от ОУ без ООВ и води до насищането му
При наличие на ООВ остатьчното входно напрежение се умножава
с коефициента на усилване с ООВ. Например при постояннотоков
усилвател с коефициент на усилване, равен на 100. и оста1ъчно входно
напрежение 2 mV ще се получи постоянно изходно напрежение 200
mV при липса на входно напрежение.
В много приложения това изходно напрежение не е желатслио, поради
което по-1 олямата част oi ОУ имат допълпителни изводи за нулиране
на постоянного изходно напрежение, те. за компенсиране на осла-
гъчното входно напрежение Например при ОУ тип 741 в двуредов
корпус с 8 извода нулиранего се извьршва чрез свьрзване между
изводи 1 и 5 на потенниометър със съпротивление 10 Ш и сьединяване
на плъзгача му с отрицателного захранвашо напрежение. На фиг. 2.8
Фи1. 2.8.
Неинвергираш постояннотоков усилваюл с коефиниеш на усилване. равен па 10С. и
нулиране на iuxiohhhoio изходно напрежение.
ОУ кии 741 в лв>рс «ей корпус с Я ншо ia
е показана практическа схема за нулиране на постоянного изходно
напрежение на постояннотоков усилвател с коефициент на усилване,
равен на 100. По същия начин става нулирапето и при използуване
на ОУ тип 741 в други корпуси.
2.4.	ПОВТОРИТЕЛИ НА НАПРЕЖЕНИЕ
ОУ миже да се използува като прецизен повтори тел на напрежение
чрез свързването му по схема на неинвсргират усилваюл с коефи-
циеит на усилване по напрежение. равен на 1. На фиг. 2.9а е показана
Фиг. 2 9.
Повторители ла напрежение:
а постокнмотоков; б ~ промснлквогоков. в променлквотоков с голям входен импеданс
ОУ — тип 741 в двуредсн корпус с 8 извода t j - не е елею роли ген
2Н
практическая схема на предизен постсяннотоков повторится на на-
прежение Тук вхсдният сигнал се подава непосредствено на неиквер-
тиращия вход на ОУ, а изходът е евързан непосредствено с иквен-
гпратиия вход, което осигурява 100 %-на постояннотокова ООВ по
напрежение и реализиране на неиквергиращ постоянного ков усил-
вате.т с коефициент на усилване по напрежение, равен на 1. Изходното
напрежение на схемах а практически е равно на входно го, т.е. изход-
ният сигнал следва входния. Най-голямото предимство на тази схема
е много голямсто и входно (стотици мегаома) и много малкото й
изходно сълрогивление (няколко ома). Това лозволява на схемата да
деиствува като трансформатор на съпротивление
Практически изходното напрежение на основната схема от фиг. 2. 9а
може да има стойносги ог 2 mV до захранващото напрежение. При
необходимост изходното напрежение може да бъде намалено до ня
колко микроволта чрез прибавяне на схема за нулиране на постоян-
ното изходно напрежение.
Основната схема може да се преобразува за получаване на цромен-
ливотоков повторител на напрежение (фиг. 2 96). Тук последователно
с входа е евързан кондензагорът С,. конто прекъева постоннотоко
вага връзка между входа на схемата и неинвертиращия вход на ОУ.
Със сыцата цел на изхода е поставен кондензаторът С2. Резисторът
Я|, евързан между неинвертиращия вход на ОУ и маса, създава верига
за разреждане на Ct и осигурява стабилен постояннотоков режим на
ОУ7. Наличието на този резистор обуславя входно съпротивление на
схема га. равно на 1 М£2.
1а получаване на входен импеданс от стотици и хиляди мегаома може
да сс използувэ схемата на промен лнвотоковия повторител от фиг.
2.9». Тук долният край на входния резистор Rt се евързва към маса
през резистора а точката на съединяване на Rt и R2 има про-
менливозокова връзка с изхода на ОУ чрез кондензатора С3. За ра
ботния честотен обхват С3 практически представлява късо сведи некие,
горади което цялото изходно напрежение се подава между Я; и R2
И тъй като входного и изходното напрежение на схемата са равни.
на двата края на резистора R{ има един и съши лроменливотоков
потенциал и през него не протича никакъв променлив ток. Зова озна-
чала, че променливотоксвото съпротивление ка този резистор е прак-
тически безкрайно голямо. Тази схема на евързьане е известна каго
bootstrap и позволява получаването на входен импеданс от стотици
и хиляди мегаома.
Максималният изходен ток на ОУ тип 741 е около 5 mA, което пред-
счавлява и максималният ток, който трите схеми могат да осигурят
Уьеличаването на този ток може да се постигне чрез евързване на
изхода на ОУ на един или няколко емитерни повторителя. Подборът
на елементите в схемите на тези повторители зависи от необходимия
изходен ток.
29
Ila фиг. 2.lOtf e показана практическата схема на еднополярен по-
hi ори тел на напрежение с един транзистор на изхода. Транзисторы
7, е NPN и е свързан като емитерен повторится между изхода на
ОУ и изхода на самата схема. Трябва да се отбележи. че ООВ обхва-
Ехсд
о-
Фиг. 2.ЕС.
Повторители на напрежение с гранзистори на изхода:
а еднополярен постояннотоков повторится (изходно напрежение о) 0 до + 8 V и максимален изходен ток SO mA),
о - ди у подарен постоянно! оков новзорнзел (изходно напрежение от О до + XV и максимален изходен гок SO mA):
н — подобреиа схема на двуномярен нроменливоюков иовюрител.
ОУ - 1ип 741 в двуредем корпус с 8 извода; Д| и - силиписви лноди с общо предназначение

30
ща и транзистора, т.е. в нейната верига се намира емитернияг прехо i
на транзистора Това осигурява постоянно напрежение между изхода
на ОУ и изхода на схемата, равно на напрежението база -емитер
(обикковено около 0,6 V), разделено с коефнциенга на усилване на
ОУ без ООВ, т.е. практически 0 V Следователно наличието на тран-
зистора Г, не променя постоянного изходно напрежение на пов-
торителя. Същевременно максималният изходен ток на схема!а се
увеличава На 50mA. Тази стойност се определи от транзистора
2N3704 За увеличавзне на изходния ток на схемата трябва да се
използува по-мощен транзистор
Трябва да се отбележи, че разгледаната схема осигурява само по-
ложително изходно напрежение, гъй като Г( е NPN и нормалния:
му работен режим се осигурява от положително захранващо напре-
жение. Следователно схемата представлява еднополярен повторител
на напрежение.
На фиг. 2.106 е показана практичсската схема на двуполярен по
стояннотоков повторител на напрежение с два транзистора на изхода
Схемата осигурява положителни и отрицателии амплитуди на из
ходното напрежение и средна стойносг на изходния ток до 50 mA
(амплитудна стойност около 350 mA). Действието на схемата е твърде
просто. Транзисторите Г, и Г2 са евързани като емитерен повторител
с допълнигелна симстрия, така че при положителни амплитуди на
изходното напрежение е от пушен 1ранзисторъг Т(. конто осигурява
изходния ток, а Т2 е запушен. При отрицателии амплитуди на из-
ходното напрежение се отпушва С2, който осигурява изходния ток,
a 7\ е запушен. Следователно схемата представлява двуполярен по-
вторител на напрежение. Трябва да се отбележи, че емитерните пре-
ходи на двата транзистора са включени във веригага на ООВ, поради
което практически не оказват влияние върху дерствието на схемаiа
и не промснят постоянното й изходно напрежение Все пак при много
малки изходни напрежения постояннотоковият пад върху емитерните
преходи не може да се пренебрегне и влиянието му се изразява в
появата на нелинейни изкривмвания (поради ограничение на изходния
сигнал) при наличие на променливо входно напрежение.
Намаляването на тези изкривявания се постига чрез подобрена схема
на повторител на напрежение от фиг. 2.10в, при която на всеки от
изходните транзпетори се подава малко постоянно напрежение от
напрежителния делител Я3,	Д2, R4. ДиодитеД[ и Д2 са силициеви
с общо предназначение Схемата представлява променливотэков по-
вторител, като кондензаторът С2 изравнява променливите напреже-
ния на базите на двата транзистора, с което се памаляват нелинейниге
изкривявания.
2.5.	СУМ АТОГИ
ОУ може да се използува за сумнране на аналогови сиги ал и чрез
свързването му кате многовходов инвертиращ усилвател. На фиг.
2.11 е доказан инвертиращ постояннотоков суматор с коефициент на
Фиг. 2.11.
Инвертиращ постоя,чгютокоь суматор с коефициент на усилване, равен на I:
ОУ । ин 741 н лвурсден корпус с 8 извода
усилване, равен на I. При разглеждането на всеки от входовете по-
огделно може да се види, че съответният входен резистор образува
заедно с резистора Я4 за ООВ инвертиращ постояннотоков усилвател
с коефициент на усилване, равен на 1. Едно от свойства га на инвер-
тиращия усилвател е. че токовеге на всички входове проточат през
резистора за ООВ. Следователно токъг през Я4 от фиг. 2.11 е равен
на сума га от т рите влодни гока (през Rt, R7 и Яу) и тъй като четирите
резистора имат еднакви съпротивления, изходното напрежение на
схемата е равно па сумата от трите входни напрежения, но с обратен
знак или обратен поляритет.
Със схемата ст фиг. 2.11 могат да сс сумират произволен брой входни
напрежения чрез добавяие на допълнителни резнстори на входа Въз-
можно е одновременною реализиране на сумнране и усилване чрез
увеличаване на съпротивлението па Я4 или намаляване на съпротив-
ленията на рсзистсрите на входа. При това коефпциентът на усилване
ио напрежение е К„ = Ra/R^, където R^ е съответният резистор на
входа.
Инвертиращияг суматор от фиг: 2.11 може да се направи само про
менливотоков чрез евързвапе на прехвърлящи кондензатори после-
дователно на всеки от входовете и на изхсда. Подобии суматори се
използуват масово з нискочестотни звуксзаписващи и звуковъзпроиз-
веждащи уредби и се наричат смесители (миксери), като сигналът на
всеки от входовете може да се променя чрез делител на напрежение
с променлив коефициент на предаване.
42
Изходното напрежение на схемата от фиг. 2.11 с с обратен знак
(обратна фаза) на вход ни тс непременна. Схемата може ла се превърне
а неинвертиращ сум а тор. т.е. изходното напрежение да бъде действи-
телно равно на сумата от входните непременна, чрез добавяне на
Фи.». 2.12.
Нсинкр1иращ 1нч.'юяи11оюкое сумагор с косфииисг t на yvii.ieauc. раки на I:
<» / и <>>? пен 741 в .шурглен м*риус с X ними
изхода на ише един непер»иращ усилии гел е коефициент на усилване.
равен на I. По такьв начин от фиг. 2.12 се получава нсинвертиращият
иостояннотоков суматор с коефициент на усилване. равен на I
2А*АЮРА1ПГ£ДЕЛНТЕЛИ
С два ОУ може да се реалнзира нрецизеч балансен фазоразнреде-
лител. като всеки от ОУ е евързан по схема на инвертираш усилвател
с коефициент на усилване. равен на I. И двата усилва тел я са после-
дователи» съединени (фиг. 2.13). Тук изходът на ОУ/ е евързан не-
♦нг. 2.13.
кмимнемрэн иэстовнио ниота фячоразгределктеп с ксефшакнг на усилва к
Statu ма I:
X» • Oil} - >ам 741  дауж.«я «nptyc с » «мода
3 110 схеме с оосрацвпвми усилмтс.-т
33
посредствено към входа на усилвателя. реализиран с ОУ2 Следо-
вателио изходното напрежение на ОУ1 е със същата голсмина и
обратна фаза на входното напрежение, а изходното напрежение на
ОУ2 — със същата големина и обратна фаза на изходното напрежение
на ОУ1, т.е. сьс същата фаза както входного напрежение. Това озна-
чава. че нанреженията на двата изхода са с еднаква големина, но
обратна фаза, т е. схемата представлява балансиран постояннотоков
фазоразпределизел с коефициент на усилване, равен на 1.
Фи( 2.14.
Балансиран' постояннотоков фазоразпределител с променлив коефициент на усилване
(О1 I ДО 100): ОУ I и О\2 1ип 741 в двуредей корпус с К им*оы
Uy \ch ih.uk*
Вход
Фит. 2.15.
Балансиран постояннотоков фазоразореде.ттисл с голямо входно сытрогивтентЛ: и кос-
фициент на усилване. регулируем от I до 100:
ОУ1 и ОУ 2 inn 741 в двуреден корпус с 8 и «вода
При необходимост от схемата може да се получи и усилване чрез
увеличаване на коефициента на усилване по напрежение на инвер-
тора щи я усилвагел, реализиран с ОУ1. На фиг. 2.14 е показана схема
на балансиран постоянно»оков фазоралпрсделител с променлив кое-
34
фициент на усилване. Този коефициент може плавно да се променя
от 1 до НЮ чрез движение на плъзгача на потенциометъра Л3.
Входното съпротивление на схемите от фи) 2.13 и 2.14 е равно на
lUOkQ. В никои случаи е необходимо получаването на значително
по-голямс входно съпротивление, което се постига чрез схемата от
фиг. 2.15. Нейнотс аходно съпротивление е стотици мегаома, а кое-
фиииснтьт на усилване по напрежение се изменя плавно от I до 100
чрез движение на плъзгача на потении омет ъра Rt. В тази схема с
ОУ1 е реализиран неинвертирзщ усилвател с променлив коефициент
на усилване. чийто изход е свързан непосредствено с входа на ин-
вертиращия усилвател с коефициент на усилване, равен на 1, реалн-
зиран с ОУ2. Изходното напрежение на ОУ1 е въ» фаза с входното
напрежение, а изходното на ОУ2 — с обратна фаза.
2.7. ДИФЕРЕНЦИАЛНИ УСИЛВАТЕЛИ (ИЗВАЖДАШИ УСТРОЙСТВА)
ОУ тип 741 притежава инвертиращ и неинвертиращ вход, коего поз-
волява използуването им като дпференциални усилватели. Изход-
кото напрежение на диференииалнитс усилватели е пропорционално
на разликата между двата входни сигнала, т. с. на напрежението на
единия вход (измерено спрямо маса) минус напрежението на другия
вход. Това означава, че схемите могат да се използуват и за изваж-
дане на аналОгови сигнал и.
Фш. 2 )6.
Диферевшиi№h постоянногокоь усилвател (или иэваждашо устройство) с коефициент
на усилване. равен на I.
ОУ - 1ин 741 в двурежн корпус с К извода
На фиг. 2.16 е показана принцип нага схема на диференциален по-
стояннотоков усилвател (изваждащо устройство) с коефициент на
усилване, равен на 1. При подаване на сигнала на еда ник вход схемата
дсйствува като инвертиращ усилвател, а при сигнал на другия вход
35
— като неинвертираш усилвател. Ако най-напред се разгледа вход
/ при евързване на вход 2 към маса. може да се види. че ООВ от Л;
и Я2 обуславя получавансто на неинвертираш усилвател с коефициент
на усилване, равен на 2. Но сыцевремснно поради делителя Ry - Я4
на неинвертиращия вход на ОУ се подава само половината оз на*
прежението на вход / и следователно общият коефициент на усилване
при подаване на сигнал на вход 1 е равен на I.
При аналогичного разглеждане на вход 2 се вижда. че поради връз-
ката на неинвертиращия вход на ОУ с маса през резистора R4 се
получава инвертиращ усилвател, чийто коефициент на усилване е
равен на 1 поради равенството на съпротивленията на R, и R,. Сле-
дователно схемата като цяло има* коефициент на усилване. равен на
I. Но сигналът, подаден на вход /. се получава със същата фаза на
изхода, докато сигналът на вход 2 се получава с обратна фаза. Това
означава. че изходното напрежение е равно на напрежението на вход
/ минус напрежението на вход 2 и схемата може да се използува за
нзваждане на аналотови сигнали.
При нужда схемата от фит .2.16 може да дава и усилване по напре-
жение, което се постига чрез подходящ подбор на съпротивленията
на резисторите. Единственото условие е отношен исто R\IR2 да бъде
равно на Ry/R^ при което коефициентът на усилване по напрежение
е RilRi- На фиг. 2.17 е показана принцинната схема на диференциален
постояннотоков усилвател (или изваждащо устройство) с коефициент
на усилване по напрежение, равен на 10.
Фит. 2.17.
Диференциа.тен постоянно токов yoi.ieaic.i (или изваждашо устройство) с коефипие1н
на усилване. равен на 10:
ОУ O1II 741 • Д»>ГС.«И
Последната схема, която ще бъде разгледана в тази точка, е дифе-
ренциален постояннотоков усилвател с променлив коефициент на
усилване (фиг. 2.18). Усилването се променя между 4 и 22 с помощта
на един потенциометър. Резисторите R2 и Я4 са разделени на два
36
резне юра с еднаквн съпротивления, точката на евързваке на конто
е съели иена с потенциометъра Л5 и огра нича Башня резистор R6. Ко-
гато съпротивлениего на потенциометъра с ОЙ. коефициентът на
усилване е равен на 22, а при съпротивление 100 кО — на 4.
Фи1. 2.18.
Диференииа сен постоянно соков усилвател с коефициент на усилване. регулируем от
Л .то 22
ПУ {им 741 и .ш>рс.кч1 корпус
Трите диференииални усилватели от фиг. 2.16 — 2.18 могат да бъдат
използувани я като променливотокови усилватели чрез прибавяне на
прехвърлящи кондензаюри, евършни последователно с входовете и
изхода.
1Л. НЕЛИНЕЕН (ПОЛУ.ТОГАРИТМИЧЕН) УСИЛВАТЕЛ
Разгледанше дотук схеми се използуват като л иней ни усилватели на
напрежение и във веригатл на тяхната ООВ са поставенн обикновеки
резистори. С помощта на-ОУ могат да се рсализират и нелинейни
усилватели чрез вьвеждане на нелинейни еле мент и във веригата на
ООВ. На фнг, 2.19 е показана една полезна схема на нелинеен усил-
вател. В дсйствителност нейният коефициент на усилване по папре-
женис е полулогаритмична функция. Той се получава чрез включ-
ванею във веригата на ООВ на един инвертиращ усилвател на си-
лициевите диоди Д и Д2, чийто ток в права посока е приблизително
експоненцнална функция на приложено™ върху диода напрежение.
При малкй напрежения-върху диода неговото съпротивление в права
потока е много голямо. което обуславя и голям коефициент на усил-
ванс на схемата. С увеп-ичаванё на напрежението върху диодите съ-
противлението им намалява и коефициентът на усилване се лонижава.
В габлината на фиг. 2. 19 са показани измерените стойкости на
входного и изходното напрежение и изчислекият.коефиииснт на усил-
ване при две различии сопротивления на резистора във входа на
усилвателя. При сопротивление 1 kQ и входно напрежение 10 V сред-
Ubx	R.=1k	=' i6k	
	6j3j. ;кц	uu»	ku
InrV	n0mV[ ПО	2! mV	21
10m V	ron-yf 33	POrnV	
CCm /	450ntf[4.5	Эббй/	з(в
tv		560t4¥P,56		147
ЮУ	500mvfct07	чп--	
Фиь 2.19.
Схема и таблица с основннке парамстри на нелинеен (полуло!аритмичен) промеилн-
воюков усилва)ел на напрежение'
ОУ гип 74! в двурсдеи корпус с 8 извода. и Ду - силиимевм дмоди с обшо предназначение. 6'вх и Цпх
С{кдпокрадра1ич11а cioriiioci
ноквадратичната стойност на изходното напрежение е 600mV, а при
входно напрежение 10 mV изходното е 330mV, т.е. промина на вход-
ного нанрежение 1000 пъти нреднзвихва изменение на изходното на-
прежение само 2 пъти. Обхваты на компресия може да се регулира
чрез подходящ подбор на съпротивлението на Я|. Трябва да се отбе-
лежи, че при синусоидално входно напрежение на изхода се получава
приблизително правоъгьлно напрежние.
Разгледаният нелинеен усилвател е особе но полезно да се използува
като променливотоков оалаксен мостов детектор, Ери което изход-
ното напрежение на усилвателя може непосредствено да се иэмерва
с променливотоков миливолтметър на обхват 300 mV или 1V. Как го
е известно, изходното напрежение на един измерителен променли-
вотокое мост се изменя много сияло при приближаване към равно-
весного му состояние. което при повечсто фабрив ни мостове изцеква
38
непрекъсната ръчна промяна на чувствителността на индикатора. Ако
изходното напрежение на .моста се подаде на нелинеен усилвател,
тази промяна става излишка, гъй като на един обхват на волтметьра
ще бъде възможно отчигането на напрежения, различаваши се около
10 000 пъти.
2.9. УСИЛВАТЕЛИ С ПОСТОЯННА АМПЛИТУДА НА ИЗХОДНОТО НАПРЕ-
ЖЕНИЕ
Нелинейният усилвател от фиг. 2.19 дава приблизително постоянна
амплитуда на изходния сигнал при промяна на входния в широки
граници, но това става за сметка на големи нелинейни изкривявания
В някои случаи са необходима схеми, осшуряващи постоянна ам-
плитуда на изходното напрежение без наличието на нелинейни из-
кривявания. Принципът на реализиране на такива схеми се състои
вьв въвежданего вьв веригата на ООВ на инвертиращ усилвател на
един автоматично управляван с напрежение линеен едемент, Една
възможна схема е показана на фиг. 2.20гг.
Схемата представлява инвертираш постояннотоков усилвател, чийто
коефициент на усилване по напрежение зависи от делителя, образувач
от резистора /?3 и полевия транзистор Т\. В случая полевият тран-
зистор сс използува като сьпротивление, управлявано с напрежение,
нолучавано от изхода на усилватели по веригата	и Ct. При
нулево постоянно напрежение на гейта полевият транзистор има съ-
противление от няколко стотици ома, а при значително стринатегно
напрежение сънрозивлението става безкрайно голямо.
Следователно при малко входно напрежение има стремсж да сс по-
лучи и малко напрежение на изхода на ОУ. По при топа на гейта на
полевия транзистор се подава малке отрицателно напрежение и съ-
противлението му е няколко сготици ома. Делителят на напрежение
— Т\ обуславя много малка ООВ и коефициентът на усилване на
схемата е голям, което създава и значителна амплитуда на изходното
напрежение.
От друга страна, при голям входен сигнал и изходното напрежение
на ОУ сс сз реми към гол яма стсйност, което предизвиква подаваието
на голямо отрицателно напрежение на гейта на полевия транзистор
и действието му като безкрайно голямо сьпротивление. 9 резултат
на това нрез Ry се създава много дълбока ООВ, коефициентът на
усилване рязке намаляна и изходното напрежение запазва амплиту-
дата си постоянна. По такъв’начин се осигурява автоматично под-
дьржане на постоянна амплитуда.на изходния сигнал без внасяне на
забележими нелинейни изкривявания.
Практически схемата от фиг. 2.20с/ поддържа постоянна амплитуда
на изходното напрежение при промени на входното напрежение с
около 30 dB. Абсолют ните стойности на входното напрежение зависят
от съпротивлението на резистора То се избира така, че да се
Фиг. 2.20.
Усилватели с постоянна амплитуда на изходното напрежение:
и — «нома схема; 6 — «одобрена схема;
ОУ тип 741 в днуреден корпус; Г| - от 2N38W юж подобен; Д| определи чувствтелмосна: Ку
нулиране на постоянного изходно напрежение
получи предварително зададено максимално входно напрежение. кое-
то, ако се надвиши, настъпват нелинейни изкрквявания в изходиия
сигнал.
Основният недостатък на схемата от фиг. 2.20а се състои в малката
стабилност на постояннотоковия режим, което изисква свързване на
потенциометъра Я7 за нулиране на постоянного изходно напрежение.
40
Нестабилносгта се дължи на пренебрежимо малката дълбочина на
постояннотоковата ООВ при малки входни напрежения, когато по-
левият транзистор действува като малко сьпротивление и коефици-
ентът на усилване на схемата е голям. Този педостатък може да се
избегне (отпада и неебходимостта от по тенциометъра за нудиране
па постоянного изходно напрежение) чрез използуване на прехвьрлящ
кондензатор между дрейпа на Г; и точката па евързване на рсзис-
горите Rj и Я3, както е показано на подобренага схема на усилвател
с постоянна амплитуда на изходното напрежение о^ фиг. 2.20 б. Кон-
дензаторъз прекъева връзката по постоянен ток, поради което ре-
зисторите /?2 и Ry създават дълбока постояннотокова ООВ и ста-
билиостта на постояннотоковия режим е добра. За работния честотен
обхват кондензаторът предсгавлява късо сьединение, поради което
делителят на напрежение Ry — Т| действува по същия начин, както
при схемата от фиг. 2.20а. В резултат на това и тук се осигурява
постоянна амплитуда на променливото изходно напрежение.
Двеге схеми от фиг. 2.20 имат еднакви параметри Съпротивлението
па резистора Я( определи обхвата на работните напрежения на схе-
ми те и се избира така, че да се оси1ури предвари гелно зададено
максимално входно напрежение. За конкретните стойности на сле-
ментитс па схемитс съпротивлението на Я| трябва да бъде 200 kfl за
веек и вол! ефективна стойност на входного напрежение. Например
за осигуряване на максимално входно напрежение 50V съпротивле-
кието на трябва да бъде 10 MQ, а за максимално входно напре-
жение 50mV — 10 Ш. Капацитетът на кондензатора С| определя
времсконстантата на веригата за автоматично рсгулиранс на усил-
ването, т.е. скорост та на възстановяване на изходната амплитуда след
промяна на входного напрежение, и се избира в зависимост от кои
кретните нужди. Намаляванего на капаиитета води до намаляване
на времеконстантата и обратного.
В табл.2.1. са показани типичните стойности на изходното напрежение
при различии нива на входния сигнал и различии съпротивления па
Я|. При съпротивленис на Л(. равно на 1MQ (изискващо входно на-
прежение 5V), изходното напрежение на схемата е равно на 2,85 V
при входно напрежение 5V и на 1,48 V при входно напрежение
lOOmV Реалният обхват на действие на автоматичного поддържане
на постоянна амплитуда на изходното напрежение е около 30dB.
Разпшряването на този обхват може да се постигне чрез последова-
телно евързване на две или повече схеми.
41
Таблица 2.1
Входит и изходки яапрежеьм1 на схемите or фиг. 2.20
Входно нгпрежеяме				Изходно напрежение
/!| = 10 кП	Я, = 100 kll	Я,= 1 МП	Ki = 10 M£1	
50 mV	500 mV	5 V	50 V	2.85 V
20 mV	200 mV	2 V	20 V	2,81 V
10 mV	100 mV	1 V	10 V	2,79 V
5 mV	50 mV	JO mV	5 V	2.60 V
2 mV	20 nrV	200 mV	2 V	2.0? V
1 mV	10 mV	100 mV	I V	1.48 V
500 pV	5 tttV	50 mV	Я>1 nV	0,89 V
200 gV	2 mV	20 mV	200 mV	0Л0 V
too nV	1 mV	10 mV	100 mV	0,20 V
50 ц	500 fiV	5 mV	50 mV	0,10 V
2.10. ЕЛЕКТРОННИ ФИЛТРИ
ОУ могат да се използуват за създаваие на електронни филтри чрез
евързване на пасивни RC-схсми (съдържащи резистори и конденза-
тори) във всригата на ООВ, По зози начин могат да бздат рсали-
зирани нискочестс гни, високочестотни, лентови, заграждащи и други
видовс филтри. В тази последна точка на гл. 2 са далени 5 полезни
практически схеми на електронни филтри.
Из ход
Фиг. 2.21
Лентов филтър за честота I kriz ( с двоен 1-мост):
ОУ — 1 мн 741 в двуредек корпус с 8 извода
На фиг. 2.21 е показана практическата схема на лентов филтър за
честота I kHz. Амплитудно-чесз отната характеристика на схемата е
подобна на характеристиката на избирателен LC-усилвател с каче-
42
стаен фактор О около 50 Коефициентът на усилване за средната
честота 1 kHz е равен на 200, докато при 500 Hz (намаляване с 1
октава) е около 3, а при 2 kHz (увеличаваие с 1 октава) е около 2.
При честоти 150 Hz и 3,3 kHz усилването намалява на 1.
Принципы на действие на схемата от фиг. 2.21 е твърде прост. ОУ
е свързан по схема на инвертиращ усилвател, като веригата на ООВ
между изхода и инвертиращия вход се състои от двойния Т-мост /?2.
Ry R4, С2, и С4. В случая двойният Т-мост се използува като
честотно зависимс съпротивление, което е почти безкрайно голямо
за сродна честота и твърде мал ко при всички останали честоти. В
резултат на това дълбочината на ООВ при средната честота е пре-
небрежимо малка и схемата има много гелям коефициент на усилване
по напрежение, докато при всички останали честоти дълбочината на
ООВ с голяма и коефициентът на усилване е малък
Средната честота се определи ст стойпэстите на елементите на двоп-
ния Т-мост. конто могат да се променят при необходимое г от по
лучаване на друза средна честота. Най-добре е резисторите на двой-
ния Т-мост да имат сопротивления	= 2Я4. а капацитетите
на кондензатррите да са С2 = С< = 0,5С'4, при което средната честота
се определи от изразаУ0 = 1/6,28Я?С2. За осигуряването на.достатъчна
стабилност на схемата съпрогивленията на Я2 и R-, трябва да бъдат
малко по-големи от 2/?4 (с около 2%). Капацитетът на кондепзатора
С| на входа се избира в зависимост от желаното намаляване на кое-
финиента на усилване при честотите под/, и може да бъде равен на
Фиг. 2.22.
Загриждаш филгьр за честота I kHz:
- iMCt ’’41 в двуредем корпус с Я изво.ы. Яу щ подучавшие ни ммнымално и полно напрежение при чалом
1 kHz
Чрез г.ромяна на мястото на евързване на двойния Т-мост лентовият
филтър от фиг. 2.21 може да се превърнс в заграждащ филтър (фиг.
2.22). Схемата изцяло потиска входпите сигнали с честота 1 kHz, но
43
за всички останали коефициентът на усилване е равен на I. Средната
честота се определи от стойиостите на елементите на двойния Т-мост
/?2, Я3, Я4, Я5, Ch С2 и С3. Коефициентът на предаване за средната
честота може да бъде направен много малък чрез настройка с по-
мощта на потенциометъра Я5. След извършване на настройката кое-
фициентът на предаване при честоти, различаващи се от средната с
20% или повече, става практически равен на 1 За стесняване на чес-
тотната лента около средната честота; за която коефициентът на
предаване е по-малък от I. може да се увеличи съпротивлението на
/?7 (най-много до 1 МО), но това затруднява настройката с Я5. Уве-
личаване на коефициента на предаване в пропускания честотен обхват
над 1 може да се постигне чрез увелцчаване на съпротивлението на
(най-много до 1,8 MQ). но при това се разширява честотната лента
около средната честота.
Разгледаните две схеми използуват двоен Т-мост като честотно за-
висим елемент. Възможно е използуването и на други пасивни RC-
схеми. Като пример на фиг. 2.23 е показана схемата на лентов филтър
със средна честота 1kHz, използуващ мост на Робинзон—Вин във
веригата на ООВ на ОУ (резисторите Rt и Я2 и кондензаторите Ct
и С).
Фиг. 2.23.
Лентов филтър за честота I кН? (с мост на Робинзон-Внн):
ОУ (ни 741 в авупсдеи корпус с И шиода, за ре'улиране на О
Схемата съдържа две вериги за обратна връзка. Едната е от изхода
на ОУ към иивертиращия вход чрез моста на Робинзон— Вин, а дру-
гата — от изхода на ОУ към неинвертиращия вход чрез делителя на
напрежение R}, R4 и Я5. Принципът на действие на схемата се състои
във взаимного унищожаване на действието на двете обратни връзки
44
за средната честота, при която се получава много голям коефициент
на усилване. За всички други честоти преобЛадава ООй и коефицие-
нтът на усилване е малы.
Сопротивление!о на резистора Я5 трябва да бъдс малко по-голямо
от двойната сума на съпротивленията на и Я4. При Rs < 2 (R3
+ R4) възникват генерации, а при намалсние на съпротивлението на
се получават много малки стоимости на качествения фактор. С
помощта на потенниометъра К4 се постига стойност на качественна
фактор (т.е. определена широчика на лектата на пропускаие), при
която стабилността на схемата е достаточно добра. Средната честота
на филтьра може да се променя чрез одновременного изменение на
съпротивленията на Rt и /?, (т.е. замяна на резне гори те с двоен
потенциометър).
Фи< 2.24.
Нискочссю1сн фи.пър с гранична честота, плавно регулируема'от 2,2 до 24kHz
ОУ tun 741 и Авуредем корпус с К ммю w
На фиг. 2.24 е показана схема на нискочестотен филтър с регулируема
гранична честота. До тази честота коефициентът на предавай? по
напрежение на схемата е равен на 1, след което зЯпочва да намалява.
В случая тракичната честота се определи като честота, при коятс
изходното напрежение намалява с 3dB (или 30%) по отношение на
входною. Тя може да се променя между 2,2 и 24 kHz с помопхта на
двойния потенциометър Я2 — Я? (при Л? =	- tGOkfi се получава
гранична честота 2,2 kHz, а при = К3 = 0 — 24 kHz). След гра-
ничната честота коефициентът на предаване на филтъра намалява с
!2dB при всяко у двоя ване на честота (т.е. стръмпосгга на
амплитудно-честотната характеристика е 12dB/oct) или с 40 dB при
всяко десетократно увеличаване на честотата (стръмност 40dB/dec),
което означава, че схемата представлява филтър от П ред.
И на края на фиг. 2.25 е показана нринпипна га схема па високочес
готеи филтър с регулируема гранична честота. За честоти над гра-
ничната коефициентът на предаване на филтьра е равен на I, докато
45
за по-ниските честоти той намалява. И тук граничната честота се
определи като местогата, при която изходното напрежение намалява
с 3dR по отношение на входното. Тя може да се променя чрез едно-
временното изменение на съпротивленията на Л2 и Я3. При Л2 = Л3
Фиг. 225.
Виджочссгоген филтър с |ранична место га, плавно регулируема от 235 Hz до -.К kHz:
ОУ (им 741 в двурежн корпус с 8 извода
= iOOkil граничната Честота е 235 Hz, а при Я2 = /?3 = 0 — 2,8 kHz.
При честоти под граничната коефициентът на предаванс намалява
с 12dB при всяко двойно намаляване на честотата или с 40 dB при
всяко десетокрагно намаляване.
Глава J
25 ИЗМЕРИТЕЛНИ СХЕМИ
ОУ могат да се използуват в различии измерителни схеми, например
за прецизни източници па напрежение. източници на регулируемо
стабилизирано напрежение, мощии стабилизирани токоиззочниии,
прецизни дстектори и креобразуватели на променливо в постоянно
напрежение. При използуване на ОУ заедво със езрелкови измери-
телни уреди могат да се реалмзират постояннотокови и променли-
вотокови волтмстри и миливолтмегри, постояннотокови» микроам-
перметри, эмметри с линейна скала и измерители на капацитет с
линейна скала.
В таэи глава са разглсдапи 25 нолезни измерителни схеми с ОУ.
Всички схеми са реализираии с масово използувания интегрален ОУ
тип 741, като е дадено номерирането на изводите за двуредей корпус
с 8 извода.
46
XI. ПРЕЦИЗНИ ИЗТОЧНИЦМ НА НАПРЕЖЕНИЕ
В лабораториите за разработка на електронна апаратура често е не-
обходим предизен източник на напрежение за точно калибриране на
измерителните уреди. Един нормален елемент дава напрежение
1,018 V и се използува масово като еталон за напрежение Изходното
сьпротивление на този елемент е около J — 2kQ, поради което не
нозволява използуванею му като прецизен източник на напрежение
за токовс над около 1 рА. На фиг. 3.! е показана схема, с която сс
отстранява този недостатък. Схемата може да се използува като пре-
цизен източник на напрежение с изходен ток до няколко милиампера.
С ОУ от фиг. 3.1 с реализиран повторител на напрежение Нормал-
Фкг. 3 I.
Прецизен източник на напрежение:
О\ - г ил 741 в лвуредеи корпус
ннят елемент е евързан непосредствено към неинвертиращия вход на
ОУ. В тази схема на евързване входното сьпротивление на ОУ е
много голямо, поради което той консумира от нормалния елемент
ток около 30нА, а изходното сьпротивление е приблизително Oil.
Максималният ток, конто схемата може да осигури на своя изхсд,
е около 5mA.
За увеличаване на максималния ток на изхода на ОУ може да се
евърже емитерен повторител, как го е показано на схемата от
фиг. 3.2. Трябва да сс отбележи. че емитерпият г.реход на транзистора
е нключен във веригата на ООВ на ОУ, поради което постоянною
напрежение между базата и сми'ера не оказва влияние върху изход-
ното напрежение на схемата
Освен това трябва да се подчертае, чс в двете разгг.едани схеми е
поста вен потснпиомстър 10 кО за нулиране на постоянною изходно
напрежение на ОУ. Това се налага за получаване на равенство между
47
изходното и входного напрежение, което се постига при нулева по-
тенциална разлика между изхода на ОУ и неинвертиращйя му вход.
Когато обаче е допустима разлика между изходното и входното на-
прежение няколко миливолта, поставянето на потенциометъра е из-
лишне.
Фиг. 3.2.
Прецизен изз очник на напрежение с емитерен повторител на изхода:
ОД 1ии 741 в двуредев корпус
Обикновено схемите от фиг. 3.1 и 3.2 се монтират в малка кутия
заедно с батериите за постояннотоково захранване на ОУ и ключ за
включване и изключване, а нормалният елемент се включва външно
към специални клеми. В този случай нормалният елемент трябва да
се евързва към схемата след подаване на захранващото напрежение
на ОУ. Възможно е и монтиране на схемата и нормалния елемент
в една кутия, но в този случай между елемента и неинвертиращия
вход на ОУ трябва да се постави ключ, евързан с ключа за постоян-
нотоковото захранване на ОУ така, че да се осъществи едновременно
изключване на захранването и нормалния елемент.
3.2. СТАВИЛ ИЗИ РАНИ ТОКОИЗТОЧНИЦИ С РЕГУЛИРУЕМО ИЗХОДНО НА-
ПРЕЖЕНИЕ
С ОУ могат да се реализират различии видове с^абилизирани то-
коизточнийи с регулируемо изходно напрежение. Една схема е по-
казана на фиг. 3.3. Тя позволява плавно регулиране на изходното
напрежение между 0 и 12 V и осигурява максимален изходен ток около
50 mA.
Действието на схемата е твърде просто. Ценеровият диод Д\ е евързан
към положителното захранващо напрежение през резистора R\. Върху
диода се получава опорно напрежение 12 V, което се подава на по-
тенциометъра R2, действуващ като делител на напрежение. Изходното
48
напрежение на делителя (взето от плъзгача на потенциометъра) може
да се променя плавно между Он 12 V и се подава на* неинвертиращия
вход на ОУ. Самият ОУ е евързан по схема на повторител на на-
прежение, а след него е поставен емитерен повторител, реализиран
Фиг. 3.3
Схема па източник на регулируемо постоянно напрежение от 0 до 12V
ОУ «ин 741 в двурсдев корпус с S невода
с транзистора 7\. По такъв начин изходното напрежение на схемата
е равно на напрежението, подадено на неинвертиращия вход на ОУ,
т.е. може да се регулира плавно меЖду 0 и 12 V. Полезно е да се
отбележи, че положителното захранващо напрежение на схемата е
18V, а отрицателното — 9V.
Друга схема на стабилизиран токоизточник с регулируемо изходно
напрежение е показана на фиг. 3.4. Изходното напрежение на схемата
може да се регулира плавно между +3 и + 15V, а максималният
изходен ток с 50 mA. Въпреки че изходното напрежение не може да
се намали до 0V, схемата притежава сыцественото предимство, че
се захранва от едно положително напрежение 18 V.
Действието на схемата от фиг. 3.4 е малко по-сложно, отколкото на
фиг. 3.3, и е следното. Ценеровият диод Д1 е за напрежение 6,8 V и
е евързан към +18 V през резистора /?,. Към диода е евързан де-
лителят R2 — /?3, конто подава на неинвертиращия вход на ОУ на-
прежение около 3V. С ОУ е реализиран неинвертиращ постоянно-
токов усилвател с регулируем коефициент на усилване. На изхода на
ОУ е евързан емитерен повторител, реализиран с транзистора Th
като регулирането на коефициента на усилване се извършва чрез де-
лителя R4 — R5 с променящ се коефициент на предаване, евързан
между изхода на емитерния повторител и маса.
При горно положение на плъзгача на потенциометъра R4 усилвателят
е обхаванат от 100-прбнентна ООВ, което обуславя коефициент на
усилване, равен на 1, т.е. схемата действува като повторител на на-
4 ПО схеми с операнионни усилватели
49
прежение. В резултат на това изходното и напрежение е равно на
3V (колкою е напрежение!о, приложено на неинвертиращия вход),
Когато плъзгачът на потенциометъра е в долнс положение, дълбо-
чината на ООВ е минималка, а коефициентът на усилване — мак-
Фнг 3 4
Схема на източннк на постоянно напрежение, регулируемо от 3 до IS V:
ОУ тип 741 в двуредсн корпус с 8 извода; Яд - за учамовяване на изходното напрежение, Я5 - за установяэан-'
на максимално изходно напрежение J5 V
симален. В случая неговата стойност е 5, което обуславя изходно
напрежение 15 V(3 х 5 — 15-V). Практически установяванего на това
максимално изходно напрежение се извършва чрез настройка с
тример-потенЦиометъра Я5. В резултат на това с помощта на Я4
изходното напрежение може да се променя плавно между 3 и 15V,
а максималният изходен ток е 50 mA. Тъй като делителя г К4 — Я
се захранва пепосрсдствсно от изхода на схемата. изходното напре
жение с много добре стабилизирано и практически не зависи от про-
ясните на тока през товара
В схемата от фиг. 3.4 могат да бъдат направени никои полезни про-
мени и подобрения. Например стабилността на изходното напреже-
ние зависи о г стабилността на опорного напрежение, подавано на
неинвертиращия вход на ОУ. А това опорно напрежение се получава
от нестабилизираното захранващо напрежение 18 V. Едно възможно
подобрение е стабилизирано! о на тези 18 V, което очевидно ще по
добри и стабилност! а па опорного напрежение. Друго подобрение
е увеличаването на максималния изходен ток на схемата чрез замес-
тване на транзистора Г. с два по схема Дарлингтон (еъставеп тран-
зистор), като вторияг е мощен. И накрая може да се увеличи мак
сималното изходно Напрежение чрез повишаване на нестабилизира
исто захранващо напрежение
50
На фиг. 3.5 е показана практическата схема на стабилизиран токоиз-
точник с регулируемо изходно напрежение, която включва и трите
споменати подобрения. Схемата осигурява изходно напрежение плав-
но регулируемо между 3 и 30 V при максимален ток 1 А.
Фи1. 3.5
Стабилизиран юкоизточник с регулируемо постоянно напрежение от 3 до 30 V и мак-
симален изходен юк I А.
ОУ 1ИН 741 в лаурсден корпус с Я извода. 3:1 уезановяваие на максимално изходно нанрежение 30 /
Необходимого нестабилизирано захранващо напрежение на схемата
от фиг. 3.5 е между 40 и 45 V. То се подава непосредствено на ко-
лекторите на транзисторите Л и Г, и захранва стабилизатора, обра-
зуван от резистора Я, и ценеровия диод Д,. Полученото от този
стабилизатор напрежение 33 V служи от своя страна за захранване
на втори стабилизатор (Я2 и Д2), който чрез делителя Я3 — Я4 оси-
гурява много по-стабилно (в сравнение със схемата от фиг. 3.4) на-
прежение 3 V на неинвертиращия вход на ОУ. Свързаните последо-
вателно с изхода транзистори Г(и Т2 образуват съставен транзистор,
който заедно с ОУ реализира неинвертиращ постояннотоков усил-
вател с регулируем коефициент на усилване. Това регулиране се осъ-
ществява чрез промяна на коефициента на предаване на делителя Я6
— Я7 — Я8. Коефицентът на усилване на усилвателя се изменя между
1 и 10. което обуславя промяна на изходното напрежение на схемата
между 3 и 30 V. Стабилпостта на изходното напрежение е много
добра, а максималният изходен ток е 1 А.
Основният недостатък на схемата от фиг. 3.5 е липсата на защита
срещу късо съединение на изхода. Поради това при даване на изхода
накъсо схемата може да се повреди. Един от възможните начини за
51
избягване на този недостатък е използуване на предпазител в изход-
ната верига, но по-добре е да има електронна схема за защита срещу
късо съединение, както в стабилизирания токоизточник от фиг. 3.6.
Изход
3-3OV
0-1А
Фин 3.6
Стабилизиран токоизточник с ре1улируемо постоянно напрежение. максимален изходен
ток I А и защита срущу късо съединение на изхода.
ОУ — imu 741 в двуреден корпусе 8 извода, /ig - за усчановяване на максимачмо изходно напрежение 30 V
Схемата от фиг. 3.6 е почти същата. както фиг. 3.5, но последователно
с изхода е евързан токоограничаващият резистор Я9 със съпротив-
ление 0,6 Q, а между базата на Tt и емитера на Г2 — гокоограни-
чаващият транзистор Ту Действието на тази част от схемата е твърде
просто. Транзисторы Т3 е силициев и за отпушването му е необ-
ходимо напрежение над 0,6 V между базата и емитера. То се осигурява
от пада на напрежение върху резистора Я9, който зависи от голе-
мината на изходния ток.
В нормален режим на работа изходният ток е под 1 А, падът на
напрежение върху /?9 не е достатъчен за отпушването на транзистора
Т3 и той не оказва никакво влияние върху действието на схемата.
При наличие на късо съединение на изхода токът нараства- над 1 А,
падът на напрежение върху R9 става над 0,6 V, транзисторы Т3 се
отпушва и действува като шунт между базата на Г, и емитера на Т2,
с което се стреми да запуши транзисторите Т, и Т2 и да намали
изходния ток на схемата. Практически действието на Я9, Th Т2 и Т}
е такова, че при късо съединение на изхода токът автоматично се
ограничава на 1 А. Схемата от фиг. 3.6 осигурява плавно регулиране
на изходното напрежение между 3 и 30 V и токове до I А, но същев-
ременно има автоматична защита срещу късо съединение на изхода,
което я предпазва от повреда.
52
Разгледаните дотук четири схеми на стабилизирани токоизточншш
имат две изходни клеми, т.е. представляват източници на единично
захранващо напрежение. При необходимост от две захранващи на-
прежения (например в схеми с ОУ) трябва да се използуват два отдел
ни единички токоииочника Едно друго възможно решение, което
може да се нзползува при нужда от две еднаквн, но с обратен по-
ляритет захранващи напрежения. е единичният токоизточник със сред-
ни точка. Схема на такъв токоизточцик е показана на фиг. 3.7.
Схемата има три изходни клеми, означени с UE£, „0“ и „+ U(<
и дава три различии изходни напрежения. които се променят одно-
временно. ^Лежду клеми „ + Ссс“ и „0“ се получава напрежение, ре-
гулируемо от 0 до +15 V, между клеми „ —	и „0“ — напрежение.
регулируемо от 0 до —15V и между клеми „ + и „~иЕЕ* —
напрежение, регулируемо от G до +30V. Максималният изходен ток
па схемата. получен между коя и да е двойка изходни клеми, е 50 mA
Действие! с на схемата е следното.
Ценеровият диод свързан през резистора R\ към нестабилизи-
раного напрежение +J8V, се изпелзува за получаване па опорно
напрежение, равно на 5,6 V. Чрез веригата Л2 — С, това напрежение
се подава на потенциометъра от плъзгача на който се взима
плавно регулируемо напрежение от 0 до + 5V. То се подава на нс-
Фкг. 3.7
Схема на токоизточник за напрежение 0 — 30V със средни точка, подходящ за за-
хранваие на ОУ
ОУ тип 741 в лвуреден корпус с 8 извода, Я3 — за установяване на изходното напрежение
инвертиращия вход на ОУ1. Операционният усилвател ОУ1 и тран-
зисторът Tj образуваг неинвертиращ постояннотоков усилвател с
коефициент на усилване, равен на 3, чийто изход е свързан към кле
мата „ + £7СС“ на стабилизирания токоизточник. В резултат на това
53
напрежението на тази клема може да се променя от 0 до +15 V с
помощта на потенниометъра /?3 и максималният изходен ток е 50 mA.
Операционният усилвател ОУ2 и PNP транзисторът Т2 образуват
инвертиращ постояннотоков усилвател с коефициент на усилване,
равен на 1, чието входно напрежение се взима от клемата „+UCCU,
а изходното се подава на клемата „ — UEE". В резултат на това между
„ — иЕЕы и „0“ се получава напрежение със същата големина както
напрежението между	и но с обратен поляритет, т.е. то
може да се регулира плавно между 0 и — 15 V с помощта на потен-
циометъра /?3> а максималният изходен ток също е 50 mA. Тъй като
изходното напрежение на клема „ + (7СС“ може да се регулира от 0
до +15 V, а напрежението на клема „ — UEE“ — от 0 до — 15V, по-
тенциалната разлика между тези две клеми може да се регулира от
0 до 30 V с помощта на потенциометъра /?3, като клема „0“ служи
като средна точка на този изход.
Разгледаната основна схема на стабилизиран токоизточник със средна
точка от фиг. 3.7 има максимален изходен ток 50 mA и не притежава
защита срещу късо съединение на изхода. Възможно е увеличаване
на. изходния ток до 1 А чрез заместване на Т\ и Т2 със съставни
транзистори (схема Дарлингтон) от подходящ тип, както и въвеж-
дането на защита срещу късо съединение за вески от двата изхода
по сьщия начин, както в схемата от фиг. 3 6.
3.3. ПРЕЦИЗНИ ЕДНОПОЛУПЕРИОДНИ ДЕТЕКТОРИ
Обикновените диоди не могат да се използуват за детектиране на
малки променливотокови сигнали, тьй като през тях започва да про-
тича ток. когато амплитудата на променливото напрежение над-
хвърли определена „праюва" стойност. При силициевите диоди пра-
говата стойност е около 0,6 V, следователно те нс могат да дстектират
по-малки напрежения.
При съвместното използуване на силициеви диоди и ОУ се пости! а
намаляване на праговото напрежение толкова пъти. колкото е кое-
фициентът на усилване на ОУ без ООВ, i. е. могат да се реализират
висококачествени детектори за напрежения до няколко десети от ми-
ливолта На фиг. 3.8а е показана практически схема нм прецизен едно-
полупериоден детектор с коефициент на предаване по напрежение.
равен па 1.
Действие! о на тази схема е твърде просто. ОУ е евързан по схема
на инвертиращ усилвател, като входного напрежение се подава през
резистора Л3, а ООВ се осьщесгвява от веригата — Д, или R2
— Д2. При положителните полупериоди на входного напрежение на
54
изхода на ОУ се получава отрицателно напрежение, диодът Д2 се
отпушва. а Д. е запушен. В резултаг на това на изхода на схемата
няма никакво напрежение. За отрицателните полупериоди на вход-
ното напрежение па изхода на ОУ има положително напрежение.
Фи| V8
Прсциэни сдноиолупсриодни жчскгори:
и с коефипиеш на преданане ио напрежение. ранен на I
<5 -Ч кпсфиимеш на предаване по напрежение. равен на 10
ОУ - inn ?41 в двуречей корпус с 8 изводи. /7[ и - еичииисви дно ди с общо «редки значение. - м
промен зив<» напрежение. тих) за еднеяюлупериодно напрежение
диодът Д| се отпушва, а Д2е запушен, при което на изхода на схема га
се получава г положителни полупериоди. Следователно налице е едно
полупериоден детектор, конто осигурява положителни полупериоди
в точката на евързване на R, и Д- и отрицателии полупериоди в
ючкат а на евързване на R2 и Д2.
Когато напрежението в права посоха на един силициев диод е под
прагова га стойност 0,6 V, диодът е запушен. Следователно при липса
на'Ттапрежение на входа на ОУ от фиг. 3,8а веригата на ООВ е пре
късната и коефициентът на усилване по напрежение е около 100 000.
Това означава, че е достатъчен входен сигнал около 6gV, за да се
достигне праговата стойност 0,6 V, след която диодът започва да
работи като детектор. С други думи, поради принципа на своего
действие схемата каю че ли намалява праговата стойност на напре
жението на диода толкова пъти, колкого е коефициентът на усилване
на ОУ без ООВ. След отпушването на диода съпротивлението му
става много малко и коефициентът на усилване на схемата се опре-
деля само от съпротивленията на /?; и Я3 или на R2 и R3. Поради
равенство™ на тези съпротивления в схемата от фиг. 3.8а коефициен
тът на усилване по напрежение е равен на 1 и тя действува кате
прецизен еднополупериоден токоизиравител с положителни полупе
риоди в точката на евързване на и Д\ и озрицазелни полупериоди
в точката па евързване на R, и Д2.
55
Общият коефициент на усилване по напрежение на схемата от фиг.
3.8а се определи от отношение™ Л|/Л3 или К2/\ъ както при класи-
ческия инвертиращ усилвател. Обикновено се работи с J?i = R2 и
коефициентът на усилване по напрежение е К = Я|//?3. Възможно с
схемата да бъде одновременно дегект'ор и усилвачел, което се постига
при съиротивлепия на R} и R2, по-големи от съпротивлението на R2.
Един пример за това е прсцизният еднополунериоден детектор от
фиг. 3.86, чийто коефициент на усилване но напрежение е равен на
10.
Трябва да се отбележи, че детекторите от фиг. 3.8 са предназначени
за получазанс на положителни или отрнцателни полупериоди Когато
са необходими само положителни полупериоди, резисторы R2 трябва
да се даде накъсо. Освен това трябва да се има пред вид, че изходното
съпротивление на схемите е голямо, което изисква включването на
товар със съпротивление, не по-малко от 1 МО
На основата на схе.мите от фиг. 3.8 могат да се реализираг прецизни
еднополупериодни преобразуватели на променливо напрежение в по-
стоянно, като коефициентът на усилване по напрежение се направи
равен на 2,22, което прсдсгавлява коефициентьг за преобразуване на
постоян’ната сьставка на еднополупериодното напрежение в ампли-
гудната му стойност, а изходният сшнал се интегрира. Една прак-
тически схема ог този вид е показана на фиг. 3.9. Резисюрше /?| и
R2 обуславят получаването на желания коефициент на усилване, а
кондензатерьт С2 е инте1риращ. Схемата има коефициент на пре-
даване, равен на 1, и максимално допустима среднеквадратична стой-
ност на входното напрежение и максимално постоянно изходно па-
преженис 2V. Зависимостта на изходното от входного напрежение
е линейна с точност, по-голяма ог 0,1%, т. е. грешкага в стойността
на изходното напрежение е не по-голяма от + 2mV.
Схемата от фиг. 3.9 има голямо изходио съпротивление и с пред-
назначена за захранване на цифров измерителен урсд с голямо входно
съпротивление. Ако изходното напрежение се подава на нискоомен
индикатор, например с подвижна бобина, необходимо е поставляет о
на буферно стъпало (повторител на напрежение) между преобразу-
вателя и индикатора. Входното съпротивление на пре образу вателя
е само 10 к£2, поради което при необходимост от голямо входно съ-
про тивление на входа трябва да се евърже друг повторител на на-
прежение.
Друго възможно приложение на схемата от фиг. 3.8а е използувансто
й като върхоз детектор. За да бъде изходното напрежение равно на
вьрховага стойност на входното. необходимо е само паралелно на
изхода да се евърже заряден кондензагор. Една от най-простиге схеми
на върхов детектор е показана на фи!. 3.10.
56
Тук ОУ с евързан като повторител на напрежение, като ООВ се по-
дава през диода Д{, а зареждащияг конденсатор <t евързан между
изхода и маса. По такъв начин кондензаторът се зарежда до върхо-
вата стойност на всяко положително входно напрежение. подадено
Фиг 3.9
Преиизен едноиолупериоден преобразу ват ед на променяна» напряжение в liocioainio:
ОУ 1ин 741 в диурелей корпус* с 8 извода, Ц\ и Jb силициени диоди с общо прелнд мочение. ew»«l ш
промен.।иво нанрежение (средш>кв<шра1ичиа мойшкч oi 0 до 2V). ып<*> (нкчоянно нанрежение О 2V
Фш. 3.10
Върхов детектор за положи те.шо напрежение:
О> ин. ?4| । литре*п корпус е X игвога. и .Ь гшииисви .июли г о€шо ире и а и имение. »л«»
1ЮСЮЯ1ШО нанреденне
на неинвертиращия вход на ОУ. Това зареждане става бързо през
малкото изходно съпротивление на ОУ и диода Д,, дохато разреж-
дане то е бавно и се извършва през входното съпротивление на ин-
вертиращия вход на ОУ (типична стойност 1 Mil) При нужда ско-
ростей на разреждане може да, се увеличи чрез резистор, евързан
паралелно на кондензатора (показан на фиг. 3.10 с прекъсната линия).
Трябва да се озбележи, че този резистор е евързан паралелно на
цзхода, поради което реалното изходно съпротивление на схемата
с голямо.
57
Л.4. ПРЕЦИЗНИ ДВУПОЛУПЕРИОДНИ ДЕТЕКТОРИ
Разгледаните в преднага точка три детекгорни схеми с ЭУ са едно
полупериодни. Възможно е реализирането и на двуполупсрисдни де-
тектори с ОУ. Един от методите за създаване на такива детектори
с показан на фиг. 3.11. Тук ОУ1 е евързан по схема на нрецизен
--О
Изход
-и
ФИ1.311
llpeiiirieit двуполупериоден деичстор:
()\ (ии 741 и (вурелен корпус с 8 извода. jZ| и Л? силииневи дио ш с общо прении течение. eval - щ
променчиво нащх'жекие ui\m> днуиолуиериодко напрежение
еднополупериодсн детектор за отрицателии напрежения, а ОУ2 пред-
ставлява двувходов инвсртиращ суматор. едното входно напрежение
на който се взима непосредствено от входа на цялата схема, а другого
от изхода на ОУ! Коефициентът на усилване по напрежение на су-
матора за входния сигнал е равен на I, докато за изходното напре-
жение на ОУ! той е 2.
При положителни полупериоди на входното напрежение изходното
напрежение на суматооа има две съставки. Едната е със същата ам-
плитуда, както входною напрежение, но с отрицателен поляритет,
като се получава от непосредствсното подаване на входния сигнал
на ОУ2. Другата съставка е с положителен поляритет и с два пъти
по-голяма амплитуда от входного напрежение, тъй като се подава
от изхода на ОУ1 на входа на суматора с коефициепт на усилване,
равен на 2. В резултат на това изходното напрежение на цялата схема
е със същата амплитуда, както входното, и с положителен поляритет.
За отрицателните полупериоди на входното напрежение също се по-
лучават две съставки в изходното напрежение на схемата. Едната е
със същата амплитуда, както входното напрежение, но с положителен
пояяритет, кагр се получава от непосредствсното подаване на вход-
ния сигнал на ОУ2. Другата съставка е равна на 0, тъй каго изходното
5Х
напрежение на 0У1 е 0. В, резултат на гова изходно го напрежение
на цялата схема е със сыцата амплитуда както входното напрежение.
нос положителен поляритет. Следователносхемаiа or фиг. 3.10 пред-
ставлява двуполупериоден детектор, но за правилною й действие е
необходимо резисторите R2 и R(> да бъдат с еднакви съпротивления,
малки нроизводствени толеранси и голяма стабилност.
Фиг 3 12
Прспизсн двуполупериоден преобразувгиел па промен.шво напрежение в iiociobiiho
05 imt 741 в лвурехеп корпус с X и show А] м ./? си пшисви дио ui с оо.но ире нмимчсвие л
промен, шьо панрежспие.	м посюйшю нанре*сиис-
На фиг. 3.12 е показано преобразуването на схемата от фиг 3.11 в
прецизен двуполупериоден преобразу ват ел на променливо напреже-
ние, чийто постоянен изходен сигнал е равен на ефективната стойност
на синусоидалното входно напрежение. Схемата е аналогична на гази
от фиг. 3.11, като само съпротивлението на /?4 е увеличено на
ll.lkQ (тъй като коефициентът на прсобразуване на ефективна в
постоянна стойност при двуполупериодно изправяне е равен на 1,11)
и между изхода на ОУ2 и неговия инвертиращ вход е прибавен из-
глаждащият кондензатор С(. Схемата може да се използува' каго
преобразувател с коефициент на предаване , равен на 1, при ефективна
стойност на входното напрежение 2V и честотен обхват от 20Hz до
15kHz. Точността на преобразуване зависи от производствените то-
леранси на резисторите /?3, Я4, /С и /?6.
И накрая,. на фиг. 3.13 е показан отце един начин за използуване на
ОУ за прецизни двунолупериодни детектори. Тук ОУ1 е свързан по
схема на еднополупериоден детектор, но с положително и отрица-
телно изходно напрежение, конто се подават на двага входа на ОУ2.
При положителни полупериоди на входното напрежение на ОУ! в
инвертиращия вход на ОУ2 се подава отрицателно напрежение, а
сигналът на неинвертиращия вход е 0. При това положение ОУ2
59
дейст вува като инвертиращ усилвател с коефициент на усилване, ра-
вен на I. и изходното му напрежение е положително. За отрицател-
ните полупериоди на входното напрежение на ОУ1 в неинвертиращия
вход на ОУ2 се подава положително напрежение. а сигналът на ин-
Фш. 3.13
Друт схема на ироничен двунодупериоден дсчекюр.
()\ ши 741 в двурелен корпус с X ииюм. ,/| и си шниеви	с общо пре шины некие	за
промен 1и»о нанрежение.	за шу по не риолно напрежение
вертиращия вход е 0. По този начин ОУ2 действува като неинвср-
тираш усилвател с коефициенз на усилване, равен на I. т.е. като
повторител на напрежение, и изходният му сигнал пак е положителен.
Следователно на изхода на схемата се получава положително на-
прежение както при положителни, така и при отрицателни пблупе-
риоди на входния сигнал и коефиниенгьт на предаване е равен на I.
Това означава, че схемата представлява двуполупериоден детектор.
Схемата от фиг. 3.13 има два резистора по-малко в сравнение със
схемата от фиг. 3.11 и входното й съпротивление е три пъти по-
голямо. В този смисъл фиг. 3.13 може да се разглежда като по-до-
брата от двете схеми, въпреки че останалите им параметри са ед-
накви.
.3. 5. ПОСТОЯННОТОКОВИ ВОЛТМЕТРИ И АМПЕРМЕТРИ
С ОУ и стрелкови измерителни системй могаг да се реализират пре-
цизни постояннотокови волтметри, миливолтметри и амперметри.
Възможно е използуването на ОУ и като преобразуватели за раз-
ширяване на обхвата на съгпествуващите стрелкови постояннотокови
волтметри. На фиг. 3.14 е показана практическата схема на пре-
60
образувател. който позволява при напрежение 100 mV да се получи
максимално отклонение на стрелката на постояннотоков волтметър
с обхват 1 V.
Фиг. 3.14
Преобраэува»ел за постоянно гоков волтмезър, кой го увеличава Ъбхвата му от 1 до
100 V:
ОУ ‘ин 741 и двуреден корпус с К извода, шптиетър обхвл I V
В действителност с ОУ е реализиран инвертиращ постояннотоков
усилвател с коефициент на усилване, равен на 10, чиято стойност сс
определя от съпротивлението на резисторите R\ и R2. На изхода на
усилвателя е евързан волтметър с обхват 1 V, максималното отклоне-
ние на който се получава при входно напрежение 100 mV. Трябва да
се отбележи, че волтметърът не е евързан непосредствено към извод
6 на ОУ, а посредством делителя на напрежение R2 — R4. Този
делител служи за предпазване на измерителната система от прето-
варване. Максималното напрежение, което може да се получи на
извод 6 при наситен ОУ, е около 8V, докато максималното напре-
жение върху /?4 и измерителната система е около 2V. Това напре-
жение е твърде малко, за да предизвика повреда на системата, но
достатъчно голямо за получаване на линейна скала при нормални
условия на работа. Използуваният в схемата волтметър може да бъде
от произволен вид с обхват IV и вътрешно съпротивление IkQ/V.
На фиг. 3.15 е показана подобрена схема на преобразувател за по-
стояннотоков волтмер. Схемата е подобна на тази от фиг. 3.14, като
съпротивлението на Л| трябва да се подбира за получаването на
обхвати между 1 mV и 10 V (вж. таблицата на фиг. 3.15) и допъл-
нително е прибавен потенциометъръг Я6 за’ нулиране на постоянното
изходпе напрежение. И тук използуваният волтметър може да бъде
от произволен тип с обхват 1 V и вътрешно съпротивление над 1 kQ/V.
61
Трябва да се отбележи, че двете разгледани схеми на преобразуватели
осигуряват вътре! пне съпротивление на получения волтмстър 1 MQ/V
ноависимо от съпротивлението на използуваната измерителна сис-
1ема. Освен това е полезно да се има пред вид, че точността на
Фиг, 3 15
Преобразувагел за постояннотоков во.'нметър с висок» качест вели показатели'
OV 1ип 741 в двуредек корпус с 8 извода. воипистър обхваг I V. м нулиране на уре.ча
нреобразувателя зависи от производствениге голеранси на резисто-
рите R\ и Ri. Възможно е да се осигури калибриране на волтметъра,
। е. огклоняване на орел ката до края на скалата при входно напре-
жение. равно на обхвата на уреда, чрез заместване на резистора R2
е последователно евързани резистори със съпротивление 820 к£1 и
г ример-нотенциометър със съпротивление 500 кО
Ча фиг. 3.16 е показана схема на постояннотоков волтмстър и ми-
ливолтметър, реализирана с ОУ и постояннотоков стрелкови милиам-
дермегър Чувствителността на милиамперметъра за пълно откло-
нение на стрелката може да бъде в границите между 100 цА и 5 mA,
а обхватът на волтметъра — между 1 mV и 1000 V. В двете таблици
на фигурага са дадени необходимите съпротивления на резисторите
при милиамперметри с различна чувствителност и за получаване на
различии обхвати на волтметъра. Входното съпротивление на схемата
е 1 MQ/V независимо от типа на използувания милнамперметър
По своята същност схемата от фиг. 3.16 представлява инвертиращ
постояннотоков усилвател. чийто коефициент на усилване се определя
от съпротивленията на резисторите R} и /??, а изходното напрежение
се получава върху резистора Я4. Милиамперметърът е свързан между
изхода на ОУ (извод 6) и общата точка на резисторите R- и R4.
През него прогича изходният ток на ОУ. И тъй като съпрогизлението
на Л, е значигелно по-голямо от съпротивлението на R4, голсмината
на изходния ток се определя почти изцяло от R4 и изходното на-
ирежеыие на ОУ и е право пропорционална на входното напрежение
62
Потенциомегърът Яо за нулиране на постоянного изходно напреже-
ние на ОУ тук се използува за нулиране на уреда. За улесняване на
I очно го калибриране на уреда рсзисторът /?3 може да се замести с
последователно евързани потенциометър 500 кО и резистор със съ-
противление 820 kQ.
МуЬстбит на амперметър а	«4	R3
)00>» А	Юкя	27kft
100/‘А	Пя	5,6кн
1m А	1кС	
2.5mA	400 ft	1,5k$
5mA	?00 Я	470 ft
Фиг 3.16
Посгояннотоков волтметър и миливолтметър.
ОУ — щи 74} в двурежн корпус с К ияиыа.*— еж заблинага. R& м нулиране „а уреда
4а фиг. 3.17 е показана друга схема на волтмстър и амперметър,
реализирана с ОУ и Стрелкова измерителна система. Тук ОУ е евързан
по схема на веинвертиращ постояинотоков усилвател с коефициент
на усилване, равен на 1, т.е. повторител на напрежение, чисто изходно
напрежение се получава върху резистора Я4. Измерителната система
представлява милиамперметър с чувст вителност за пълно отклонение
на С1релката 1 mA, през който протича изходният ток на ОУ. Сле-
дователно показанието на уреда е право пропорционално на голс-
мината на входното напрежение, получено върху резистора Я2» и е
максимално при входно напрежение 100 mV.
Чрез промяна ка коефициента на предаване на делителя ~ R2
входного напрежение на ОУ може да се променя така, че при работа
на схемата като волтметър да се получат обхвати от 100 mV до 1000 V,
а при работа като амперметър — от 1 цА до 1 А. В цвете таблици
на фиг. 3.17 са дадени съпротивленията на К] и /?2, необходими за
63
получаването на ладен напрежителен или токов обхват. За улеснение
на прецизната калибровка на уреда резисторът RA може да се замени
с последователи© свързани потенциометър със съпротивление 50 kQ
и резистор със съпротивление 82 kQ.
ВОАТнетъ		р
эвхЫя	RT	Т?
ЮООУ		1k я
100V	юмо	Юк а
10V	ЮМО	
IV	Wxi	ЮОк£
Ю0»У	ба	WkP
Фиг. 3.17
Постояннотоков волтметър и ампсрмеАр:
ОУ 1И>1 74) в двурелен корпус с И извода.* вж ыблицлд. R$ w «> «рлие нл уре.ы. ми «ммш*|>мсгньр
чувс1ви1елноС1 за максимално оислонеиис на с «редка! a 1mA
Схемата от фиг. 3.17 може да се преобразува за получаване на пре-
цизен многообхватен постояннотоков миливолметър с минимален
обхват 1 mV (фиг. 3.18). В случая ОУ е евързан като неинвертиращ
постояннотоков усилвател с коефициент на усилване, равен на 1000,
определен от съпротивленията на резисторите Яч и R9, а измерител-
ната система представлява милиамперметър с чувствителност за пъл-
но отклонение на стрелката 1mA, който поради Ям (със съпротив-
ление 1 kQ) има максимално отклонение на стрелката си при изходно
напрежение на ОУ, равно на 1 V, което отговаря на входното .на-
прежение (върху резистора Я7) I mV. Чрез делителя Я, — Я7 се по-
лучават обхвати от 1 mV до 1V.
И накрая на фиг. 3.19 е показана схемата на прецизен многообхватен
постояннотоков микроамперметър с минимален обхват I цА, полу-
чена чрез видоизменение на схемата от фиг. 3.18. В. случая с ОУ е
реализиран неинвертиращ постояннотоков усилвател с коефициент
на усилване, равен на 100, който осигурява максимално отклонение
на стрелката на измерителната система при входно напрежение 10 mV.
64
Резисторите - Я7 са свързани паралелно на входа на ОУ и обус-
лавят входною напрежение. пропорционално на входния ток на схе-
мата. Следователно отклонение™ на стрелката на измерителен а
система с право пропорционално на големиназа на входния ток.
Фи1 3.1 X
Прсцизен 110С10Я111Ю10КОН ми пню имеи.р:
()\ /пин 7*// *	t //R |2 t,i н\ н.' \pe M \:ti uwi*lb p \i< nibp
максима «to oik прение n.i cipe ним I mA
•i\ik i вше ниц, i $i
Фиг 3.19
Прсцизен постояннотоков микрздомиерметър:
ОУ - |ИП 741 » лвурс.гн «ориусс 8 имо;ы. *|э - и пу.шранс на уре.ш. и»«отикр«<»»/> - 4y*ciHMieiiihKi м
максимално ожиизнеиис на с грелка ia К mA
5 110 схеми с опсраниошш усилватели
65
Трябва да се отбележи. че точността на схемите от фиг. 3.18 и 3.19
се определи главно от класа на точност на измерителната система
и производствените толеранси на резисторите Я8, Я9 и За улес-
няване на пренизното калибрирауе на уреда резисторът Я, ( може да
се замени с последователно евързани тример-потенциометър със съ-
противление 500 kQ и резистор със съпротивление 820 kQ.
3.6. СХЕМИ НА ПРОМЕНЛИВОТОКОВИ ВОЛТМЕТРИ
С ОУ и стрелкови измерителни системи могат да се реализират про-
менливотокови волтметри по различии начини. Една много проста
схема е показана на фиг. 3.20. Тук с ОУ е реализиран инвертираш
постояннотоков усилвател с входен резистор Я1 и с верига на ООВ,
образувана от измерителната система и мостовия детектор Д{ — Д4.
В тази схема токовете през Я( и елементите за ООВ са равни помежду
си и тъй като инвертиращият вход на ОУ прсдставлява условна земя,
токът през R\ (а следователно и токът през измерителната система)
е право пропорционален на големината на входното напрежение.
Това означава, че показанието на измерителната система зависи ли-
нейно от входното напрежение.
Фи1. 3.20.
Променливотоков во.пмегьр-
ОУ lull 741 в Jbypejieu корпус с X ишода. Л| - Д4 - 1ермаииеви диоди с общо предназначение: Д5 - силндиев
диод с общо предназначение. ин ншмпериетър — чувс 1 ви»елноет за максимално оцепенение на ci редка! а -
50рА * вж иксы. »им) м нроменмиво нанрежение
В действителност ОУ от фиг. 3.20 се използува за линеализиране на
характеристиките на мостовия детектор, а не за увеличаванс на чув-
ствителността на измерителната система. Поради това ббхватът на
уреда се определи от съпротивлението на резистора Я(. За всеки волт
66
ст този обхват съпротнвл-ениею се изчислява като отношение на
коефицнента 0,9 към чувствителносгта за пълно отклонение на стрел-
ката на измерителната система, което представлява +t лромен-
ливотоковото вътрешно съпротивление на уреда в Q/V . Например
при използувапе на измерителната система с чу ветвится ноет 50 рА
се получава вътрешно съпротивление 18kQ/V. Това означава, че за
получаванс на обхват IV съпротивлението на Rt трябва да бъде
18 kQ, а за обхват 1000 V — 18 МП.
Практически в схемата от фиг. 3.20 може да се използува каквато
и да е Стрелкова постояннотокова измерителна система с чувстви-
гелност за пълно отклонение на стрелката от 50 р А до 1 ir.A, а съ-
противление го на може да се избере така, че да се получи обхват
на уреда между 100. mV и 1000 V. Максималната честота на входною
напрежение е около 40 kHz. Когато се налага измёрвапето на про-
менливи напрежения, насложени върху постоянно, последователио с
входа на уреда се евързва кондензатор, който не пропуска посюян-
на’та съставка.
Входното съпротивление на схемата от фиг. 3,20 е равно на /?| и
може да бъде твърде малко. В много приложения се налага изпол-
зуването на волтмегри с голямо входно съпротивление. Тогава е
подходяща схемата от фиг. 3.21. Входното съпротивление на тази
схема има типични стойности от десетки и стотици мегаома, а па-
раметрите й се запазват до честота около 40 kHz.
Фиг. 3.21.
Применливотокая волтметър с голямо входно сьпротивление:
О И — ’ил 741 а да, реде и жорпуг с 8 кж-ла. Д| — Д4 — герыыигвл люди с обще лре лшэижчснис; Л - силишки
диод с оОши и челазшчеши: ишшглнф.1.. лар ч,кютслж>ст 1а мшима; «о отилоншпк ш елрелмта ЙиА
* — аж. текста. вх<*> - м и роме».л«а» напрежга не
Действието на. схемата от фиг. 3.2! е твърде просто. ОУ е евързан
като променливотоков повторител на напрежение, чиего изходно на-
прежение се подава на товарния резистор Rt. Същсврсменно чрез
67
резистора /?2 се осъществява положителна обратна връзка, конто
определя безкрайно голямо съпротивление на този резистор по про-
менлив гок. Измерителна га система и мостовият детектор се оказват
последователно свързани с изхода на ОУ и отклонението йа стрелката
е пропорционално на променливия гок, протичащ през резистора R].
А от своя страна големината на този ток е право пропорционална
на променливого входно напрежение, което означала, че схемата
нредставлява променливотоков волтмет ьр с линейна скала и много
голямо входно съпротивление.
В схемата от фиг. 3 21 може да се използува какваго и да е изме-
рителна система с чувствигелносг за пълно отклонение на стрелката
от 50цА до 1mA, като съпротивлението на може да се избира за
нолучаване на обхваг от 100 mV до IV. При необходимост от по-
лу чаванет о на по-голям обхват измерваното напрежение трябва да
се приложи на входа на ОУ посредством делител на напрежение.
Изборът на съпрогивлението на /?j се прави по същия начин, както
при схемата от фиг. 3.20. Например, ако с измерителна система с
чувствигелност за пълно отклонение на стрелката 50рА трябва да
се реализира волтметър с обхват 1 V, съпротивление го на Я] где бъде
18Ш, а при чувствителност за пълно отклонение на стрелката на
измеритej-'ната система 1 mA — съпротивлението те бъде 900Q. При
използуване на измерителна система с чувствителност за пълно
отклонение на стрелката 50 рА и реализиране на волтмстър с обхват
lOOmV (съпротивление на Яь равно на 1.8 kfi) входнияг импеданс
на схемата може да се предсгави като паралелно свързани сьпр,
тивление 33 МП и капанитет 18 pF, а при обхваг IV (сьпротивленж
на Я[, равно на 18 к£2) входният импеданс се представя като пара-
лелно свързани съпротивление 330 MQ и капацитег 5 pF.
Трябва да се отбележи, че в схемите от фиг. 3.20 и 3.21 паралелно
на измерителната система е свързан диодът Д5. Неговото предназ-
начение е да предпазва измерителната система от прстоварване и
може да бъде какъвто и да е силинисв диод с общо предназначение.
И накрая ще бъде разгледана схемата на прецизен променливотэков
волтметър и миливолтметър (фи1. 3.22). R нея може да се използува
измерителна система с чувствителност за пълно отклонение на стрел-
ката между ЮОдА и 5шА. а обхватът на уреда да бъде от 1 mV до
1000 V.
Дейсгвието на схемата е твърде просто. ОУ е свързан като ипвер
тиращ усилвател, като показанието на измеригелнага система е про-
иорпионално на големината на променливия ток, протичаш през то-
варния резистор Л(. Този ток е право пропорционален на входного
напрежение на схемата и на нейния коефициент на усилване, коего
означава, че наистина се реализира променливотоков волтметър и
68
миливолт метър. В действителност схемата е изчислена така, че да
се получи iibjiHO отклонение на стрелката при напрежение върху
равно на I V, т.е. това отклонение зависи от отношението Я3,Я4 В
една от таблиците па фиг. 3.22 са дадеми съпротивленияга на R3 и
ЧуЬстЬит. но амперметъра		R3
100?*А	9k Я	27k я
5С0>*А	1,8 k ft	5t6kft
1mA	900 ft	
3,5mA	360 ft	1,5k ft
5mA	180 «	470 ft
ОбхЬат	R4	R3
1000 V	10MO	Юк ft
100 V	ЮМЛ	TOC KI
10 V	10м я	IMft
IV	1МЯ	w
WmV	ICCkP	1MP
10 mV	Юк ft	1МЯ
1 mV	IkS	ДМА.
Фи1 3.2?.
Прецизен променливоюков волтмет ьр и ми.чиво’л i метър:
ОУ - fint 741 в двурелен корпус с К и мола Л\ - Яд - юрманисви диоди с общо предназначение. - за
нулиране на уреда. * - вж ia6.<iHuaia. - за промепливо нанрежение. Я] и /?2 — стойностите Oi (аблииам
се oinacHJ за различна чувс1ви1елнос1 на милиамиермет ьра. Я3 и Яд сюйносюте в таблица та се отнася! за
различии обхва!И на в<мцме1кп1
Я4, необходима за получаване на обхвати от 1 mV до 1000 V.
Наличието на ограничаващия резистор Я2 създава автоматична за-
щита срещу претовар ване, като в другата таблица на фиг. 3.22 са
дадеии необходимите сопротивления на Ri и Я2 при измерителните
системи с различна чувствителност. Потенциометърът Я6 за нулиране
на постоянного изходно напрежение на ОУ в случая се използува за
нулиране на показание™ на волтметьра.
3.7. СХЕМИ НА ОММЕТРИ С ЛИНЕЙНА СКАЛА
На фиг. 3.23 е показана схемата на омметър с линейна скала и обхват
между 1 kft и 10 МП, реализиран с ОУ и Стрелкова измерителна сис-
тема. Схемата се състои от две части — източник на постоянно на-
прежение и и^мерително стъпало. което показва стойността на из-
мерваното съпротивление.
Фиг. 3.23.
Омметър с линейна скала:
ОУ — гни 741 в двурежн корпус с 3 извода, милиампериетър — чувств» 1елмост за максимално отклонение на
стрелката I я>А: Я} — за настройка на напрежението IV. К) 2 калибриране на обхват 10 kft. за нулиране
на уреда
Източникът на постоянно напрежение се състои от ценеровия диод
Д, транзистора Т и резистора Я( — /?$ и дава върху резистора Я5
стабилно опорно напрежение I V, чиято стойност може да се променя
в тесни граници чрез потенциометъра Ry Това опорно напрежение
се подава на входа на измерителното стъпало, реализирано с ОУ. В
действителност ОУ е евързан по схема на инвертиращ постоянно-
токов усилвател, като измерителната система (с чувствителност за
пълно отклонение на стрелката 1 mA) и резисторът R}2 обуславят
максимално отклонение при напрежение I V. Коефициентът на усил-
ване на уеялвагеля се олределя от съпротивлението на резисторите
R* — Rw и резистора Rx във веригата на ООВ. И тъй като на входа
ив ОУ се подава опорно напрежение 1 V, отклоненного на стрелката
на измерителната система е право пропорционално на съпротивле-
нието на Rx. Максимално отклонение се получава при равенство на
Rx и включения входен резистор. Следователно схемата действува
като омметър с линейна скала.
Схемата има 5 обхвата от 1 кЛ до 10 МЙ, като отношението на мак-
си мал ните показания на два съеедни обхвата е равно на 10. Скалите
70
на измерителната система са напълно линейни,с исключение на обхва-
та 10 MQ, кьдето може да се получи нелинейност около 10%. Точ-
ността на измерването зависи от производствените толеранси на ре-
зисторите R6 — Ri0.
Първоначалната настройка на схемата от фиг. 3.23 се състои в след-
ното. Поставя се превключвателят К на обхват 10 kQ и на мястото
на Rx се свързва точен резистор със съпротивление 10 kft. От потен-
Фиг. 3.24.
Омметьр с линейна скала за малки съпротивления (показано е свързването на метал-
ните сонди):
ОУ _ Г|1ц 74| в двуреден корпус с 8 извода, милиа.чпермеплр — чувствителност за максимално отклонение на
стрелката I mA. Я|2 за калибриране на обхват 1 kQ. ЯJ4 — за нулиране на уреда
циометъра Я3 се получава напрежение 1 V върху резистора Я5, след
което чрез Я)2 се постига максимално' отклонение на стрелката на
измерителната система. С това настройката е завършена и схемата
може да се използува.
Една друга схема на омметър с линейна скала е показана на фиг.
3.24. Схемата е предназначена специално за точно йзмерване на малки
съпротивления, като на най-малкия обхват се получава максимално
отклонение на стрелката при измервано съпротивление, равно на
lOOmQ. Схемата е разработена така, че съпротивлението на провод-
ниците, евързващи измервания резистор с уреда, да не влияе върху
точността на измерването.
Схемата се състои от две части. Едната представлява източник на
постоянен ток, който осигурява протичането на ток с точно опре-
делена големина през измервания резистор. Втората част от схемата
е постояннотоков миливолтметър, който измерва пада на напрежение
върху измервания резистор. И тъй като токът през този резистор е
71
с постоянна стойност, големината на напрежението е право иропор-
пионална на съпротивлението на Следователно схемата пред
ставлява омметър с линейна скала.
Постояннотоковият миливолтметър, т. е. измерителното стъпало на
схемата, е реализиран с ОУ, който действува като неинвертиращ
постояннотоков усилвател с коефициент на усилване, равен на 100.
За да се получи пълно отклонение на стрелката на измерителната
система, на високоомния неинвертиращ вход на ОУ трябва да се
подаде напрежение 10mV.
Източникъг на постоянен ток представлява емитерен повгоршел,
реализиран с транзистора Т, на чиято база е подадено стабилизирано
опорно напрежение от ценеровия диод. Големината на това напре-
жение с 5,6 V, което обуславя потенциал на емитера около 5 V. Опор-
ного напрежение се подава на измервания резистор посредством
един от резисторите — 7?s, конто определят големината на нро-
тичащия ток проз /?,. Тъй като за получаване на пълно отклонение
на стрелката е необходим пад на напрежение върху Rx само 10mV,
този пад е пренебрежимо малък спрямо пада на напрежение върху
резистортие R3 — В резултат на гова резисторите депствуват като
източник на постоянен ток за измервания резистор /<,. В дейсгви
(елносг при промяна на /?,. от 0 до стойността, необходима за мак-
симално отклонение на стрелката, токът се променя с около С,2%.
При практического реализиране на схемата от фиг. 3.24 трябва да
се имат пред вид две важни оссбсности. Пързата е, чс са използувани
две захранващи батерии за създанане на двойно захранващо напре-
жение на схемата. При това обЩата точка на двете батерии трябва
да бъде евързана към маса б източника на постоянен ток, а не в
измерителното стъпало (миливолтмсгъра). Свързвансто на
миливолтметъра към маса трябва да се направи посредством отри-
цателната металла сонда на източника’ на постоянен ток и отрица-
телната сонда на измерителното стъпало (вж. фиг. 3.24) По този
начин през евързващите проводници между миливолтметъра и Л, не
протича ток от източника, нс се получава пад на напрежение върху
крайнего съпротивление на тези проводнипи, който би променил
показание то на измерителната система и би довел до i решка в из-
мерването.
Втората особсност, която трябва да сс отбележи, е, чс в схемата се
използуват четири измермтелни проводника. Два от тях (1+ и /')
евързват източника на постоянен ток с измервания резистор Я(, а
другите два (И+ и К") - Rx с миливол тмет ъра, т. е. измерен г пада
на напрежение върху Rx. Практически едките краища на четиритс
проводника са евързани към две метални сондн. използувани при
провежданс на измервансто (вж. фиг. 3.24). Особено важно е про-
72
водниците V+ и V~ да бъдат евързани, кол кото меже по-близодс
връхчетата на со идите
След монтиране на схемата уредът тряОва да бъде проверен и ка-
либриран Проверката започва с поставяне на нревключватсля на
обхват 10Q, евързване накъсо на двете сонди и нулиране на пока-
занието на измерителната система с потенциометъра Я[4. След това
късото съединение се премахва и се проверява дали стрелката* се
отклонява до крайно положение. Отиово сондите се дават накъсо,
поставя се превключвателят на обхват lOOmQ и се проверява дали
показание™ на измерителната система е под 2 mil. Ако то е по-
голямо, отнозо се извършва настройка с помощта на Яц- Когато
получеиото показание е значително по-голямо от 2mQ, възможно е
причината да е в неправилното евързване на проводника .,маса“ към
схемата или лоша конструкция на металните сонди.
Ако в резултат на проверката сс окаже, че уредът действува правилно,
пристъпва се към неговсто калибриране За целта превключвателят
се поставя на обхват 1 kQ, на мястото на Яг се поставя резистор със
съпротивление 1 kQ и се настройва Я12 до получаване на максимално
отклонение на стрелката на измерителната система. След тази на-
стройка уредът е готов, като точпостта на всички обхвати сс спределя
на първо място от прсизводствените- толеранси на резисторите
— R&.
З.Я. ИЗМЕРИТЕЛИ НА КАПАЦИТЕТ С ЛИНЕЙНА СКАЛА
Накрая на тази глава ше бъде разгледана една основна схема на
измерител на капацитст с линейна скала (фиг. 3.25). Захранването на
уреда се извършва от подходящ източник на синусоидално напре-
жение, а обхватите са от I00pF до IpF. Принпипът на действие па
схемата е твърде npoci ОУ е евързан по схема на промеиливотоков
инвертираш усилвател, на изхода на койтО има мостов детектор' и
измерителна система. Максималното отклонение на стрелката на сис-
темата се получава при нанрежение в общата точка на евързване на
резмсторите Я, и R2, приблизително равно на IV (сфсктивна стой-
ност). Коефициентът на усилване по напрежение на усилвателя се
определи от отношение™ на съпротивлението на Я, и импеданса на
Сх и е равен на 1 при равенство помежду им.
Нека предположим, че на входа на схемата е подадсно синусоидално
напрежение с ефективна стойност 1 V и такава честота (приблизително
равна на 1,8 kHz), при която иМпедансът на кондензатор с калацитет
lOOOpf е равен на. 100kQ. При поставяне на този кондензатор па
мястото на Сх стрелката па измерителната система ще се отклони
73
до края, тъй като коефициентът на УсиЬванЬ на усйлйатЬля в този
случай е равен на 1. От друга страна, при 10 пъти по-малък капацитет
на Сх (т.е. равен на 100 pf) импедансът му ше се увеличи 10 пъти и
ще стане равен на 1 МЛ. При това положение коефициентът на усил-
Фиг. 3.25.
Основна схема на измерите.! на каиаинте'. Дадени са iipno.tiBiiic.iiiiiie cioitiiocui на
напрежението и честотата на входния сигнал, необходима за но.пчанаие1о па обхвати
ОТ 1<Ю pF ДС I UF:
ОУ — пт 741 в дауреден корпус с 8 извода; .uu-tuauiwpuenihp - чу вс tun к*.инк> ы «максима пи» ot кишение на
с1релката I mA: — за калибриране: Д| - Л4 - 1ерманисви диоди с общо нре та шачсние в\о < м промен (нво
напрежение
ване на схемата ще стане равен на 0,1 и отклонението на стрелката
ще бъде равно на 1/10 от максималното. Слсдователно скалата на
измерителната система може да се разграфи непосредствено в стой-
ности на С,, т. е. схемата действува като измерител на капапитет с
линейна скала. '
За да се получи максималното отклонение на стрелката, съогвет-
ствуващо на даден обхват на Сх, необходимо е честотата и (или)
амплитудата на входното напрежение да имат една от приблизител-
ните стойкости, дадени в таблицата на фиг. 3.25. Освен това на мяс-
тото на Сх се поставя точен кокдензатор с капацитет, равен на обхва-
та, за който се извършва насгройката. Регулира се Я2 до получаване
на максимално отклонение на стрелката, изключва се точният кон-
дензатор и уредът е настроен. Изходното съпротивление на захрак-
ващия тонгенератор трябва да бъде не по-голямо от 1 kQ.
74
Глава 4
20 СХЕМИ НА ГЕНЕРАТОРИ И МУЛТИВИБРАТОРИ
ОУ могат да се използуват за генераторни схеми с различна форма
на изходното напрежение — генератори и мултивибратори за на-
прежения със синусов дална, правоъгълна и триъгълнд форма; както
и линейно изменящи се и имиулсни напрежения. Периодът на по-
вторение на генерираниге трептения може да бъде от няколко десегки
минути до около 50 us.
В тази глава са описапи 2С полезни практически схеми на различии
видове генераюри и мултивибратори. Във всички схеми е използуван
интегрален ОУ тип 741, като е дадена номерацията на изводите му
при дпуреден корпус с 8 извода.
4.1.	ГЕНЕРАТОРИ НА СИНУСОИДАЛНИ ТРЕПТЕНИЯ
Генерирансто на нискочсстогни синусокдални трептения може да се
осыцестви по различии начини При един от най-простите метсди
между изхода и входа на инвертиращ усилвател, реализиран с ОУ,
сс евързва прсдизпо настроен двоен Т-мост (фиг. 4.1).
Фи1. 4 1.
Генератор с двоек Т-мост и честота I khz:
ОУ тип 741 в двуреден корпус с 8 извода
Двойният Т-мост се състои от елементите Я], Я2, Rj, /?4, Ct, С2 и
С3. Мосты с уравновесен при R. = R2 = 2(R3 + R4) и Ct = С2
= С3/2. Ког а го тези ра венства са точно изпълнени, мосты действува
като честотно зависим делител на напрежение, чнето изходно напре-
жение е равно на 0 при средната честотаfo = 1/6,28R|C| и има крайна
стойност при всички останали честоти. При неточно уравновееяване
75
на моста (когаго равенствата неса изпълнени) изходното напрежение
при честота fa има някаква крайни стойност, а фазовата разлика
между изходното и входното напрежение е в зависимое? от посоката
на разбалансирване. Например при разбахансирване поради твърде
малко съпротивление на /?3 + Я4 изходното напрежение закъснява
по отношение на входното.
В схемата от фиг. 4.1 входния г сигнал на двойния Т-мост се взима
от изхода на ОУ, а изходът на моста е евързан с инвер жрашпя вход
на ОУ. Освсн това Я4 е настроен така, че при средната честота из-
ходното напрежение на двойния Т-мост да бъде малко и с обратна
фаза на входното му напрежение. В резултат на това при средната
честота ОУ е обхванат от положителна обратна връзка, която пре-
дизвиква възнпкването на грек геиия с тази честота. При показаните
на схемата стойности на елементите честотата на генериране е около
I kHz.
С потенциометъра R-> изходното напрежение може да се променя от
(J до около 5V (ефсктивна стойност). При насгройването на схемата
Я4 трябва да се постави в положение непосредствено след възникване
на трептекия, което обуславя нелинейны изкривявания в изходното
напрежение под 1%. С увеличаване на амплитудата на изходното
напрежение ОУ започва да действува като нелинеен елемент. Това
осигурява автоматичного й ограничаване до стойност малко под на-
прежението, при коего настъпва ограничаване на изходното напре-
жение.
Друг начин за автоматично поддържане на амплитудата ка изходното
напрежение е показан з схемата на генератор за честота 1 kHz от
фиг. 4.2. Гук силициевияг диод Д е евързан между изхода и входа
на ОУ посредством делителя на напрежение Ry — Rs- Когато на-
прежението върху диода стане по-голямо от около 0,4 V, диодът се
опгушва, съпротивленисто му намалява с увеличаване на изходното
напрежение ка схемата, с което се осигурява автоматично ограни-
чаване на изходната амшитуда.
За настройка на схемата от фиг. 4.2 най- напрел плъзгачът на по-
тенциометъра Я7 се псстаия в горното положение. Плъзгачът на
тримср-потенциометъра Я4 се движи. докато трептенията спрат, след
което ее връща малко обратно за нового им възникване. При това
положение амплитудата на изходното синусоидално напрежение е
около 50CmV от връх до връх (ефективна стойност 170 mV) и на-
стройката е завършена. Изходното кацрежение има пренебрежимо
малки нелинейни изкривявания и амплитудата му може да се променя
с потенциометъра Ry от 170mV до 3V (ефективна стойност).
Схемите от фиг. 4.1 и 4.2 могат да се изпелзуват успешно за гене-
ратори с фиксирана честота, но пе се преиоръчват за получаване на
76
променяша се честота, тъй като това изисква одновременною из-
менение на стойностите на три или четлри елемента от схемата на
двойния Т-мост, което е свързано със сериозни практически затруд
Фиг. 4 2.
Генератор с двоен Т-мост, честота 1 kHz и диоди за стабилизиране на амплитудата
на изходното напрежение:
ОУ — тип 741 в двуреден корпус с 8 извода. Д| — силицие» диод с обшо предназначение. R-] — за ре1улиране
на изходното напрежение
нения. За генератори на синусоидално напрежение с променягца се
честота може да се използува мостьт на Робинзон—Вин и един ОУ,
евързани според схемите от фиг. 4,3, 4.4 и 4.5.
Честотата на генериране на трите схеми може да се измен» в една
декада (10 пъти) с помошта на пстенциоме трите /?2 и с механично
евързани оси (двоен потенциэметър). Разликата между трите схеми
се състои само в начина за постигане на автоматично О1раничаване
на амплитудата на изходно го напрежение Мосты на Робинзон—Вик
е съставен от елемектите Я|, Я2, Я3, Я4, G и С2 и е свьрзан между
изхода на ОУ и неинвертиращия му вход. Между изхода на ОУ и
иивертиращия вход е включен делител на напрежение за автоматично
ограиичаванс на амплитудата на изходното напрежение. Мосты на
Робинзон—Вин действува като честотко зависим делител на напре-
жение, чийто коефициет на затихване за средната честота е равен на
3. Основного изискваке за получавакс на синусоидално напрежение
с малки нелинейни изкривявания е коефициентът на предаване на
делителя за автоматично ограничавапе на амплитудата на изходното
напрежение да бъде малко пэ-голям от коефициента на предаване на
моста на Робинзон—Вин за средната честота, коею означава, че
общият коефициент на предаване па схемата ще бъде малко над I.
77
В схемата от фиг. 4.3 автоматичного ограничаване на амплмтудата
па изходното напрежение се постиг а с допълнителен делител на на-
I (режен и е, състоящ се от тример-потенииометъра Я5 и лампа га с на-
жежаема нишка Л. Тя може да бьде за напрежение между 12 и 28 V
Генератор с мост на Робинзон—Вин за честота от 150Hz де I kHz:
ОУ __ тип 741 в двуреден корпус с 8 извода, Я5 — за настройка на изходно напрежение 2,5 V (ефективна стойност);
Л-лампа с нажежаема ннщка за напрежение 12—28 V и ток под 50 mA
Фиг. 4.4.
Генератор с мост на Робинзон -Вин за честота от 150Hz до 1kHz и диодно стаби-
лизиране на амплитудата па изходното напрежение:
ОУ — тип 741 в двуреден корпус < Б извода, Л, и ~ силициеви лиоли с обшо предназначение; /Ц — за
регулиране на усилването; (/изх “ * V ^от ВРЪХ до връ*)
г jfu of 50mA. При правилно настройване на схемата нелинейнитс
изкривявапия на исходного напрежение са около 0,1 %, а общият
консумиран тск от двеге захранващи напрежения е около 6 mA. Са-
мата настройка сс извършва при горно положение на плъзгача на Я6,
като съпротивлението на триМер-потемциометъра се променя, докато
ефективната стойност на изходното напрежение станс приблизително
равна на 2,5 V.
78
Oi раничавапето на общия коефициент иа; усилване на схемите от фиг
4.4 и 4.5 се постига за сметка на промяната на съпротмвлеиието в
отпущено състояние на обикковен или ценеров диод. И при двете
схеми се получава неизбежно малко изкрмвяване на формата на из
Фиг. 4.5.
Генератор с мост яа Робинзон—Вин за честота от 150 Hz до 1kHz и лабнлизиране
на амплитудата на изходното напрежение с сенерови диоди:
ОУ—тип 741 в двуреден корпус с 8 извода; Д] и $2 — цеиерови диоди за Uz= 3,3 — 5,6 V. Я 5 — за регулирике
на усилването; изход — с максимално напрежение от връх до връх. приблизително равно на 21/- (два пъти
напрежението на ценеровите диоди)
ходното напрежение (нелинейни изкривявания около 1 > 2 %), но те
имат голямото предимство, че при йромяна ка честотата не се на
блюдава изменение на амплитудата. Максималното изходно напре-
жение от връх до връх на схемите е приблизително равно на два пъти
отпушващото нанрежение на регулиращия елемент. Отпушващото
напрежение на диодите от фиг. 4.4 е 500mV, поради което макси-
малното изходно напрежение от връх до връх е само 1V. От друга
страна, последователното противопосочно евързване на ценерови
диоди за напрежение 5,6 V дава възможносч за получаване на мак-
симално изходно напрежение около 12 V.
Настройката на схемите оз фиг. 4.4 и 4.5 се извършва по следния
начин. Най-папрсд с потенциометъра за регулиране на усилвапето сс
постига стабилна работа на схемата с минималчи нелинейни изкри-
вявания. Променя се честотата в целия обхват и се про веря ва на-
личие! о на трептения. При необходимост (при липса на третения
за дадсна место за) се извършва донас тройка с потенциометъра за
регулиране на уенлването до получавапето на стабилни третения в
целия честотен обхват. Постоянство™ на амплитудата на изходното
напрежение при промяна на често/ата зависи от еднаквостта на съ-
яротивленията на потенциометра е R2 и R3 и за получаване на добри
резултати тези потенциомегри трябва да бъдат точни
С ладените на фиг. 4.3 — 4.5 стойкости на елементите се получава
79
честотен обхват от 15С Hz до 1,5 kHz. Възможна е промяна на обхвата
чрез използуване за С| и С2 на кондензатори с друг капацитет. Мак-
сималната честота на генериране на схемите (при малки нелинейни
изкривявания в изходното напрежение) е около 25 kHz, което се опре-
дели от крайната стойност на скоростта на нарастване на изходното
напрежение на ОУ тип 741.
Разгледаните схеми с мост на Робинзон—Вин могат да бъдат пре-
образувани по различии начини за получаване на определени пара-
метри. Например възможно е използуването им като генератори с
няколко фиксирани честоти. както и захранването им с един източник
на постоянно напрежение (вместо два).
Фиг. 4.6.
Генератор с мост на Робинзон—Вин за честота I kHz и едно постоянно захранващо
напрежение:
ОУ — тип 741 В двуреден корпус с 8 извода: Дд - за наезройка на чесгошта I kHa: Я5 — за даез ройка на изхолио
напрежение 2.5 V (ефективна стойност). Л — лампа с нажежаема нишка и напрежение 12 - 28 V н :ок пол
50mA
Като пример на фиг. 4.6 е показано преобразуването на схемата от
фиг. 4.Зе генератор с честота 1 kHz и захранване от един източник
на постоянно напрежение. Тук резисторите Я7 и Я8 образуват делител
на напрежение, потенциалът в средната точка на който е равен на
половината от захранвашото напрежение. Кондензаторът шунтира
Я8 по променлив ток, тъй като импедансът му е много по-малък от
съпротивлението на Я8. При липса на резистора Ял'и тример-потен-
циометъра Я4 честотата на възникналите трептения е малко под I
kHz. Паралелното евързване на и Я4 с Я2 Дава възможност за
точно получаване на честота 1 kHz. Когато кондензаторите С( и С2
нямат достатъчно малки производствени толеранси, може да се окаже
необходимо увеличаването или намаляването на съпротивлението на
М)
R, с цел получаване на честота на генериране, точно равна на 1 kHz.
И накрая на фиг. 4.7 е показано преобразуването на1 схемата от фиг.
4.5 за получаване на генератор на вибрато с честота 8 Hz. Мостът
на Робинзон—Вин се състои от резисторите R} и R2 и кондензаторите
Фиг. 4.7.
Генератор на вибраю с мест о га 8 Hz:
ОУ - тип 741 в лвуреисп корпус с « извода, Яу — за резулиране на изходното напрежение. Д\ и Дп ~ Неверова
диоди за t - s 4,3 - 5.6 V<
С| и С2, а ценеровите диоди Д{ и Д2 и делителят на напрежение
R, — R4 се използуват за ограничаване на амплитудата на изходното
напрежение. Съпротивлението на резистора R^ е малко по-голямо от
удвоеното съпротивление на Я4,с което се осигуряват стабилни треп-
тения при малки нелинейни изкривявания.
4.2.	ГЕНЕРАТОРИ НА ПРАВОЪГЬЛНО НАПРЕЖЕНИЕ
С ОУ могат да се реализират висококачествени нискочестотни ге-
нератори на правоъгълно напрежение чрез използуване на мултивиб-
ратора от фиг. 4.8я. Вижда се, че схемата съдържа два делителя на
изходното напрежение, който подават сигнал на иивертиращия и не-
инвертиращия вход на ОУ. Делителят, състоящ се от резисторите R2
и осигурява напрежението на неинвертиращия вход иа ОУ, докато
другият делител. образуван от резистора Rt и кондензатора Cj, по-
дава линейно изменящо се във времето напрежение на иивертиращия
вход. В действителност тук ОУ работи като регенеративен компа-
ратор на напрежения (или електронен ключ), който се задействува
при определено съотношение между потенциалите на двата входа.
За да се изясни действието на-основната. схема, най-напред трябва
да се предположи, че кондензаторът С\ първоначално е разреден и
изходното напрежение на ОУ току-що се е превключило в положи-
6 НО схеми с операционни усилватели
81
телното ниво на насищане. при което на двата делителя на напре-
жение се подава значителен положителен потенциал. При това по-
ложение чрез съпротивителния делител R2 - Ri на неинвертиращия
вход на ОУ се подава половината от ноложителното напрежение на
Фиг. 4.8.
й — оснонна схема на мула ивибратор; б - схема на мултивкбратор за честота от
500 Н? т 5 kHz;
ОУ — тин 709 или 741 в двурсдсн корпус с 8 мэмда:
— за промяна на честотата
насищане. Сыцсвременно кондензаторът С, започва да се зарежда
пре? резистора Я, от ноложителното а прежен ие на изхода на ОУ,
като напрежение? о му рапе но експонскцпален закон и се подава на
инвертиращия вход на ОУ. След определено време напрежението на
инвертиращия вход се приближава и евентуално надхвърля напре-
жение го на неинвертиращия вход, при което ОУ излиза от насигенсто
си състояние и изходното му напрежение започва да се прсменя към
отрицателно. При това положение посредством делителя Я; — Я3
напрежението на неинвертиращия вход на ОУ също става отрица
телно, докато потечциалът на инвертиращия вход остава почти по
Х2
стоянен поради наличието на заредения кондснзатор Ср В резултат
на това възниква регенеративен процес н изходното напрежение на
ОУ схокообразно достига отри на тел ното ниво на пасищаие.
След завършване на рсгенсративпия процес на неинвертиращия вход
на ОУ се подава половината от отрицазелното изходно напрежение
посредством делителя R2 — /?3 и кондензаторът С( закон на да се
зарежда в обратна посоха през Яр Тогава на иивертиращия вход на
ОУ сс прилага отрицателно експоненциално нарастващо напрежение.
Ако това напрежение стане малко по отрицателно от напрежението
на неинвертиращия вход, възнчхва нов регенеративен пронес и из-
ходното наг.режеяие на ОУ отново става положи гелно. По такъв
начин се осигурява безкрайно дълъг процес на зареждане на кондеи -
затора с определен поляритет и превключване за презареждане с
обратен поляритет. В резултат на това изходното напрежение на
схемата представлява правоъгълни импулси. а падът на напрежение
върху С| има прислизително формата на триъгьлни импулси.
Осповката схема на мул гивибратор има интерес ни парамстри. Про-
дължитслността на всеки от правоъгълните импулси на изходното
напрежение. а следователно и честотата на повторение на тези им-
пулси зависи о г времеконстантата на верига га R\ — Ct и от кое-
финиента на предаване на делителя R2 - &i- По такъв- начин чрез
промяна на стойността на кой и да е от тези четири елемента може
да се пост hi нс промяна па честотата на повторение. За реалиэкране
на генератор на правоъгълно напрежение с широк обхват на изме-
нение на честотата на повторение е достатъчно само един от еле-
менгте да ее направи -променлив. Освен гова честотата на нов го-
рение зависи самс от стойностите на споменазите четири елемента
и промените на захранващото напрежение не и влияят, т.е. стабил-
ност та на честотата е много добра.
Един вариант на схемата от фиг. 4.8а, при който се постига просто,
но ефикасно изменение на честотата на изходното правоъгълно на-
прежение в обхвата от 500 Hz до 5 kHz, е показан на фиг. 4.86. Тук
промяната на честотата се постига чрез изменение па коефнциента
на предаване на делителя на напрежение R2 — R$ — Я4. Този хое
фициенг, а следователно и честотата на повторение на изходните
импулси, се изменя 10 пъти. При необходимсст минималната честота
па генериране на схемата може да бьде каправена точно равна на
500 Hz чрез подбор на резистора Я, или чрез заменянето му с по-
следовагелио евързани резистор със съпротивление 47 к£2 и дютен-
циометър със съпротивление 100кП. Видоизменението на схемата е
показано на фиг. 4.9. Освен това на изхода е поставен потенциометър
със съпротивление 10 кО. с кой го се осыцествява плавно изменение
на амплитудата на изходното напрежение.
83
По-нататъшно подобрение на схемата от фиг. 4.9 с цел покриване
на обхвата от 2 Hz до 20 kHz в четири декади е показано на фиг.
4.10. Избирането на всеки от обхватите се постига чрез подходяще
превключване на времеопределящите кондензатори и резнстори. По-
Фиг. 4.9.
Подобрена схема на мултивибратор за честота от 500 Hz до 5 kHz-
ОУ — тип 709 или 741 в двуредем корпус с 8 извода:
— за промяна на честотата
Фиг. 4.10.
Схема на мултивибратор за честота на повторение от 2 Hz до 20 kHz, разделеии в-4
декади:
ОУ — тип 709 или 741 в двуреден корпус с 8 извод*;
Я| — за настройка на честота 2 Нс Яу — за настройка «а честота 20 Hz. Я5 — за настройка на честота 2<W Hz
Я7 — настройка на честота 2 kHz: Идо — за промяна на честотата
84
следователно с всеки от тези резистори е евързан тример-потенцио-
метър за точна настройка на минималната честота на дадения обхват,
която се получава при горно положение на плъзгача на потенцио-
метьра Яю („промяна на честотата"). По тъкав начин и за четирите
Фиг 4.11
Тонгенерагор с бутони.
<>\ 1ИИ 709 или 741  двуреден корпус с 8 извода
обхвата се постига добро съвпадение на честотата на изходното на-
прежение на генератора с деленията на неговата скала.
И накрая на фиг. 4.11 е показано използуването на основната схема
на мултивибратор за реализирането на тон-генератор с бутони. За
показаните стойкости на елементите схемата генерира честота
500 Hz при натискане на бутона К\, 670 Hz при натискане на К2 и
760 Hz при натискане на К3. Тези честоти могат да бъдат изменени
чрез промяна на съпротивленията на времезадаващите резистори.
Тон-генераторът може да се използува като основна схема в систе-
мите със звукова сигнализация, например при устройсгвата с дис-
танционно управление.
Трябва да се отбележи, че ОУ в схемите от фиг. 4.8 — 4.11 могат
да бъдат както тип 709, така и тип 741. Скоростта на нарастване на
изходното напрежение на ОУ тип 709 е по-голяма, което обуславя
изходното напрежение с форма, по-близка до правоъгълната. С ОУ
тип 741 се получава практически правоъгълна форма на изходното
напрежение при честоти до около 2 kHz, а с ОУ тип 709 — до около
20 kHz.
85
4.3.	ГЕНЕРАТОнИ СЬС СКЕЦИАЛНА ФОРМА НА ИЗХОДНОТО НАПРЕЖЕНИЕ
Напрежението върху времезадаващия кондензагор в основнаяа схема
от фиг. 4.8а има триъгьлна форма, докато на изхода на ОУ се по-
лучава правоъгьлно напрежение И дзете напрежения са симегрични.
тъй като скоростта на зареждане па кондевзагора (определима oi
времеконстантага на заря дна га верига) е една и сына в двезе п осоки
на зареждане. За получаване на несиметрично трнъгълно и правоъ-
гълно напрежение времеконстантите па зарядните вериги при по ло-
жится но и отрицатслно изходно напрежение трябва да бъда! раз
лични Това е направено в схемата от фиг. 4.12. Нейното изходно
напрежение представлява правоьгълни импулси, чиято честота на
повторение и коефициент на запълване могат да се регулират плавно
и независимо един от друг с помощта на два отделим потенцноме-
търа.
Фиг. 4.12.
Мулткьибратор с изменяша се честота на повторение и коефициент на запълване на
изхонните импулси:
ОУ — тип 709 или 741 в двуредсн корпус с 8 извода. Д\ и Д2 — силициевн диоди с обшо преднд значение. Я)
— за промяна на коефициента на запълване; Яд — за промяна на честотата. нетто»ен ooxeai -* 650 Hz — 6.5 kHz.
изменение на коефициента на запълване — от 9 до 90 %
Примянат а на коефициента на запълване се ост-'цсстнява с потен-
циометъра Я| и управляващм те диоди и Д> При положителни
импулси на изхода на ОУ кондензаторът Ct се зарежда през диода
Д] и частта от потенциометъра намираща се наляво от илъзгача.
При отрицателям изходни импулси зарежда него се осъшествява през
диода Д2 и частта от потенциометъра която е надяспо от плъз! ача.
По такъв начин се получава» различии времеконстанти на зарядните
Кб
вериги при положително и отрицателнс изходно напрежение и сле-
дователко коефициентът на запълване на изходните имнулси може
да се променя чрез движение на плъзгача на потенцисметъра R\. Тук
трябва да се отбележи, че сума га от двете времеконст анти е постоян-
на величина, поради което движението на плъзгача на Я( не оказва
забележимо влияние вьрху честотата на повторение на генерираните
имнулси. Тя се променя чрез Я4. На практика чрез Я9 се осъществява
промяна на коефинента на запълване между 9 и 90 %, която е съ-
нроводена с изменение на честотата на повторение с не повече от
5 %.
С ноказаните на фиг. 4.12 стойности на елементите се получава чес
тота на повторение приблизително в границите от 650 Hz до 6,5 kHz.
При необходимое! този обхват може да бъде измелен чрез подходящ
подбор на канацитета на Сн
Схемата от фиг. 4.12 може да се преобразува, както е показано на
Фиг. 4.13.
Генератор па триъл»лнс напрежепие с честота ка повторение 300 Hz и плавно изменение
на наклона на изходно го напрежение
ОУ — тип 709 или 741 в двуреден корпус с 8 извода.
Я| — за промяна на наклона; и Й2 ~ силициеви диоди с общо предназначение
фиг. 4.13, с цел получаването на генератор на триъгълко напрежение
с фиксирана честота (в случая 300 Hz) и плавно регулируем наклон.
Амплитудата на изходното напрежение е ограничена на около 1,7 V
от връх до връх посредством делителя на напрежение Я3 —Я4—/?5
Това е направено с цел осигуряватето на работа в линейния участък
на експоненциално изменящото се напрежение на кондензатора СА
Точното получаване на честота 300 Hz става с потенциометъра R4:
но чрез подходящ подбор на капанитега на Cj могат да се постигнат
и други честоти на генерираните трептения.
87
Стръмността (наклоны) на изходното триъгълно напрежение може
да се променя чрез потенпиомегьра R\. Периоды на повторение на
изходното напрежение е равен иа 3,33 ms, а наклоны на нарастващия
(на намаляващия) участък се регулира в приблизителните граници от
0,3 до 3 ms. Трябва да се отбележи, че изхЪдният импеданс на схемата
с голям, поради което пои наличие на нискоомен товар трябва да
се постави подходяще буферио стъпало, например неинвертиращ
усилвател с коефициент на усилване, равен на 1 (повторител на на-
прежение). *
Триъгълното напрежение в осповната схема на мултивибратор от
фи!. 4.&J се получава непосредсгвено върху времеэадавашмя кондеи-
затор Ср И тъй като този кондснзатор се зарежда по ексноненниален
закон, пол ученого напрежение се иэмсяя нелинейно във времето, като
нелинейността е право пропориионална на амплитудата на изходното
напрежение. Една много по-качествена схема за генериране на триъ-
гълио напрежение е показана на фиг. 4.14. Фрснтовете на триъгълно го
напрежение са напълно линейии, като освен това схемата осигурява
и правоъгълно изходно напрежение. Честотата на повторение на двете
изходни напрежения може да се промсня плавно между 100 и IU00 Hz,
но този обхват може да се прэмени чрез избор на друг калацигет
на коидензатора С( (отиошението на максимализма към минималната
честота на обхвата обаче се запазва равно на 10).
Фиг 4.14
Фу-Пгдионален генератор зг. правоъгълик импулси и триъгъчно напрежение с честота
от 100 Hz до 1 kHz:
ОУ1 — тип 74i I твтршеи «vp.iyc с 8 «зиода; ОУ2 — гиг 70» или 741 а двуреден корпус с 8 ииеш; ft, — за
Громила на честотата; «з - за иат1рс>ия ня fma( = I kHz; utxoi 1 — за рглж канрежетие; изг-х) 2 — за
irpaaofrbwo напреапниг
88
Схемата от.фиг. 4.14 се състои от две стъпала — интегратор (реали-
зиран с ОУ1) и диференциален компаратор (реализмран с ОУ2}. За
да се разберс дсйствието на схемата, се предполага. че първоначално
кондензаторът С| не е заредей и че изходното напрежение на ОУ2
е станало положително. При това положение на интегриращата ве-
рига Я3 — К4 — С| е подадено положително напрежение посредством
делителя Я| — /?2 и на изхода на ОУ! се получава отрицателно
напрежение, изменяйте се по линеен закон във времето. Това напре-
жёиие се подава на неинвертиращия вход на ОУ2 през резистора Я7.
Същевременно през резистора на неинвертиращия вход на ОУ2
се подава положително изходно напрежение на пасищане на ОУ2.
В действителност резисторите Я7 и Я8 образуват делнтел на напре-
жение, свързан между положмтелното напрежение на насищане в из-
хода на ОУ2 и изменящото се по линеен закон отрнпателно изходно
напрежение на ОУ1. В разглеждания момент от време амплитуда та
на отрицателното напрежение е малка и напрежението в общата точка
между резисторите Я7 и Я8 е положително Това положително на-
прежение се о казна приложено на неинвертиращия вход на ОУ 2 и
поради дсйствието на ОУ2 като кеинвертиращ постояннотоков усил-
вател без ООВ изходното напрежение на ОУ2 е положително (както
вече видяхме).
В пронеси на зареждане па кондепзатора С( амплитулата на отри-
цателното изходно напрежение на ОУ! нараетва, а напрежението в
точкага на евързване на резисторите Я7 и /?> става все по-малко
положително. Така в определен момент от времето напрежението на
неинвертиращия вход на ОУ2 става равно на 0 и ОУ2 престава да
бъде наситен. Изходното му напрежение намалява и това намалецо
напрежение през Я, се подава на неинвертиращия вход н-лОУ'2. Така
полусената положително обратна връзка предизвиква възнккването
на регенеративен нроцее и изходното напрежение на ОУ2 скоко-
образно се изменя до отрицателното напрежение на насищапе.
Получаването на огринателно изходно напрежение на ОУ2 означала,
че напрежението на интегриращата верига Я3 —	— С1 е вече с
обратен поляршет, което обуславя положително линейно изменящо
се във времето напрежение на изхода на ОУ/. Същевременно потен-
циялът в горния край на резистора R* със скок става равен на отри-
цателното напрежение на насишане на йзхода на ОУ2. В резултат на
това напрежението в гочката на евързване на резиесорите Я7 и /?*
се оказва отрицателно и ОУ2 се задържа я новою си наеитено съ-
стоянис.
Сега кондензаторът Ct започва се презарежда, в резултат на което
ноложителното изходно напряжение на ОУ! нараетва, а напреже-
ннею в точкага иа евързване на резисторите Я7 и Яв стам все по-
W
малко отрицагелно. Така в определен момен> от времето напреже-
ниею на неинвер!иращия вход на ОУ2 става равно на 0 и ОУ2 пре-
става да бъде наситен. Изходното му напрежение намалява и през
се подава на неинвертиращия вход на ОУ2. Получената по такъв
начин положителна обратна връзка предизвиква възникването на нов
регенеративен процес и изходното напрежение на ОУ2 скокообразно
се изменя до положителното напрежение на насищане. Така описа-
ният процес на зареждане на кондензатора и скокообразно изменение
на изходното напрежение на ОУ2 може да продължи безкрайно дълго
време.
Даденото описание на действието на схемата от фиь 4.14 показва,
че на изхода на ОУ! има триыълно нанрежение. чиято амплитуда
е линейна функция на времето. а на изхода на ОУ2 сс поДучават
правом ьлни импулси. Честотага на повторение на получените им-
нулси може да се променя от 100 до 1000 Hz посредством потен-
ниомегъра Я|. като максимална га чес гота сс получава при долно
положение на плъзгача. Обхватът на честотата на повторение може
да се промени (но отношението на максималната към минималната
честота се запазва равно на 10) чрез промяна на канацитега на кон-
дензатора С; Когато трябва да се получи чес юта на повторение над
2 kHz. необходимо е ОУ2 да бъде тип 709. Амплитудата на три-
ъгълното изходно напрежение се регулира с потенциометъра Rb и
максималната й стойност е около 11 V от връх до връх. Амплитудата
на правоъгълните изходни импулси може да се регулира с потенцио-
метъра Я|0 и максималната и стойност е около I6V ог връх до връх.
Фиг 4.15.
Доиь.|||Ц1е.1на схема за получаване на правомълни UMtiy.icH с peiy.ntpyeM коефициен)
на запътваие към функционалния тенора!op oi фит. 4. 14:
ОУ »мм 741 в iinpcicn Kopincv X имниа. /Ь м промяна па косфишичиа на мм». «ване.	»риъ» i.-Imo
напряжение о» и мни 6 на I о» ф»« 4 14. к/им 16 V (о» врьч .к»
90
Триыълною напрежение от схемата на фиг. 4.14 може да бьде пре-
образувано в синусоидално или в право'ьгьлни импулси с регулируем
коефициент на запълване чрез добавяне на допълнителни схеми. Схема
за получаване на правоъгълни импулси с регулируем коефициент на
запькванс с показана на фиг 4.15. Тук с ОУ е реализиран компаратор
на напрежения. на едини» вход на който се подава триыълното на-
прежение о( фис 4.14. а на дру(ия — постоянно положително или
отрицателно ианреженис от делителя с променлив коефициент на
предаване Л, - R, — /?,. Изходното напрежение на ОУ се измени
скокообразно of положи гелно в отрицателно напрежение на наси-
щане или обра1но вески пьт. когато триыьлното напрежение стане
с няколко миливолта но-малко или по-голямо о г опорното напре-
жение. подадено на неинвертиращия вход от плъзгача на потенцио-
мегьра R-_. Следователно чрез промяна ча опорного напрежение може
да се посгигнс промяна на състояниего на ОУ за всяка точка от
гриыълното напрежение. т. е. на изхода на ОУ да се получат пра-
воъгьлни импулси с регулируем коефициент на запълване.
Р.ХОЙ МА.
Фш. 4.16.
Допиши ic.nia схема ш водчавапс на синусоидално напрежение към функционалния
tcnepaiop oi фи« 4.14:
нт 741 и шурек'м корпус S ишода. м лас «ромка на синусоида «а: Д|	сндииисви диодн
с «ммно иредна ммченме:	i pitta i. mo напрежение oi и мод 6 на ОУ! «м фж. 4.14: h/\w> за симусоидадмо
напрежение 14 V (oi npt.x ip *p«-\>
91
На фиг. 4.16 е показана схема за синусоидално напрежение. В случая
триъгълното напрежение се подава на диодно-резисторна матрица
посредством делителя на напрежение с регулируем коефициент на при-
даване /?t — fa. Матрицата преобразува триъгълното напрежение в
почти синусоидално чрез автоматично намаляване на наклона на
триъгълното напрежение с увеличаване на неговата амплитуда. По-
лученото след матрицата напрежение се подава на неинвертиращ
постояннотоков усилвател с коефициент на усилване,равен на 2,2,чието
изходно напрежение (с максимална амплитуда 14 V от връх до връх)
от своя страна се подава на потенциометъра за регулиране на из-
ходното напрежение Я|7. Както се вижда от фиг. 4.16. формата на
изходното напрежение може да се. представи като получена от прави
линии с различен наклон (по четири за вески четвърт период) и е
почти синусоидална. Типичната стойност на нелинейните изкрйвя-
вания в изходното напрежение е около 2 %. Осигуряването на ми-
нимални нелинейни изкривявания се постига чрез потенциометъра Я,
при подаване на триъгълно напрежение от функционалния генератор
на фиг. 4.14.
O+9V
• -9V
Фиг. 4 17.
Генератор на тригълно напрежение и правоъгълни импулси с честота на повто)кние
от 100 до 1000 Hz и регулируем наклон на триъгълното напрежение (или регулируем
коефициент на запълване на правоъгьлните импулси):
ОУ1 — гип 741 в двуреден корпус с 8 извода: ОУ2 — »ин 709 или 741 в двуреден корпус с 8 ишрда: Я| - м
промина на чесгозата: Яд - за промяна на коефишкнза на запълване: Д| и Дз — силиииевн диоди с общо
предназначение. шсоО I  за зру^зълно напрежение. uixm> 2 — за правом ьлни имнулси
И накрая на фиг. 4.17 е показано преобразуването на схемата от фиг.
4.14 за получаване на генератор на триъгълно напрежение с регу-
лируем наклон и на пръвоъгьлни импулси с регулируем коефициент
на запълване. Двете схеми са подобии, като единствената разлика е.
че интегриращата верига на фиг. 4.17 съдържа два разделителни дио-
92
да Д\ и Д2 н потенциометъра Я4. Тези допълнителни елементи поз-
воляват независимо регулиране на времеконстантите на веригите за
зареждане и разреждане на кондензаТора С,. При положителни стой-
кости на генерираното напрежение кондензаторът С| се зарежда през
Я3. Д\ и частта от Я4 над плъзгача, а при отрицателни стойности на
генерираното напрежение зареждането се осъществява през Я3, Д2 и
частта от Я4 под плъзгача. По такъв начин чрез движение на плъзгача
на потенциометъра Я4 се постига промяна на отношението на про-
дължителностите на положителните и отрицателните склонове на
триъгълното напрежение, което от. своя страна означава промяна на
коефициент на запълване на получените правоъгълни импулси. При
това честотата на повторение почти не се променя, т.е. тя не зависи
от положението на плъзгача на Яр
4.4.	ТРИГЕРИ И ЧАКАЩИ МУЛТИВИБРАТОРИ
ОУ се използуват с успех за реализирането на тригери и чакащи
мултивибратори. Като пример на фиг. 4. 18 е показана схемата на
прост тригер, който с помощта на два бутона („Включване“ и „Из-
ключване") може да включва и изключва реле, електрическа лампа
или някакъв друг съпротивителен товар.
Фиг. 4.18.
Тригер с ръчно задействуване и реле на изхода:оу тип 741 > двурсмн корпус с в ювода
В тази схема ОУ работа като електронен ключ, като изходното му
напрежение може да бъде равно на положителното или отрицател-
ното напрежение на насищане. За да се изясни действието на схемата.
се предполага, че първоначално изходът на ОУ е наситен положи-
гелно и че бутоните Б{ и Б2 не са натиснати. При това положение
93
инвер гиращият вход на ОУ е евързан кьм маса през резистора
а на неинвертиращия вход се подава цялото положително изходно
нанрежение. В резултат на това състоянисто на ОУ е устойчиво, тран-
зисторът Т\ на емитерния повторител е наситен и релето е залей-
ствувано.
Ако бутонът £] се натисне за момент, на инвертиращия вход на ОУ
се подава положителното захранващо напрежение, поради което из-
ходното напрежение и неинвергиращият вход стават отрипателни
спрямо неинвертиращия. Тоза прели ишква прсвключванс на ОУ в
отрнцателно наситено съсгояние, запушване на транзистора 7\ и из-
ключване на релето. И тъй като о грицателното изходно напрежение
на ОУ се подава непосредствено на неинверт иращия вход, ОУ остава
в ковото си състояние независимо от това, дали бутонът Ь'| продъл-
жава да бъде натисиат или не.
Ако сега за момент се натисне бутонът на инвертиращия вход
на ОУ сс подава отрнцателно захранващо напрежение. В резултаг
на това неинвертиращият вход на ОУ става положителен по отно-
шение на инвертиращия вход м изходното напрежение на ОУ отново
става положително. Това предизвкква насищане на транзистора Т\
и задсйствуване на реле т о. От казапото става ясно, че краткотрайното
натискане на бутона води до задсйствуване на релето. а кратко-
трайното натискане на бутойа Ь'( — до неговото изключване.
Фж. 4.19.
Тршер с едно захранващо нанрежение и ре.к- на изхода:
ОУ «ми 741 в двуреден корпус с К изводд
Трябва да се отбележи. че в схемата от фиг. 4.18 са използувани две
захранващи напрежения (+6V и —6 V). Ако е необходимо, схемата
може да се прообразу ва за работа с едно захранващо напрежение от
12 V, както е показано на фш. 4.19. Тук резисгорите Я2 и образу ват
делител на напрежение, евързан между захранващия токоизточник и
маса. който осигурява на инвертиращия вход на ОУ опорно напре-
жение, равно на 6V.
94
И на края на фиг. 4.20 е показана принпипната схема на чакащ мул-
гивибратор с ръчно задействуване и реле на изхода. За да се изясни
дсйствието на схемата, се преднолага, че първоначално бутонът Ь,
не е натиснат и схемата е в чакащ режим. При това положение не-
инвертиращият вход на ОУ е свързан към маса посредством резис-
тора /?3, а на инвертиращия вход се подаза матке положително на-
прежепие от делителя Я1 — /?>. В резултат на това изходното па-
Чакащ му.нивибраюр € врсме на задежлвуване 10 s и реле на изхода:
ОУ uni 741 н (в\ре&*п xopuw v X |ввоы С| нс е c.ickip«vimich
прежение на ОУ е равно на отрицателното напрежение на насищане,
транзисторът Т\ е запушен и релето не е задействувано Същевре-
менно кондензаторът С| е зарсден в такава посока, че левият му
извод има с няколко волга по-висок потенциал ог дссния извод.
Ако бутонът Б\ се натисне за момент, осъществява се електрическа
връзка между инвертиращия вход на ОУ и отрицателното захранващо
напрежение. Позади нея инвертиращият вход веднага става отри-
цателен по отношение на неинвертиращия, изходното напрежение на
ОУ скокообразно се изменя до ноложителното напрежение на на-
сищане, транзисторы Т/ се насища и релето се задействува. Съще-
rjpeMeniio промината на изходното напрежение на ОУ от отрицателно
з положително се подава от кондензатора С| на неинвертиращия
вход, потенциалът на този вход става около + 10 V, поради което ОУ
остава в нового си положение и след отпускането на бутона Б-. Сега
започва бавно да се раэрежда през резистора и потенциалы
на неинвертиращия вход се стреми към 0. След определено време
потенциалът на неинБсртиращтгя вход става но-нмсък от потенциала
на инвертиращия вход (предполагаме. че бутонът Ь'( все още не е
натиснат), изходното' напрежение на ОУ със скок става равно на
95
отрицателното напрежение на насищане и релсто се изключва. С това
работният цпкъл па мултивибрзтора е завършен.
От казапото става ясно, че релето в схемата от фиг. 4 20 се задей-
ствува при краткотрайно натискане на бутона А( и се изключва след
изтичането на определено време. Това време е около 10 s за всеки
микрофарад от капацитега на С, при дадените стойности на елемен-
тите. Следователно при свьрзваието на кондензатор с капацктет 1
•pF (както е на схемата) релето е задействувако в продължение на
10 s. Трябва да се отбележи, че кондензаторът С| не меже да бъде
електролитен.
В схемитс от фиг. 4.18 — 4.20 може да бъде нзпилзувано каквото и
да е реле с работното напрежекис 12 V и съпротивление на намотката,
не ло-малко от 18012 Възможно е вместо реле да се евърже яруг
cbiipoiивителен товар,- например електрическа лампа.
Глава 5
20 СХЕМИ ЗА СИГНАЛИЗАЦИЯ И ЗВУКОВИ ГЕНЕРАТОРИ
ОУ могат да се използуват за реализиране на различии схеми за
звукова сигнализация и звуковн генератори. Тези схеми намират при-
ложение като генератори с морзов ключ, за сигнализация при отва-
ри ле на врата, в прости електромузккални инструменты., мстрономи,
за звукова сигнализация при дос, игане на водата в даден съд до
определено ниво, в системи със звукова сигнализация, задсйствувани
от светдинен лъч или промяна на температурата, в системи със зву-
кова сигнализация, задсйствувани от механични контакти, и т.н. Във
всички тези случаи ОУ могат да се използуват за оеигуряване. на
изходна мощност до няколко мили вата, ко с възможно реал итира него
на схеми с изходяща мощност до няколко вата чрез евързване на
допълнителни усилватели на мощност с транзисторы.
В тази глава са опнеани 20 нолезни практически схеми за звукова
сигнализация и звукови генератори. Вм всички схеми е изпалзуван ОУ
тип 741, като на всяка от схемшпе е дадено номерирането на изводите
за двуреден корпус с 8 извода.
ЭД
5.1.	ОСНОВЫА ГЕНЕРАТОРЫ А СХЕМА
На фиг. 5.1а е показана осковната схема на мултивибратор с пра-
зоъгълно напрежение, описан в глава 4. Тук ОУ се използува одно-
временно като компаратор на напрежение и регенеративен ключ.
Действието на схемата е следното.
|й, +Uec
Фиг. 5.1.
а — осилена схема на мултинибрстор б — оснэвна схема на генератор, залействуващ
се чрез промяна на съпротивление
Първопачално нека предположим, че ОУ се е нревключил и изхид-
ното му напрежение е стакало положително. При това положение
полояината от изходното напрежение в наситено состояние се подава
на неинвертиращия вход на ОУ посредством делителя на напрежение
R2 — /?3, а на инвертиращия вход е приложено експоненциално на
растващо напрежение от времезаряднага верига Л, — С;. Тъй каю
в този момент неиквертиращият вход е положителен по отношение
на инвертиращия, ОУ е в устойчиво състоячие. В процеса на зареж-
7 НФ схеми с операционки усалмтеги
97
дане на кондензатора Ct през резистора Я, напрежението на инвер-
тирашия вход на ОУ нараства по експоненциален закон и се стреми
към изходното напрежение в наситсно състояние.Когато напреже-
нието на инвертиращия вход стане малко по- положително от напре-
жението на неинвертиращия вход, ОУ престава да бьде наситен, С
излизане на ОУ от наситеното сьстояние обаче възниква регенера-
тивен прсцер и изходното напрежение със скок става равно на отри-
цателното на насишане.
След завтршването на регенеративная процес на неинвертиращия
вход на ОУ се подава половината от отрицателното напрежение на
насищане. посредством делителя R? — R3, а на инвертиращия вход
чрез веригата R. — С, сс прилага скспоненпиално нарастваию на-
прежение .в отрицателна посока. При това положение потенциалите
на двата входа на ОУ са такива, че изходното напрежение остава
равно на отрицателното нарежение на насищане. В процеса на пре-
зареждане на кондензатора С! напрежението на инвертиращия вход
става все по-от рицателно и когаго стойноетта му надхвърли с малко
отрицателното напрежение, приложено на неинвертиращия вход, въз-
никва отново регенеративен процес и изходното напрежение възста-
новява стойноетта си, съотвесгвуваща на положителното наситено
състояние. Описаният процес може да продължава безкрайно дълго
време.
От даденото описание става ясно, че изходното напрежение на схе-
мата от фиг. 5.1а предсгавлява правоъгълни импулси. чиято честота
на повторение завися от стойностизе на елементите R{. R,, R} и С(.
Трябва да сс отбележи, че честотата на повторение може да се рс-
гулира чрез промяна на стойноетта на кой и да е от тези елементи.
като грептенията се прекъеват при отстраняване на резистора /?г
Освен това е полезно да се припомни (вж. описанието на действието
на схемата), че състоянието на ОУ, т. е. поляритеты на неговото
изходно напрежение,се сменя на вески полупериод от изходното на-
нрежение, когатб напрежението на инвертиращия вход с малко над-
хвърли напрежението на неинвертиращия вход. От това следва, че
ако напрежението на инвертиращия вход не може да стане по-голямо
от напрежението на неинвертиращия вход, схемата няма да генерира.
Този прост факт се използува при реализирането на генератора, за-
действуващ се чрез промяна на съпротивление, от фиг. 5.16.
Схемата от фиг. 5.16 е сыдата, както схемата от фиг. 5 la, като само
паралелно на кондензатора С, е прибавен променливияз резистор Я4.
По такъв начин рсзисторитс /?j и RA образуват делится на напрежение,
който ограничава максималиста напрежение, към което се стреми
кондензаторът в процеса на зареждане. Следователно, ако съпротив-
лението на RA е по-малко от съпро гивленкето на напрежението
98
на инвсртиращия вход на ОУ кяма да може да надхвърли падре-
жението на неинвертиращия вход и трептенията ше се прекьснат. От
друга страна, при съпротивление на Я4. по-голямо от съпрстивле-
нието на /?|, импулси ще съществуват. Практически се оказва, че е
достатъчна промяна на съпротивлението на /?4 само с около 1 %, за
да се получи възникване или прекратяване на импулсите. Възможно
е /?4 да се замести с термистор или фоторезистор, с коею се получава
схема за сигнализация, много чувсзвителна към промени па темпе-
ратурата или осветлеността. По-кататък в тази глава са описани ни-
кои практически схеми от този тип.
5.2,	ГЕНЕРАТОРИ С МОРЗОВ КЛЮЧ
На фиг. 5.2п е показано използуванеiо на основната схема на мул-
тивибратор като генератор с морзов ключ. Тук морзовият ключ е
евързан послелователно с резистора Rh така че схемата генерира
само при натиснат ключ. Я| представлява тример-потскциометър,
движението на плъзгача на който позволява изменяне на честотата
на генерираните i решения о г 400 Hz до 4,4 kHz, т.е. всеки може да
избира височината на топа според собствснитс си предпочитания.
Изходът на ОУ е евързан през /?5 и С2 към малък високоговорител
с импеданс между 8 и 2551. Получената от високоговорителя изходна
мощпост е няколко миливолта, но за конкретното приложение тази
мощност обикноведо е достатъчна.
ым/изкл.
Фиг. 5.2.
а — схема на генератор с морзов ключ;
99
Захранването на схемата от фиг. 5.2а се осъществява с две батерии.
Възможно е използуването само на една батерия, което е направено
в схемата от фиг. 5.26. Тук резисторите R6 и Я7 образуват делител
Фиг. 5.2 б — генератор с морзов ключ и едно захранващо напрежение:
Оу _	74| в двуредов корпус с 8 извода, Я] — за промяна на «она. В Г — аисокаюворизсл с импеданс 8
- 25Я
на напрежение, чрез който от едната батерия (която може да бъде
какъвто и да е тип с напрежение между 9 и 18V) се получават двете
необходими за схемата постоянни захранващи напрежения.
5.3.	СХЕМИ ЗА СИГНАЛИЗАЦИЯ ПРИ ОТВАРЯНЕ НА ВРАТА
На фиг. 5.3 е показано използуването на основната схема на мул-
тивибратор за реализиране на проста схема за сигнализация при отва-
ряне на врати. В схемата са свързани три резистора за получаване
на три различии честоти на генериране, конто се избират с ключовете
К\ - К}. При показайите на схемата стойности на елементите се
получава честота .около 200 Hz при затваряне на ключа Кь около
440 Hz при затваряйе на и около 900 Hz при затваряне на К3.
Трябва да се отбележи, че тези честоти се различават помежду си с
около 1 октава, което позволява лесното различаване на отделните
тонове. Ключът К\ може да бъде свързан например при входната
врата на къщата, ключът К2 — на страничната врата и ключът К,
— на задната врата, което позволява лесно да се разбере на коя врата
звъни посетителят.
100
Изходната мощност на схемата от фиг. 5.3 е само няколко миливата,
което в някои случаи се оказва недостатъчно. Тогава изходната мощ-
ност трябва да сс увеличи до няколо дсссти от вага, което може да
се постигне чрез евързване между изхода на ОУ и високоговорителя
Фиг. 5,3.
Схема за сигнализация при отваряне ча врати:
ОУ - IИ| 1 741 в двуреден корпус с 8 и(вола ЗГ кисоко|оворн1ел с импеданс 8 - 25 О
на емитерен повторител със съставни транзистори (фиг 5.4). Тук
резисторы Rb и кондензаторът G обраэуваг верига за намаляване
на изходната мощност от високоговорителя в обхвата на високите
честоти, което подобрява стабилността на схемата. Трябва да се отбе-
Фи1. 5.4.
Схема за стнализация при отваряне на зрати с увеличена изходна мошнэст
СУ *ип 741 в двуреден корпус е X пквода: ВГ - високоговоригел с минимален импеданс 25 U
101
лежи, че е необходимо високоговорителят да има импеданс, не по-
малък от 25fl. Това граничение се определи от максималния ток,
който могат да осигурят транзисторите Т{ и Т2.
5.4.	СХЕМИ НА ЕЛЕКТРОМУЗИКАЛНИ ИНСТРУМЕНТИ
На фиг. 5.5 е показано използувапетэ на основната схема на мул-
тивибратор за реализиране на клавирен електромузикален инстру-
мент. В случая резисторнага схема за опредалянс на височината на
тоноветс се състои от 25 последователи© евързани резистора. Общата
точка между вески два съседни резистора от своя страна е евързана
с нискоомна пластинка (от мед или друг подходящ метал), която
може да бьде съединена с изхода на ОУ посредством подвижен кла-
виш. По такъв начин могат да се получават различии тонове чрез
натискане на съответните клавиши.
Фиг. 5.5.
Клавирен електромузикален инструмент:
ОУ - in., 741 в ДВ)Ю деи корпус с 8 извода. - за промяна на честотаза. ВГ - bh<.okoiоаоритеп с импеданс
102
Практически този прост електромузикален инструмент има 25 тона,
разположени в две октави — от ла в първаза дойна октава (честота
220 Hz) до ла в нървата горна октава (честота 880 Hz). Схемата съ-
държа и потенциометьр за промяна на честотата, който позэолява
чсстотният обхваз да се измсства в обласпа на високите честоти с
повече от една декада, т. е. получаванетэ на честоти от 220GHz до
8800 Hz. В табл 5.1 са дадени честотите, отговарящи на всяка кота,
и съпротивленията, необходима за получаване на тези честоти със
схемата от фиг. 5.5.
Таблица 5.1
Тоиоие, сынвегствуващите нм честоти и необходимнте секретив пения за. тяхното по-
лучдване  схемата от фиг. 5.5
Ок ।ава 1	Тон 2	Чес го । а, Hz 3	Общо съпротив- ление на резистор- ната верига, Q 4	Съпротивление на допъл н нтелно евързвания резис- тор, О	Практически реализация на до* пълнителноевързания резистор чрез комбинация от стандартни резистори 6
				5	
Първа долна	ла	220,000	20 109	1122	«23=1 кй+120 П
	ла диез	233,082	18 787	1062	«24=1 kft+62 П
	си	246.942	17 985	1002	«23 = 1 кй
Осковна	ДО	261,625	16 923	94о	«22“910 Й 1 36 Й
	до диез	277,183	15 977	891	«21=820 й + 68 й
	ре	293,665	15 086	840	/?2о:=82О 0 + 20 О
	ре диез	311,1'27	14 246	794	«19 = 680 Й-И20 й
	ми	329,628	13 452	750	Я,я = 750 Q
	фа	349,228	12 702	708	/?17=680 0+27 О
	фа диез	369,99»	11 994	669	Я|0 = 620 Q4 47 й
	СОЛ	391,995	11 225	630	«15=560 Й+68 Й
	СОЛ диез	415.305	10 595	594,6	«н=560 Й+33 й
103
	ла	440,000	10 004	561	— 560 О
	ла диез	466,164	9443.0	531	«12 = 510 П + 22 Я
	си	493.883	8912,3	501	Лц=470 <2+33 <2
Горна	до	523,251	8411,3	473	«10 = 470 <2
	ДО диез	554,365	7938,3	445.5	«9 = 390 <2+56 <2
	ре	587,330	7492,8	420.0	«„-390 <2 + 30 <2
	ре диез	622,254	7072.8	397.0	«7=360 П+36 <2
	ми	659,255	6675,8	375,0	«6 = ЗЗО П+47 <2
	фа	698.456	6300,8	354,0	«5 = 330 Я+22 О
	фа диез	739,989	5946,8	334,5	«4 = ззо а
	СОЛ	783,991	5612.3	315,0	«5 = 270 П <-47 <1
	СОЛ диез	830.609	5297,3	297,3	К2 = 270 П+27 Я
	ла	880.000	5000,0	5000,0	«1 = 10 kQ 1| (0 кЯ
Забележка Коефициентът на нарастване на честотата и намаляване на
съпротивлението (т. е. отношение! о на две съседни стойност
на aecTOiara и съпротивлението) е ранен на 1,0594681.
Сыцесгвуват различии начини за подобряване на схемата на елек
тромузикалния инструмент от фиг. 5.5. Един пример за такова подо-
бреиие е показан на фиг. 5.6, чияго изходна мощност е повишена до
няколко стотици миливата чрез евързване на усилвател на мощност
между изхода на ОУ и високоговорителя, реализиран като емитерен
повторител с транзистора с донълни гелна симетрия Освен това от
схемата се вижда начикът за осыцесгвяване на плавно рсгулиране на
силага на звука.
104
На фиг. 5 7 е показано допьлнително евързване към схемата на елек-
тромузикалния инструмент на схема за получаване на вибрато. Тук
с ОУ2 е реализирап генератор на синусоидално напрежение с мост
на Робинзон -Вин за чесгота 8Hz, като амплитудата му е стабк-
лизирана с два ценерови диода. Изходното напрежение на тези ге-
нератор служи за амплитудно модулиране (т. е за получаване на
вибрато) с честота 8 Hz на напрежението на основния генератор в
електромузикалния инструмент. Както се вижда, амплитудата на ви-
братото може да се регулира с потенциометъра /?35 = 10 к£2
-Т'ш. 5.6.
Схема на елск1ро.музи кален инструмент с повишена изходна мощност и плавно ре-
нулиране на сила!а на звука
ОУ иш 741 в двуреден корпус с X ишода Rjj-ta промяна на 4ec!oiaia./?29 промяна насилии на звука.
Й/	bitcoKOiовориtc । с милима ten иЛшечанс 25 12
Фш. $.7.
Елекгромузикален инструмент с bi радена схема за вибрато.
ОУ/ inn 741 в двуреден корпус <. X (ввода ОУ? «ин 741 в двуреден корпус с 8 мюода. /?27 - за промяна
на чесюима йзу 111 промяна на ch.iaia на }»ука, Й35 - та промяна па продължи1елпос1 ta на вибраюю.
ИГ BitcoKoioeopiHCH с минимален нмиечаш. 25 О Д| и Дт ценеровв диоди за нанрежение 4.7 V
105
5.5.	ЗВУКОВИ ИЗТОЧНИЦИ
Оскевната схема на мултивибратор може ла се използува за реали-
зирането на различии звукови изгочници. Като пример на фиг. 5 8
е показан звуков източник, управляван от свет лина, възникването на
Фи> 5.Х
Звуков източник. управляван със светлина:
03 <Hi| 741 в лв.рет.'п корпус е 8 сояада. ВГ - аисококоаорител с импеданс 8 — 25 О
генерации в който записи от ^ьпротивлението на свързания фото-
резист ор. Вместо фоторезистор може да се използува термистор, кое-
то преврыца схемата в звуков източник, чувствителен към промени
на температурит а (фиг. 5.9). Трябва да се от бележи. че в схемата от
Фиг. 5.9.
Звуков източник, чувствителен към промени на температурата. Предвидено е огра-
ничение на честотата и вьзможноС1 за плавною й изменение.
ОУ — гил 741 е двуреден корпус с 8 извода. ВГ — високо-х-воритсл с импеданс 8 — 25 Г}. Лу — за насвройкл
на честотата
фиг 5.9 пос.тедователно с термистора е евързан резисторы Яь който
ограничава максималната честота на генериране. Освен това се ось-
106
ществява плавно регулиране на честотата с потенциометъра /?ч. Из-
ползуваният в двете схеми фогорезитор или термистор може да бъде
от произволен тип със съпротивление в работния обхват между
500Q и 5MQ, което обуславя промяна на честотата на генериране
10000 пъти.
ФИ1 5.10
Схема на метроном с necroia от 0.5 до 5 Hz <30 до 300 удара в минуй):
(Л ши 741 » релен корпус с К (ввода Яд ы uactpoiiK.i на imh-iiihkuia netioia (vino у ыр на всеки 2 Ч
fit нисокоюаорше i с импеданс до 25 Q. ,/| и си ншиевн диоди <- общо нрелнашаченне
На фиг. 5.10 е показано използуването на основната схема на мул-
тивибратор като метроном с честота от 0,5 до 5 Hz (или 30 до 300
удара в минута), който осигурява всички видове темпо, използувани
в музиката — от ларго (40 удара в минута или честота 0,67 Hz) до
престо (250 удара в минута или честота Hz). Изходното напре-
жение на схемата представлява правоъгъ. ли импулси с коефицент на
запълване около 0,01, поради което цялата мощност на схемата се
отдава на високоговорителя за малка част от периода на повторение.
В резултат на това всеки изходен импулс се чува от високоговорителя
като двоен звук (двойно „щракване").
Честотата на генериране на схемата може да се регулира с потен-
циометъра Я5, като минималната й стойност се определя от съпро-
тивлението на резистора и е около 0.5 Hz.
И накрая на фиг. 5.11 е показано използуването на основната схема
на мултивибратор за даване на сигнал при достигане на вода до
определено ниво. В случая възникването на импулси се контролира
от резистора Л, със съпротивление 100 KQ, който се евързва към
мултивибратора с помощта на две метални сонди. Ако между двете
сонди се появи каквато и да е‘ течност с доста гъчно малко съпро-
тивление. възникват импулси с честота няколко стотици херца. Мак-
сималната честота на генериране (при накъсо свързани сонди) се опре-
107
деля от съпротивлението на резистора /?| и е около 400 Hz. Чрез
използуване на подходящи сонди може да се получи звукова сигна-
лизация при достигане на водата в някакъв басейн или резеовоар до
Фиг 5.11. Схема за сигнализация, задействуваша се при достигане на вода до опре-
делено ни во:
ОУ тип 741 в двуреден корпус с 8 извода. Bi внсокоговорител с импеданс до 25 £1
определено пиво, три наводнение в изба или сутеренно помещение,
когато върху сондите вали дъжд и т.н. В режим на покой схемата
консумира от всеки от захранващите токоизточници ток, по-малък
от 1 mA.
5.6.	СХЕМИ ЗА СИГНАЛИЗАЦИЯ. ЗАДЕЙСТВУВАНИ ОТ ТОПЛИНА ИЛИ СВЕТ-
ЛИНА
В началото на тази глава бе подчертано, че вьзникването на импулси
в основната схема на мулТивибрагора от фиг. 5. 1а може да сс управ-
лява чрез евързване на резистор паралелно на времезадаващия кон-
дензатор (вж фиг 5.16). На фиг. 5.12 е показано използуването на
управлявания със съпротивление мултивибратор за реализирането на
прецизна схема, задействувана от светлина, чийтс интензитет над-
хвърля прсдварително зададена стойност.
В тази схема като честотноопределящ резистор е използуван фото-
резистор на основата на кадмиев сулфид, а паралелно на конденза-
тора С, е евързан променливият резистор Яр Практически съпро-
тивлението на Л, се регулира така, че да се получи възникване на
импулси при достигане на ингензитета на светлинага до определено
ниво. При това положение съпротивлението на фоторезпетора е
по-малко от съпротивлението на Я, и потенциалът на инвертиращия
вход на ОУ може да стане по-голям от потенциала на неинверти-
ращия вход, което предизвиква вьзникването на импулсите. Когато
интензитетът на светлината намалее под прсдварително определена
108
стойност, съпротивлението на фоторезистора става по-голямо от съ-
противлението на Л,, потенциалът на иивертиращия вход на ОУ не
може да стане по-голям от потенциала на неинвертиращия вход и
Фиг. 5.12. Прсцизиа схема за сигнализация, задействувана от свсыипа:
ОУ - тип 741 в двуреден корпус с 8 извода. ВГ - високоговорител с импеданс до 25 Q, /?| има съпротивление.
равно на съпро1ивлениею на фоюреэисюра при нормално освеигение
импулсите спират. Чувствителността на схемата е толкова голяма,
че сигнализацията сс задействува при незабележими за човешкото
око промени в интензитета на светлината.
Схемата от фиг. 5.12 може да се преобразува в схема за сишализация
при настъпване на тъмнина, задейству ващг се при намаляваке на
интензитета на светлината под предварително зададена сгойносг.
Фиг. 5.13. Прецизка схема за сигнализация при затъмняване:
ОУ — тип 74! в двуреден корпус с X извода. BI — виеоксчоворител с импеданс до 25 О. има съпрогивлепие
равно на съпрО1Ивлениею на <|ю1орезистора при нормално осветление
Тона се постига чрез проста размяна на местата на резистора Rt и
фоторезистора, което е показано на фиг. 5.13. Схемата може да се
използува за даване на сигнализация при наличие на дим, като фо-
торезйсторът се освети от светлинен лъч със стабилен интензитет и
резиторът /?| се регулира при липса на дим така, че импулсите да
109
спрат Ако сега по пътя на светлинния лъч понадне дим (например
паради запалване на пигари) осветеността на фоторезистора нама-
лява и звуковата сигнализация се включва.
В схемите от фиг. 5.12 и 5.13 могат да се използуват каквито и да
са фогорсзистори на основата на кадмисв сулфид със съпротивление
при Прага на задейст вуване на схемата между 2кЯ и 2MQ. При
необходимост честота на звука може да се промени чрез изменение
на капацитета на кондензатора С( — увеличаването на този капацитет
води до намаляване на честотата и обратно.
Фиг. 5.14. Прецизна схема за сигнализация при увеличаване на температурата над
определена стойност:
ОУ — 1ии 741 в двуреден корпус с 8 чмзодд. R\ има съпротивление. равно на съпротивление! о на термистора
при нормалнд темпера!ура. ВГ - вмениoiоворител с импеданс 8-250
На фиг. 5.14 е показано преобразуването на схемата от фиг. 5.12 в
прецизна схема за сигнализация при увеличаване на температурата
над определена стойност, което се постига чрез проста замяна па
фоторезистора с термистор. По аналогичен начин може да се реали-
зира схема за сигнализация при намаляване на температурата под
определена стойност чрез замяна на фоторезистора от фиг. 5.13 с
термистор. И в двата случая термисторът трябва да бъде с отри-
цателен температурой косфицент и сопротивление при Прага на за-
действуване на схемата между 2 кО и 2MQ. Типът на термистора с
без значение.
Разгледаните прости схеми за сигнализация, задействувани от топ-
лива или светлина, могат да се прсобразуват по различии начини с
цел разширяванс на възможностиге им. Например изходната мощ-
ност може да се увеличи до няколко десети от вата чрез евързване
на усилвател на мощност между изхода на ОУ и високоговорителя,
както е показано на фиг. 5.15. Тя прсдставлява схема за сигнализация
при намаляване на температурата под определена стойност, Трябва
да се отбележи. че в двата случая е необходимо да се използува
високоговорител с импеданс, не по-малък от 25S1. което се определя
от максималния емитерсн ток на използуваните транзис^ори.
НО
Възможно е по-нататъшно изменение на схемите с цел захранване
с едно постоянно напрежение, което се постига чрез използуването
на делител на напрежение. Това са резисторите Я5 и R(, в схемата за
сигнализация при увеличаване на температурата над определена стой-
ност от фиг. 5.16.
При нужда разгледаните две изменения могат да се използуват едно-
временно, което е направено в схемата за сигнализация при охлаж-
дане (намаляване на температурата под определена стойност) от фиг.
5.17, захранвана от едно постоянно напрежение и притежаваща го-
Фиг' 5.15.
Схема за сигнализация с голяма изходна мошност. задействуваша се при намаляване
на icMiicpaiypara под определена стойност-
ОУ — >ип 741 в двуреден корпус с 8 и!вода. има сьпроs каление. равно на с wpoi паление to на (ермисдора Я/|
при норма ина 1смпсртура, ВГ bhcvkvi owopmc < с импеданс 8 — 250
Фиг. 5.16.
Схема за сигнализация при увеличаване на температурата над определена стойност.
захранвана от едно постоянно напрежение:
ОУ — тип 741 9 двуреден корпус с 8 извода: Я| има съпротивление. равно на съпротивление го на термисюра Яц
при мормална температура. ВГ — високоговорител с импеданс 8 — 25 Q
III
ляма изхэдна мощност. Тази схема може да сс използува в моторни
превозпи средства, като термисторът се монтира огвън и близо до
земя га и се дана сигнализация при опасное г от поледица.
Схема за сигнализация при охлаждане, захранвана oi един източник на постоянно
напрежение и притежаваша голяма изходна мощност:
ОУ — tun 741 в двуредел корпусе 8 итводд. Я| има съирогивление. равно на еьпро:неленис i о на «ермисюра
при пормална iCMiiepaiypa {темперагурата па охлаждане), ВГ — мисоко: опори: ел с мниима вен импеданс 25 £1
Схемите за сигнализация, задействувани от светлина или топлина и
използуващи единично или двойно захранване, могат освен звуковг
сигнализация да включват и pe.fe Това е показано на двете схем:
за сигнализация при охлаждане от фиг. 5.18 и 5.19. Конта ктите на
релето могат да се използуват за включване на устройства или ме-
хачизми за сигнализация като източници на светлина, нагреватели,
двигатели и т.н.
Принципът за задействуване на релето е твърде прост. Релето е евър-
зано като товар в колекторната верига на транзистора Т]„ който
работи като усилвател по схема с общ емитер. Паралелно на еми-
терния преход на транзистора е евързан резисторы R< със съпро-
тивление 180 Q, който от своя страна е евързан последователно във
веригата на положителното захранващо напрежение на ОУ. В режим
на покой (сигнализацията не е включена) ОУ консумира от зсеки от
захранващнте токоизточници ток, по-малък от 1 mA. Постсянният
ток от положителното захранващо напрежение (извод 7) на ОУ про-
сила през резистора К5, но полученият пад на напрежение не е до-
статъчен за отпушването на т ранзистора и релето не е задействувано.
Ог друга страна, при включване на сигнализацията токът, консу-
миран от всеки от захракващите токоизточници, нараства на около
20 mA и падът на напрежение върху предизвиква отпушването на
Т| и задействуване на релето. Това означава, че се осигурява авто-
112
датично задействуване на релето при влючване на звуковаза сигна-
зизация. след което по-голямата част от захранвашия ток на ОУ
зротича през отпущения емитерен преход на транзистора Т|. Кон-
Схема за звукова сигнализация при охлаждане с реле и двойно постояннотоково за-
хранване:
ОУ - пт 741 в двуреден корпус с 8 извода. Rf има сыгрогивленне, равно на сънро) ивлепнето на (ермисюра
Я/| при иормална температура Оемпературата на охлаждане). ВГ - bhcokoi оворител с минимален импеданс 25
£1; * - ₽ж текла
Фиг. 5.19.
Схема за звукова сигнализацация при охлаждане с реле и единично постояннотоково
захранване:
ОУ — тип 74J в двуреден корпус с 8 извода. Я| има съпротивление. равно на съпротивлението на термистора R(\
при нормадна температура (температура!а »ы охлаждане); ВГ - bhcokoiоворител с импеданс 8	25 О. ♦ вж
текста
8)10 схеми с операционки усилване чи
113
дензаторъг Су изглажда пулсациизе на колекторния ток на 7’( при
включена сигнализация, с което сс осигурява стабилно задействуваке
на релето.
В двете схеми може да се използува реле от произволен тип със
съпротивление на намотката над 180П и подходящи работно напре-
жение Съпротивлението на резистора трябва да бъде достатъчно
малко. за да нс се задействува релето в режим на покой и достатъчно
голямо за задействуването му при включение на звукова сигна ти-
рания. В повечезо случаи подходяща е стойноетта 1X0£1.
5.7.	СХГ.МА 1А СИГНАЛИЗАЦИЯ. ЗАДЕЙСТВУВАНА С КЛЮЧОВЕ
Накрая на тази глава ще бъде ралледано приложението ка основната
схема на мултивибратор с ОУ като основа при реализирането на
система за сигнализация със самозадържане (фиг. 5.20). Тя може да
се използува за сигнализация при влнзането на крадни ь къщи. ОУ
в схемата работи с едно захранващо напрежение. което е наложило
поставянето на делителя /?4 — /?5. Цялата схема на мултивибратора
е евързана паралелно на намотката на релето Р. което от своя страна
представлява колекторен товар на транзистора Г(. Този транзистор
е евързан като усилвател по схема с общ емитер и постоянного на-
прежение на базата му се осигурява от положителния полюс на за-
хранващия токоизточник през ключовете К\ — и резистора /?7.
Изходът на мултивибратора (който е и изход на ОУ} е евързан към
високоговорителя с минималке сънротивление 25П посредством
усилвателя на мощност, реализиран с гранзисторите Г2 и
Ту. Действието на схемата е следното.
В режим на покой (незадействувана сигнализация) ключовете —
К4 са отворени. При това положение на базата на транзистора Т[ не
се подава никакво напрежение и транзисторы е запушен. Колектор-
ният му ток е равен на нула, което означава, че и захранвашият ток
ка схемата на мултивибра гора с ОУ също е иула и сигнализацията
не е задействуаана. Консумиранияг от схемата ток в режим на покой
е равен на пренебрежимо мал кия обратен колекторен ток на тразис-
торите.
Пека един от ключовете К, — се затвори за момент. Тона означава,
че на базата на транзистора Т) се подава постоянно напрежение и
той сс насища. Насищането на транзистора води до ьключване на
релето Р и затваряванс на контакта му с което се самозадържа
във включено съетояние дори ако заз вореният ключ отново се отвори.
Същевременно насищането на транзистора Г] осигурява подаването
на захранващо напрежение на схемата на мултивибратора и от ви-
сокоговорителя се чува аларменият сигнал. От кэзаното става ясно,
114
че при моментно затваряне на едки от ключовсте К]' — К} сигна-
лизацнята се задействува и се самозадържа в това Си състояние. Из-
ключването на сигнализацията се извършва чрез отваряне на ключа
К4 („HjK.t").
Фгп. 5 20.
Схема ш синылкапия сьс сьмошдьржанс
<П ши 741 и mypv ten корни* с И и инна Я/ внсокоюнортг i с мммима ки импеданс 25 Q. Д силиииев
нюн общо нрс нм шдчсИис. * вж кн-м
Практически онисаната схема може да се използува за сигнализация
при влизанезо на крал пи в кт.щи чрез реализиране на К\ — К, като
микроключета или като контакта, поставени на пода и задсйствуващи
се при настьпване. Микроключегата могат да се включат при отва-
ряке на врата или прозорец, а коктакгизе се затварят при стъпваие
върху черта, килим и т.н. При желание може да се постава реле с
повече конгакти, конто ла включват допълнктелни схеми,като алар-
мени звънци със забанено задействуване. светлинна сигнализация и
г. н. Релето може да бъде от произволен тип с минимално съпро-
тивление на намогката 180 Й и работ но напрежение, равно на за-
храпващото напрежение на схемата. Това захранващо напрежение
може да бъде между 9 и 18 V Диодът Д, евързан паралелно на на-
мотката на релезо, предпазва схемата от нацреженията с обратен
поляритет, конто се получават при включване и изключаване на ре-
лето.
115
Глава 6
20 КЛЮЧОВИ СХЕМИ С РЕЛЕТА
ОУ могат да се използувач и за- реализирането на различии много
прецизни к.тючови схеми с рслста, в конто релето задействуъа други
схеми със своите контакта В тези приложения се включват прецизни
схеми, задейсгвуващи се от повишаване или спадане на дадена тем-
пература под определена граница, от светлина, от вода или пара, от
примени на постоянно или променливо напрежение в зацадени гра-
ници или от звук, както и схеми на релета за време и сензорни
ключове.
В тази последпа глава на книгата са описали 20 полезни и с широко
приложение ключови схеми с ОУ и релета. Във всички схеми се из-
ползува интегралният ОУ тип 74!, като номерирането на изводите
му е дадено за двуреден корпус с 8 изводи.
6.1,	ПРЕЦИЗНИ ТЕМПЕРАТУР!-ЮЧУ ВСТВИТЕЛНИ КЛЮЧОВИ СХЕМИ
На фш. 6.1. е показано използуването на ОУ за реализиранего на
прецизна ключова схема с реле, задействунаща се при охлаждане, т.е
намаляване на температурата под определена граница. В схемата се
Фиг. 6.1.
Прецизна ключова схема, залействуваща се при охлаждане (намаляване на темнера-
турата под определена стойност):
ОУ — тип 741 в двуреден корпус с 8 извода. Р — реле с работно напрежение 12 V и минимално съпро швление
на намотказа 180 £1
използуват два делителя на напрежение. Първияг — резисторите Я2
и R$, осигурява стабилно опорно напрежение, а втопият — резисторът
Д1 и термисгорът Rlt с променяй, се коефициент на предаване, дава
зависимо от температурата напрежение. В действитслност двата де-
лителя образу ват Уитстонов мост, изходното напрежение на който
116
се подава между инвертиращия и неинвертиращия вход на ОУ От
своя страна ОУ е евързан по схема на диференциален усилвател (или
компаратор), като изходното му напрежение е равно на положител-
ното напрежение на насищане, когато потенциалът на инвертиращия
вход е с нхколко десеги от мил иволга пр-малък от потенциала на
неинвертиращия вход, и на отрицателното напрежение на насищане
при потенциал на инвертиращия вход с няколко десети от миливолта
по-голям от потенциала на неинвертиращия вход. Изходното напре-
жение на ОУ се подава на усилвател по схема с общ емитер (тран-
зистора Т|), чийто колекторен товар е релето Р. При положително
напрежение на насищане на изхода на ОУ транзисторьт е запушен,
а при отрицателно напрежение на насищане — отпущен.
Използуваният в схемата термистор е с отрицателен темнерагурен
коефициент, т.е. съпротивлението му намалява с увеличаване на тем-
пературата и обратно. Практически с тример-потенциометъра
/?1 мостът Rl-R2- Ry- Rt] се уравновееява при температура, много
близка до температурата иа закействуване на схемата. При това рав-
новесно положение на моста напрежението между двата входа на ОУ
е равно на нула. С нарастване на температурата над стойноетта, при
която трябва да се получи задействуване, мостът сс разбалапсирва
в такава посока, че инвертиращият вход на ОУ става отрицателен
по отношение на неинвертиращия вход, изходното напрежение на ОУ
достига полежигелното напрежение на насищане, транзисторьт 7] е
запушен и релето не е заденет вувано. С намаляване на температурата
под стойноетта на задействуване разбалансирването на моста с в
обратна посока. при което инвертиращият вход на ОУ става поло
жителей по отношение на неинвертиращия вход, на изхода на ОУ се
получава отрицателното напрежение на насищане, транзисторьт 7}
се отпушва и релето се включва. О г казаното става ясно, че релето
се включва, когато температурата намалее под прсдварително за-
дадена стойност .
Действието па схемата може да се напрази точно обратпото, т. е
реле го да се включва, когато температ урата превиши предварително
зададена стойност, чрез проста размяна на местата на резистора
и термистора /^(фиг. 6.2a). Сыцият резултат може да се лостигне.
като вместо Л] и Rrl се разменят местата на свьрзиане на инверти-
ращия и неинвертиращия вход на ОУ към схемата (фиг. 6.26).
Трябва да се отбе.тежат две сыцествени особенссти на схемите от
фиг. 6.1. и 6.2. Първата е, че превключването на съсгоянието на всяка
от схемите става съвсем близо до равновесного състояние на моста,
което не зависи от постоянното захранващо напрежение В резултат
на това точността на задействуване на схемите не завпеи от захраи-
ващото нанрежение.
117
Вгората особенос г е, че изходното напрежение на ОУ се превкючва
о г положителнага в огрицателната стойност на насищане (или обрат-
но) при промяна на диференциалното входно напрежение само с ня-
колко десеги от миливолта. И тъй като напреженията на двата входа
Фиг. 6.2
а прецизна ключова схема, задсйсзвуваща се при пожар (увеличяван; на гемпера-
। ура га над определена стойкое О;
Г> - вариант на схемата за задействуване при пожар’
ОУ !ин 741 в двуреден корпус с В извода. Р реле с работе напрежение 12 V и минимадно съпротивление
•м намотката 1X0 О
на ОУ са около 6V при балансиран моет, изменение в стойноетитс
им от няколко десети от мипиволта е равно на о1носително изменение
код 0,01%, а то от своя страна се нредизвиква от подобно относи-
 елно изменение в кое и да е от съпротивленията на моста Следо-
вателно схемите имат много голяма чувствителност към примени на
съпротивлението на термистора Rlt т.е. към времени на температу-
рата. Практически двете схеми се задействуват при промяна на тем-
пера гурат а под 0,05 С (за стайна температура)
Разгледаните две схеми могат да се задействуват при новишаване на
температурата над определена I раниц-а или при нейиото понижаване
под друга граница. Тези две действия могат да бъдат извьршвани
Н8
от една схема с двойно захранващо напрежение. показана на фиг.6.3.
Тук лявата част на схемата (задействува ща се при понижаване на
температурата под определена стойност) е реализирана на основа i а
на схемата на фиг.6.1.. а дяег.ата част (задействуваща се при поаи
Фи1. 6.3.
Комбинирани ключова схема с два незавиеими изхода. задейстуваша се при увс.ш-
чаване на icMiiepaiypaia над определена сюйнос! и при намалявансю й под apyia
с гой нос i:
СМ I и ОЗ.' пиг 741 в лв>реден корпус с X ишодд. Я| м н.цдроика на напрежение!о на иннерг прашия вх<> 
на С?Л /. равно на полошимы 01 ыхранвищок’ напрежение. Яз ia per шраме на долмам гранична lexniepaixp*'
Я5 »а peiу 1нране на t opnata ipainiMiia teMuepatyp.ua. Р| и /Ч ре кча с рабопю шшрежение 12 V и мшшма «по
сьноро!пиление на намоийиа 1Х(> Q
шаване на температурата над друга определена стойност) — на осно-
вата на схемата от фиг.6.26 В цвете половини се използува един и
сыци температурно чувствигелсн делител на напрежение Ri — Rfl но
горната и долната стойност на температурата. при конто схемата се
задействува. могат да се регулират независимо една от друга. На
стройката на тези стойности се извършьа по следния начин.
Плъзгачитс на потенциометрите R2 и R3 се поставят в средно по-
ложение, а термисторът Я() — при ,.нормална“ температура (тя е
равна на средноарит метичната стойност на долната и горната гра-
ница на температурата. при конто схемата се задействува). след което
с тример-погенциометьра Я| падьт на напрежение върху R,t се прави
приблизително равен на половината от захранвагцото напрежение.
След това термисторът се поставя при долната гранитна температура
и с потенциометъра /?2 се включва релето Pt. И на края термисторы
се поставя при горна га гранична гемпература и чрез потенциометъра
/?з се включва релето Р2. с което настройката е завършена и схемата
е готова за работа.
В схсмиге от фиг. 6.1 — 6.3 се използуват термистори от произволен
тип с отрицателен температурен коефипент и съпротивление при гра
ничните температуры между 900£1 и 9kQ
При реализирането на някои температурно чувегвителни схеми се
119
оказва, че не може да се памери подходящ термистор или. с други
думи, намиращите се на пазара термистори не могат да се използуват.
Например при ниски стойкости на долната гранична температура
загряването нд термистора поради протичащия през него ток пре-1
дизвиква намаляване на точността на задействуване на схемата. В
гакива случаи се препоръчва използуването на обикновен силиниев
диод вместо термистор, както е показрно на схемата от фиг. 6.4.
Когато през обикновен силициев диод протича ток в права посока
Фиг 6.4.
Ключова схема, задействуваша се при увеличаване на температурит над определена
стойност. Използува се силициев диод като температурно чувствителен слемеш:
OS >ин 741 а двуреден корпус с « итода. Ят - р«улирапе на leMiiepaiypuia. J\ сплицис» ли<Ы с оошо
<1ре.иы'1ычеине. Р - pc-ic с рабоою напрежение 12 V и минималпо cMiponin кине 11.1 намотай IKO U
or няколко милиампера. пады на напрежение върху диода е около
0,6 V. Точната стойност на напрежението в права посока зависи от
температурата, като преходът в действителност притежава отрица-
телен температурен коефицент, приблизително равен на —2 mV/ С.
Този температурен коефицент е характерен за всички силициеви дио-
ди, което определя и възможността за използуването им като тем-
пературно чувствителен елемент. При ток през диода 1 mA разсей-
ваната върху него мощност е само 0,6 mW, поради което ефектът на
самозагряване е пренебрежимо малък. Това предлага някои предим-
ства (в сравнение с използуването на термистори) в обхвата на ни-
ските температури.
Принципът на действие на схемата от фиг. 6.4 е твърде прост. За-
хранващият токоизточник и резисторът Rt осигуряват такъв ток през
ценеровия диод Д3, че той работи в областта си на стабилизация и
напрежението върху него е равно на 5,6V. Това стабилизирано на-
прежение посредством резистора създава постоянен ток през си-
лициевия диод Д\. както и регулируемо опорно напрежение посред-
ством делителя	Следователно напрежението на неинвер-
тиращия вход на ОУ е температурно зависимо, а на инвертиращия
вход се подава постоянно опорно напрежение. В резултат на това
120
чрез регулиране на стойността на опорния потенциал посредством
Я, постоянного напрежение върху диода е възможно да бъде ком-
пенсирано и да се получи само температурно зависимо дифсрен-
циално напрежение между инвертиращия и неинвертиращия вход на
ОУ.
Нека предположим, че потенниометьрът R, е регулиран така, че при
желаната температура на задействуване напрежениезо между двата
входа на ОУ е равно на нула При по висока температура напреже-
нието в права пос эка на диода Д\ намалява, потенциалът на не-
инвертиращия вход на ОУ става ло-нисък от потенциала на инвер-
тиращия вход и на изхода на ОУ се получава отрицателно напрежение
на насищане При това положение транзисторът Г, се насища и релето
Р се включва. От дру>а страна, при намаляване на температурата
под желания праг на заденетвуване потенциалът на неинвертиращия
вход на ОУ става по-голям ог потенциала на инвертиращия вход и
на изхода на ОУ се получава положително напрежение на насишаке
В резултат на това транзисторът Tt ее запушва и релето се изключва.
От казано го става ясно, чс релето в схемата ог фиг. 6.4 се включва
само когато темперазурата превиши предварително зададена стой-
носз. Практически точное! та на задсйствуване на схемата с по-добра
Фш. 6.5.
Диференциална iCMiiepatypuo чувс1ви!елна ключова схема:
ОГ ин 741 в днупедел корпус с И иию.ы. и .Ъ килтжви диоди с обшо иредид жичеиис. f pent с
paoouio наорижсиие 12 V и нттмално сы>ро1и«.'ил|ие на идмогкада ISO 01 Ry — ja уравиоэесиьапи
от 0,5 "С (т. е разликача между реалчата температура, при която
релето се задейезвува, и желаната температура на задействуване е
по-малка ст 0,5 °C), а работният темиературеи обхват с между —50 и
-г 120 С. Като температурно чувствителен елемент Дх може да се
използува какъвто и да е силициев .диод с общо предназначение.
Възможно е и обратно действие на схемата, т. е. включване на реле го
при намаляване на темпера i урата под определена стойност чрез раз-
мяна на мсстата на вклю.чване на двата входа на ОУ към схемата.
121
На фиг. 6.5 е показано използуването каю температурно чувстви-
гелни елементи на двойка силициеви диоди в диференциална ключова
схема, която сс задействува само когато температурата на диода Д2
стане по-голяма ст температурата на диода Д; независимо от аб-
солютнее стоимости на тези температуры. Дсйетвието на схемата
е следною.
Диодите Д, и Д2 са силициеви диоди с общо предназначение и се
използуват като температурно чувствителни елементи. През диода
Д\ протича постоянен ток от захранвашия токоизточник през резис-
торите Я3, Я; и /?4. Постоянният ток на диода Д2 тече от токоиз-
зочника през резисторите Я3, R2 и Я4. Отношение! о на стойностите
на тези два тока може да се регулира в определены гранили с по-
тенцкометъра R3. при което падовете на напрежение върху двата
диода трябва да се изравнят и напрежението между входовете на ОУ
да бьде равно на 0, когато температурата на диодите е една и сына.
Нека предположим че описаното изравняване на напреженията върху
диодите е напривено. Ако ceia температурата и на двата диода ее
увеличи с IG С. падовете на напрежение върху диодите ще намалеяг
с по 20mV и разликага между тези напрежения отново ще бъде 0.
Следовагелно еднаквите изменения на температурата на двата диода
нс оказват влияние върху схемата. Нека отново предположим, че
температ урата на диода Д2 е станала с I С по-нискаот температурат а
на диода Д(. При това положение гтапрсжснисто върху Д2 ще бъде
с 2 mV по-голямо от напрежението върху Ду и нсинвертиращият вход
на ОУ ще стане положителен по отношение на инвертиращия вход.
В резултат на това изходното напрежение на ОУ става равно на
положителното напрежение на насищане, транзисторьт 1\ се зэпушва
и релето се изключва. И накрая нека предположим, че температурата
на диода Д2 е станала с 1 С по-висока от температурата на диода
Дх. Това означава, че напрежението на Д2 ще стане с 2mV по-малко
от напрежението върху неинвертиращият вход на ОУ ще бъде
отрицателен по отношение на инвертиращия вход и на изхода на ОУ
ще се получи отрицателното напрежение на насищане. В резултат на
тоза транзисторьт Т\ ще се насити и релето ще се включи От ка-
заното става ясно, че релето се включва само когато температурата
на диода Д2 сгане по-голяма от температурата на диода Д, (или
когато температурата на диода Д{ стане по-ниска от температурата
на диода Д2).
В даденото обяснение на дейсгвието на схемата бе допуснато, че
плъзгачът на погенциометъра г?3 е поставен в положение, при което
напреженията върху диодите Д. и Д2 са равни, когато двата диода
са тсоставени при еднакви температури. В резултат на това релето
се включва, когато температурата на диода Д2 стане с няколко десети
122
oi ipa;iyea по-юляма от температурата на Д\. На практика Л, може
да сс pciyjinpa гака, че при нормална околна icMineparypa напре-
жение! о вьрху диода Дг да бъде с няколко миливолт’а по-голямо от
напрежение!о вьрху диода Д{ R гози случай релето тце се включи,
koi аю темпера iypara на Д, стане с определен!! градуса по-голяма
oi ieMiiepaiypaia на Д}. Големината на разликата в температурите,
при коию ее получава включване на релето, може да се променя чрез
потенциометъра Я3 ог 0 до около 10 С. Това разширява приложе-
ния! а па схемата . Настройката може да се извърши, като диодът
Д2 се постави при температура, различаваша се с желапите градуси
от температурата на и чрез внимателпо движение на плъзгача на
по!ен1!иомстъра Я3 се постигне включване на релето
6.2.	КЛЮЧОВИ ( ХЕМИ. МДЕЙСТВУВАИИ ОТ СВЕТЛИНА
Прсцизните температурно чувечвителни ключови схеми от фиг. 6.1
6.3 moi а! да сс прсобразуват в ключеви схеми. задействувани от
свс!лина чрез замяна на 1ермисторитс с фоторезистори. На фиг. 6.6
е показана основната ключева схема, задейсгвувана от светлина, ре-
лею в конто сс вклю«ва. Koiaro интензитегы на светлината превиши
предвари 1СЛ1Ю зададена стойност.
Фи| 6.6
Прсиитш! к.чочова схема, задейсгвувана ог светлина.
О\ тип 741 в шуредсн корпус с X ичюда. Я| има с ьи рот ивление. равно на сьнрснивленнЛо на фоюрешсюра
при нормално осветление, Р реле с рабопю напрежение 12 V и мииимално сънро(ивление на нимопсаы
1X0 Q
Използуваният фоторсзистор (камо и фоторезисторите в схемите от
фш. 6.7	6.9) има малко съпроiивление при освегяване и голямо
сьнро!ивление на тъмно. В резулкн па това. когато фоюрезисторът
не с ocBciCH. погенциалът на ипвер нтращия вход на ОУ е по-нисък
oi потенциала на неинвертиращия вход, на изхода на ОУ се получава
положи ic.iiio напрежение на насините. гранзисторът Т, е запушен
123
и релсго не е включено От друга страна, при ссвс|явянсто на фо-
торезистора съпротивлението му наМалява. на изхода на ОУ се по-
лучава отрицателно напрежение на насищане. транзисгорът 7] се
насища и релето се включва Прают на задсйствуванс на схемата.
Фиг. 6.7.
Самозадържаща се ключова схема, задейшвуваша сс при намаляване на ингензи1С1а
на свеишната под определена с го й нос i:
ОУ — 1 ни 741 в двуреден корпус с 8 имюда. има сьирогивление. равно на сьнро1ив.1сниею на фо1оре$ис1ора
при нормалио освещение. Р реле с работ но напрежение 12 V и минимално сыфотивленне на намека ш
L2
т е. ин гензитетът на свегдииича, при койю сс получава включванс
на релето, се рсгулира с тример-иотенциометьра Rt.
Схемата може да действува по обратен начин, т.е. да включва релето
при намаляване на интекзитета на светлината под определено ниво
чрез размяна на местата на тримср-погснциомегъра /?( и фоюрсзис-
тора, както е показано на фиг. 6.7. Освен това схема га е направена
със самозадържане чрез евързване на един нормално отворен кон-
такт на релето между кслекгора и емитера на трапзисюра Tt. като
при затварянето му след пьрвоначалното задействупане на схемата
се осъществява непосредет вено евързване на релето към захранващия
токоизточник. Изключванего на схемата може да се извърши чрез
увеличаване на интензитета на светлината над прага на задействуване
и прекъеване на постояннотоковето захранване на намотката на ре-
лето.
Ключовата схема, задействуваща се при намаляване на интензитета
на светлината под определено ниво, може да се преобразува в схема
с електронно самозадържане, както е показано на фиг. 6.К Трябва
да се отбележи, че в този случай долният край на фоторезистора с
свързан към маса посредством резистора /?6 и намогкага на релето.
При нормални условия, когато интензитетът на светлината е нал
прдга на заденет вуване, релето е изключено и потенциалът на ин-
вертиращия вход на ОУ се определя от делителя на напрежение
Я|— фоторезистор — /?6 — намотка на релето. След включването
124
на релето върху неговата намотка чрез паситения транзистор 7} се
прилага напрежение 12V, което през пезистора Rt и боторезистора
се подава на инвертиращия ехид на ОУ. В резултат на това на изхода
на ОУ се поддьржа отрицателното напрежение на насищане и тран-
Фиг. 6.8.
Ключова схема с елехтронно самозадържане, задействуваша се при намаляване на
интензитета на светлината под определена стойност:
ОУ — inn 741 в двуреден корпус с К извода. Я} има cuipoiявление, равно на съпротивление»о на фозорезисюра
при нормали»» осве1ление. Г реле с работе нанрежение 12V и минималке сънрогивление на намо1ка<а
180 О
зисгорът Tt и релето оставит във включено состояние. Изключвакето
па релето може да се извърши чрез-увеличаване на интензитета на
светлината над нивото на задействуване и прекъеване за момент на
захоанвапюто напрежение. Кондензаторът Ct се използува -за подоб-
ряване на стабилността на схемата и намаляване на влиянието на
краткотрайни примени в интензитета на светлината.
Чрез заместване на термистора от фиг. 6.3 с фоторезистор може да
сс реализира комбипирана ключова схема, която да се задействува
при увеличаване на интензитета на светлината над определена стой-
ност и при намаляваието му под друга стойност. Възможно е сьщо
и преобразувапе на схемата така, че да се осъществи включване само
на едно реле при посочените изменения на интензи1ета на светлината
(над горната стойност на задействуване и под долната стойност на
задействуване) — фиг. 6.9 Тук ОУ! работи като ключова схема,
задействувана от намаляване на интензитета на светлината под опре-
делена стойност, а ОУ2 — като ключова схема, задействувана от
увеличаване на интензитета над дру«а стойкост. Изходите на двата
ОУ са евързани към релето посредством диодите Д; и Д2 и тран-
зистора Г|. Поедназначението на диодите е да осигурят включване
на релето само когато на изхода на сьответния ОУ се получи отри-
цателното напрежение на насищане Настройката на схемата от фиг
6.9 се извършва по следния начин.
125
Най-напред плъзгачцтс на потенциометриие и се поставят при-
близително в средне положение, а фоторезисторът — при нормален
интензитет на светлината С тример-потенииометъра Я, падът на
напрежение върху фоторезистора се прави приблизително равен на
Комбипирапа x.iiomobu сехма с едпо захранващо напрежение. задейсгв}ваща се при
}иеличаване па ишензитега на свеп-шпага над определена стойност и при намаляването
му под дру«а сюйност:
ОЛ / и О\2 пш 741 в шуре.кж корпус с X ияюди Я| м наем ройка па напряжением) на инвер 1ираншя вход
на O.V/. равно на ну. юн и nas a oi шхранвашою напряжение, cbiipoi ивлениеiо на R\ |рябва да бьде равно на
ci.npomn lenuen* на фоюре'икюра при нормално освещение. /?т	1,1 peiy.iHpaiie на «а действу ване jo на >ьмжк
R\ м peiy.inpatte на талей*. м»у ване<о на свеч до; Р реле с рабопю напрежение 12 V и мпнималло сьпротивление
на намоткаia 180 Q. Л| и .Ь силиниеви июли с общо пре ннивачеяие
Ф>Н. 6.9.
половината от захранващоз о напрежение. След това плъзгачът на
потенциометъра Я? се придвижва до крах му, евързан с маса, а плъз-
тчът на Я2 - до евързването му с положителното захранващо на-
прежение и се проверява дали релето е изключено. Интензитетът на
светлината вьрху фоторезистора се намалява до долното ниво на
задействуване и чрез движение на плъзгача на погенциометъра Я2 се
включва релето. Увеличава се леко интензитетът на светлината и се
паблюдава дали релето ще изключи Накрая интензитетът се уве-
личава до горното ниво на задействуване и чрез R3 се осъщсствява
задействуване на релето. С това настройката е завършена и схемата
с готова за работа.
В схемите от фиг. 6.6 — 5.9 могат да се използуват произвелни
фоторезистори на основага на кадмиев сулфид със съпротивление ог
0,9 до 900 кй за желания интензитет на светлината за задействуване
на схемата.
126
6.3.	КЛЮЧОВИ СХЕМИ. ЗАДЕЙСТВУВАНИ ОТ ВОДА ИЛИ ПАРА
На фиг. 6.10 е показано използуването на ОУ за реализиране на
ключова схема с реле, задействуваща се от вода или пара. ОУ отново
се използува като компаратор и на инвертиращия му вход се подава
Фиг 6.Ю.
Ключова схема, залействувана or вода или пара:
ОУ inn 741 в .турелей корку.. с X ишша. I’ реле с рвбопю напрежение 12 V и минимакно iMipoi ив некие
на намо1К4<а ISO Q
постоянно Спорно напрежение от делителя R^ - R4. а на неинвер-
тиращия вход — изменящо се напрежение от делителя, образуван ot
резистора R| и съпротивлението между двете сонди. Когато верига!а
между сондите е прекъсната, на неинвертиращия вход на ОУ се по-
дава почти цялото захранващо напрежение и релето е изключено. От
друга страна, при съпротивление между сондите под 10 МП потен-
циалът на неинвертиращия вход става по-малък от потенциала на
инвертиращия вход, транзисторът Т\ се насища и релето се включва.
От казаното става ясно, че релето се включва при съпротивление
между двете сонди под 10 МП.
Водата и водните пари имат сравнително малко съпротивление. По-
ради това при едновременното създаване на контакт на вода или
пара с двете сонди се осъществява задействуване на релето, т.е. на-
лице е ключова схема, задействуваща се oi вода или пара. Схема га
може да намери редица приложения в промишлеността и бита. Тя
може да се използува за даване на звукова сигнализация при попадане
на дъждовна вода между двете сонди, при наводнение в охранявано
помещение, при достигане на водата в резервоар или басейн до пред-
варително определено ниво или при излизане на пара от носа на
чайника," когато водата в него заври. При нужда чувствителността
на схемата може да бъде намалена чрез увеличаване на съпротив-
лението на R[, тъй като то определя максималното съпротивление
между сондите, при което схемата се задействува.
127
6.4.	КЛЮЧОВИ СХЕМИ, 1АДЕЙС1ВУВА1ЦИ СЕ ОТ НАПРЕЖЕНИЕ
ОУ могат да се използуват и за реализиране на лрецизни ключочи
схеми, задействуващи се при увсличаването на дадемо постоянно или
променливо напрежение над определена стойност или нри намаля-
ването му под тази стойност. Като пример на фиг. 6.11 е показана
прекизна ключова схема, задействуваща се при увеличаване иа кон-
тролираното постоянно входно напрежение над 5V.
Фиг. 6.11.
11]>ецизка ключова схема, задействуваша се при увеличаване на контролираното по-
стоянно входно напрежение над г-редваригелно задалена стойност, не по-малка от
5 V:
ОУ tun 741 в двуреден корпус с 8 извода: Я 2 -- за itaci ройка на нанрежениею на неинвер>иращия вход на ОУ.
равно на 5 V; Р — реле с работо нанрежение 12 V и минималпо сьпротивление ISO О
Действисто на схемата е твърде просто. От ценеровия диод Д2 чрез
делителя R2 — на пеинзертиращия вход на ОУ се подава постоянно
опорно напрежение 5V, а контролираното напрежение Свх сс подава
между инвертиращия вход и маса посредством резистора Резис-
торы R6 е с производствен толеранс +1 % и е евързан между ин-
вертиращия вход и маса. По съшсство действкето на схемата се за-
ключава в това, че при напрежение между инвертиращия вход на ОУ
и маса по-малко от опорното напрежение 5V релето е изключеко и
се включва, когато при увеличаване на LBX тази стойност бъде над-
х върлена.
Съпротивлението между инвертиращия вход на ОУ и маса е 10 И?,
а резисторът Rx с евързан между това съпротивление и {7ВХ. Това
позволява съпротивлениего на Rx да бъде начислено по такьв начин,
че напрежението на инвертиращия вход на ОУ да достигне опорното
напрежение 5V при производна, предаварптелно зададена стойкост
на UBX (не по-малка от 5V), Формулата за опрсделяпе на Rx е Rx
— UM. 2kQ/V — 10 k£2. Например при Свх = 50 V се получава
= 50.2 — 10 = 90kQ При £/вх = 5V се получава Rx = 0.
Схемата от фиг. 6.11 е много чуветвителпа и има пренебрежимо ма-
128
лък хистерезис. Освен това леспо може да се посгигне точност на
задсйсзвуванетс 0,5 % За повишаване па тази точност трябва да сс
осигури стабилизация па напрежението върху ценеровия дйсд или той
да се згхранва от източник на ток.
Схемата от фиг. 6.11 може да се преобразува така, че да се задей-
ствува при намаляване на входното напрежение под предварително
зададсна стойност. Това се постига чрез просто размеияке на местата
на евързване на инвертиращия и неинвертиращия вход на ОУ към
схема га, което е показано на фиг. 6.12. В тази схема е направено и
Фиг. 6.12.
Прецизна ключова схема, задействуваща се ири намаляване на контролираното по-
стоянно входно напрежение под предварително зададсна стойност, не по-малка от 5
V:
ОУ — тип 741 а ..ау редей корпуе с 8 изаота. Р? — за настройка на напряжение.о на неинверираиия вход кТОЛ
равно па 5 V: Р - реле с пабогно напрежение 12 V и мннямално еъиротив.зепие 180 О
Ключова схема с двойно постояннотоково захранване, задействуваща се при увели-
чаване на контролираното постоянно входно напрежение над предварително зададсна
стойност оз 10 mV до 5V:
ОУ - тин 741 в двуреден корпус с 8 извода, /?з — за регулиране иа напрежението на задействуване, Р — реле
с работно напрежение 18 V н минимално сопротивление на намотката 270 £2
9 110 схеми с операционки усилватели
129
допълкително стабилизиране на опорното напрежение от ценеровия
диод. Трябва да се отбележи, <te точпата стойност на опоряото на-
прежение 5V в схемите от фиг. 6.11 и 6.12 се нагласява с пемощта
на потенциометъра Я2, а точността на задействуване на схемите за-
виси от произволе сиените толеранси на резисторите Rx и R6. При
нссбходимост от постигане на голяма точност на задействуване Rx
и Я,, трябва да бъдат точни жични резистори.
На фиг. 6.13 е показано прсобразуване на схемата от фиг. 6.J 1 за
реализиране на ключова схема, задействуваща се при увеличаване на
контролираното входно напрежение над прсдварително зададена
стойност в обхвата между IQinV и 5V. В случая контролираното
входно напрежение се подава непосредствено на инвертиращия вход
на ОУ, а на неинвертиращия му вход се прилага регулируемо опорно
напрежение. Това напрежение трябва да бъде равно на напрежението,
при което схемата ще се задействува. Трябва да сс отбележи, че
схемата има двойно захранване, което осигурява правилно'постоян-
нотоково захранване на О У.
Фй1. 6.14.
Ключова схема с единично иостояннотоково захранване, задейст «уваща се нри уве-
ли чаване на гон гролираното постоянно входно напрежение над предварите.чпе зада-
деиа стойност от 10 mV до 5V:
О У - тип 741 в двурелен корпус с 8 изводи; Я3 — за регулиране «а напрежението на задействуване; Р — реле
с работ«о напрежение от 12 до 18 V и мииммално сълротнвлснне на намотката 220 Q
На фи1. 6 14 с показано прсобразуване на схемата от фиг. 6.13 с нел
осигуряването ка поетояннотоково захранване от един гокоизточник.
В случая ценеровият диод Д2 е за напрежение 6,8 V, като токът през
него се осигурява от захранващкя токоизгочник през резистора /?ь
Трябва да се отбележи, че точка!а на евързване на резистора Я| и
ценеровия диод Дг се използува като „маса“ на входното напрежение.
В резултат на това напрежението на неинвертиращия вход на ОУ
спрями тази маса е положително и равно на 6,8 V, а напрежението
на инвертиращия вход на ОУ спрямо маса е отрицзтелно и може да
130
бъде между 5.2 и 1 i,2 V. Така се осигурява кормално постояннотоково
захранване на ОУ независимо от използуването на един захранващ
токоизточник
Разгледаните дотук четири ключови схеми се задействуват само от
постоянно напрежение. Тези основни схеми могат да се преобразуват
за задействуване от променливи напрежения чрез ирибавяне на под-
ходящ токоизправител и изглаждащ филтър, кои го преобразуват нро-
менливото напрежение в постоянно преди нодавансто му на основ-
ни те схеми.
а)
б)
Фиг. 6.15.
Прецизни ключови схеми, задействуващи се при достигане на контролираното про-
мен ливо входно напрежение до предварително зададена стойност:
а — при мадхвърляке на зададена!а стойкое), б — при намаляване под зададената стойност.
ОУ — тип 741 в двуреден корпус с 8 извода, Д\ и ~ детекторни германиеви диоди с обшо предназначение;
Р — реле с работно напрежение 12 V и минимално съпротивление на намотката 180 О; вход — за променливо
напрежение
На фиг. 6.15а с показана практичс-ска прецизна ключова схема, за-
действуваща се, когато сфективназа стойност на синусоидалното
зходно напрежение падхвьрли 2,5 V. В случая променливотоковият
сигнал най-напред сс преобразува в постояннотоков от токоизпра-
131
вител с удвояване на напрежението и изглаждащ филтър (елементите
Сь Дь Д2. С2 и Л2) Полученото постоянно напряжение се подава
на иивертиращия вход на ОУ посредством резистора Я2 От друга
страна, между неинвертиращия вход ОУ и маса е подадсно опорно
напрежение 5,6 V от цснсровия диод Д4 Действието на схемата се
състои във включване на релето, когато постоянного напрежение на
иивертиращия вход на ОУ стане по-голямо от 5,6 V.
Схемата може да се направи да действува обратно, т. е. да осигурява
включване на релето при намаляване на входното напрежение под
предварително зададена стойност чрез размяна на местата на евър-
зване на двата входа на ОУ към схемата (фиг. 6.156).
Трябва да се огбележи, че входният импеданс на схемитс от фиг. 6.15
при Ял. = 0 е около 15Ш. при което за задействуване на релето е
необходимо входно напрежение с сфектиьна стойност 2,5 V. Следо-
вателпо при поставянето на се образува делител на напрежение
от него и входния импеданс на самата схема, който делител позволява
задействуване на схемата при производна стойност Свх на входното
напрежение, по-голяма от 2,5 V. При това положение съпротивле-
ннето на R, се изчислява по формулата Rx = UM 6kQ/V — 15
Ю
6.5	ДРУГИ КЛЮЧОВЙ СХЕМИ
ОУ могат да се използуват за рсализирането на много чу ветвите л ни
ключови схеми, задействуващи се, когато входното променливо на-
пряжение надхвър ли предварително зададена стойност Един от въз-
можните методи за реализация е използуванетс на ОУ като промен-
ливотоков усилвател без ООВ и изправяне на усиленото променливо
напрежение. Полученото постоянно напрежение се използува за за-
действуване на постояннотокова ключооа схема с гранзистори и реле.
За задействуванетс на подобен тип схеми са неебходими променливи
напрежения само от порядъка на няколко миливслта. Възможно е
чрез подходяще преобразуване на схемите да се осигури задейству-
ване само от напрежение с определена честота или от напрежения с
чеетоти в определен обхват.
Като пример на фиг. 6.16 е показано прилагането на тази идея за
реализацията на сензорна ключова схема, задействуваща се от брум
с честота 50 Hz. Брумът се получаза в човешкотото тяло по капа-
цит ивен път от разсеяните електромагнитни полета с мрежова честота
и се прилага на сензорната пластинка при докосванею й. Оттам през
резистора Я2 брумът се подава на иивертиращия вход па ОУ и се
усилва. Полученият изходен сигнал (па извод 6 на ОУ) се изправя
132
и изглажда от диода Д\ и кондензатора С’|. казо получено! о по-
стоянно напрежение се подава на релето посредством транзистора
К
Трябва да се отоележи, че токоизправителят. транзисторът и реле го
в тази схема са свързани галванично с изхода на ОУ, което палата
ФИ1. 6.16.
Сензорна ключова схема с реле.
ОУ — »ип 741 в двуреден корпус с К извода. Яд — за нулиране па посюянното изходно напряжение на О УЛ}
- >ерманиев диод с общо предназначение; Р — реле с рабозно напрежение 12 V м минимално сьирошвление на
наможа ia 180 Q
поставянето на схема за нулиране на постоянного изходно напре-
жение на ОУ Практически плъзгачът на потенциометъра А4 се по-
ставя в такова положение, чс при липса на входен сигнал (сснзорната
пластинка не е докоснага) постоянното изходно напрежение на ОУ
да бъде малко по-малко от положителното напрежение на насищане.
При това положение на базата на транзистора Tt посредством диода
Д\ и резистора Я5 се подава малко отрицателно напрежение спрямо
емитера, което не е достатъчно за насишането на Т\ и включването
на релето. Следователно при подаване на променливотоков сигнал
на инвертиращия вход на ОУ положителните полупериоди на този
сигнал ще създадат достатъчно отрицателно напрежение на изхода
на ОУ, което ще насити транзистора Т\ и релето ще се включи.
Чувствителност! а на схемата е много голяма поради юлемия кое-
фйциент на усилване на ОУ без ООВ. При правилно регул Иране на
постоянното изходно напрежение на ОУ може да се осыцествн включ-
ение на релето при входни сигнали със средноквадратична стойност
под I mV.
Сензорната пластинка от фиг. 6.16 представлява обикновен метален
диск с диаметър няколко сантиметра. Трябва да се отбележи, че за
правилката работа на схемата е необходимо обшият й проводник да
133
бъде заземен. Оснен това сигурно действие се получава само в уме-
рена близост до проводници или инсталации от елекгрическага мре-
жа Настройката на схемата се извършва, ка го най напрел чрез движе-
ние на плъзгача на потенциомегъра /?4 (за нулиране па постоянного
Фиг 6 17.
Ключова схема с реле, задсйствуьа||а от звуков сигнал:
ОУ — «ип 741 в двуреден корпус с 8 извода. Я4 — за нулиране на постоянного изходно нанрежение на ОУ, Д\
- 1ерманиев диод с обою предназначение, Р — реле с работно напрежение 12 V и минммално съпротивление на
намотката 180 Q
изходно напрежение на ОУ) се постига включване на релето, след
което плъзгачът сс врьща малко в обратна посока до изключването
му, Проверява се дали при докосвапе на сензорната пластинка релето
се включва. С това настройката е извършена и схемата е готова за
работа
На фи1 6.17 е показано пресбразуването на разтледаната схема с цел
осигуряване на задействуванего на релето от човешки глас. Схемите
от фиг. 6.16 и 6.17 си приличат, като основната разлика се състои
в това, че ОУ е евързан по схема на неинвертиращ променливотоков
усилвател с коефициент на усилване, равен па 100. и честотна лета,
ограничена до по ниските честоти на звуковия обхват. Типичната
чувствителност на схемата е 5 mV (среднеквадратична стойност) за
честоти в обхвата от 50 Hz до 2 kHz и 10 mV за честоти в обхвата
от 50 Hz до 4,5 kHz. •
Настройката на схемата от фиг. 6.17 започва с регулиране на до
включване на релето, след което плъзгачът се връща малко назад до
изключване на релето. При това положение, ако на входа са подаде
сигнал с честота 1 kHz и напрежение около 5 mV, релето трябва да
се включи. При желание схемата може да се задействува от звуков
сигнал, като на входа се поставп микрофон с предусилвател, дават
необходимото изходно напрежение от 5 mV.
И накрая на фиг. 6.18 е показано пре образу ва него на схемата от фиг.
134
6.17 за реализацията на ключова схема с реле, задействуваща се от
напрежение с честота 1 kHz. За целта във веригата на ООВ на не-
ннвертиращия усилвател е евързан двоен Т-мост. Настройката на
схема га се изв ьршьа по същия начин как го на схемата от фиг. 6.17.
Фиг. 6.18.
Ключом схема с реле, «действу вана от напрежение с честота 1kHz:
ОУ - гип 74t в двуреден корпус с 8 извода; — за нулиранс на постоянного изходно напрежение на ОУ; Д|
— 1ермаяиев диод с общо предназначение; Р — реле с работно напрежение 12 V и ммннмално съпротивление на
намотката 1®0 О
Включванегс на релето се осъществява от входен сигнал с сфективна
стойност 5 mV и честота 1 kHz, като широчината на лентата на про-
пускав на усилвателя с около 5 % от средната честрта, т.е. около
50 Hz. За да се запази тази тясна лента, е необходимо ефективната
стойност на входного напрежение да не надхвърля 10mV. тъй като
широчината на лентата на пропускане зависи от амплитудата на вход-
ния сигнал.
6.6. РЕЛЕТА ЗА ВРЕМЕ
На края на последната глава на книгата ще Ьъдат разглсдани две
схеми на релета за време (па фиг. 6.!9 и 6.20), на изхода на конто
има електромеханично реле. Схема га от фиг. 6.19 представлява реле
за нреме. което включва елсктромеханичяото реле на своя изхол
135
100 s след затваряне на ключа Kv При схемата от фиг. 6.20 електро-
механичното реле се включва веднага след затварянето на ключа
и се изключва автоматично след 100 s.
Схемата от фиг. 6.19 действува по следния начин.Непосредствено след
Фиг. 6.19.
Реле за време, което включва електромеханичното реле на изхода съС> закъснение
100s:
оу 1НИ 741 в двуреден корпус с 8 инюда. - сидиииев диод с общо предиалычеиие. /' реле с работа
пипрежснис 12 V и минимално cuipoiивдеиие на намо1ка>а 180 12
Фиг. 6.20.
Реле за време. задействувашо се с бутон и изключвашо електромеханичното реле на
своя изход след определено време:
ОУ - гип 741 в двуреден корпус с 8 изводи J2\ — сияициеа диод с обшо предназначение. Р - реле с работе
напрежение 12 V и минимално съпроявление на uauoiKaia 180 12
затваряне на ключа К{ кондензаторът С, е изцяло разреден, поради
което в този момент инвертиращият вход на ОУ се оказва свързан
към маса и потенциалът на неинвертиращия вход е положителен по-
ради наличието на делителя R2 — Я3. При това положение изходът
на ОУ се насища (изходното напрежение е приблизително равно на
захранващото), транзисторът 7\ е запушен и електромеханичното
реле Р е изключено. Кондензаторът С| започва да се зарежда по
136
скспсненциален закон през резистора /?| и затворения ключ След
прсдварително определено го време от около 100 s потенциалы на
инвертиращия вход на ОУ става по-положителен от потенциала па
неинвертиращия вход, напрежението на изхода на ОУ става по-малко
от положителното нанрежение на насищане, транзисторы 7\ се на-
сища и електромеханичнстэ реле Р се включва. С тона действисто
на схемата завършва.
Получено! о от схемата на фиг. 6.19 закъснение е около 1 s за вески
микрофарад от капацитета на кондензатора С|, което означава, че
при дадзиия на схемата калацитет сс получава време на закъснение
около 100s. При желание това време може да се нанрави регулируемо
плавно «рез заместване на резистора /?, с потенциометър със съпро-
тивление 1 МП. Диодът Д| служи за бързо разреждане на кондсп-
затора С] през нискоомнитс резистори Я2 и R3 след отварянето на
ключа С това се постига бързо възстаковяване на изходното
състояние на схемата.
Схемата от фиг. 6.19 може да се направи да действува по обратен
начин, те. да се осъществи автоматично изключване на електроме-
ханичното реле след изтичане на определеното време, чрез просто
разменяне на местата на евързване на инвертиращия и неинверти-
ращия вход на ОУ към схемата. Това е показано иа фиг. 6.20. На
схемата е даден и начинът за задействуване чрез краткотрайно на-
тискане на един бутон (в случая Д), Това се постига, като паралелно
на бутона е евързан един нормално отворен контакт на електроме-
ханичното реле Р. Въкцгните товари могат да се включват чрезгдо-
пълнителните контакты на това реле. Възможно е ностояннотоковото
захранване на товарите да се осъществява и от захранващия токоиз-
точник на самата схема, като те се евържат след бутопа и контакта
на релето.
Използуваните в схемите от фиг. 6.19 и 6.20 електромеханички релста
могат да бъдат от произволен тип с рабогно напрежение 12 V и ми-
нимално съпротивление на намотката 180П.
I.V
ПРИЛОЖЕНИЕ /
ПАРАМЕТРИ НА ИЗПОЛЗУВАНИТЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВИ
ПРИ БОРИ*’
Диодът IN4001 е силициев изправителен диод с максимално обратно
напрежение иКт,1Х - 50 V. максимален ток в права посоха -
1 А.максимално постоянно напрежение в права посока Uf.„MX = 1,6 V
и максимален обратен ток 1ц„шх 30-цА.
Полевият транзистор 2N3819 е с PN преход и N канал. Максимално
допустимото напрежение между 1ейта и сорса е VCSnwx = 25 V. Токът
на дрейна IDS3, който се получава при UGS = 0. е в граииците между
2 и 20mA, а стръмността на транзистора е между 2 и 6,5mS.
Осиовните параметри на операционните усилватели тип 709 и 741 са
дадени в гл. I.
Таблица П.1.1
Биполярви транзистор»
Транзистор Параметър	, 		 1	2N37O2 2	2N37O4 3	2NW54	2N3O55
			4	5
Максимално допустимо напрежение колектор база ^евгмх. v	40	50	90	1и0
Максимално допустимо напрежение емитер- база ^'тйтах, V	5	5	5	5
Максимален колекторен гок /<~та,> А	0,2	С,«	2	15
Статичен коефициент на предаване по ток	60-330	90- 330	25-100	20—70
в схема с общ емитер Л21Е	при	при	При	при
	/г=5СтА7г=50тА/с=0,5 А /с=4 А			
Честота на предаване /г, MHz	100	100	1	0,2
Максиматаа разсейиана мощност ₽стгх> W	0,36	0,36	25	115
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
РАСПОЛОЖЕНИЕ НА ИЗВОДИТЕ НА ИЗПОЛЗУВАНИТЕ ПО-
ЛУПРОВОДНИКОВИ ПРИБОРИ
Биполярна
транзистора
„2N37O2
u 2N3704
2N38I9
Биполярна
транзистора
2N3O54(kcpnycTO-66)
и 2N 3055(ксрпус ТО- 3)
Фш. П.2.1.
Разположенне на изводиte на използуваните |ранзистори
ПРИЛОЖЕНИЕ .1
ПРИБЛИЗИТЕЛНИ ЕКВИВАЛЕНТИ НА ИЗПОЛЗУВАНИТЕ ПО-
ЛУПРОВОДНИКОВИ ПРИБОРИ И ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ”
Вместо диода 1N4001 може да се използува българският силициев
диод КД2001 или съветският Д242Б. Полевият транзистор 2N3819 би
могъл да се замести със съвегския КПЗОЗИ. Операционите усилватели
тип 709 и 741 се замес i ват сьответио с българските 1У0709С и
1У0741С.
Таблица П.3.1
Биполярни транзистори
Оригинален прибор 2N3702	Приблизителен еквивалент 2Т6821	Страна-пронзводител България
2N3704	2T655I КТ604А;КТ604Б	България СССР
2N3054	КТ815Г	СССР
2N3O55	КТ808А	СССР
'Еквивалентите са приблизнтелни в смисъл, че има частично съвпадение на парамет-
рите. Независимо oi това приблизи1слните еквиваленги Moiai да се използуваг за
замес!ване на оршнналиите прибори в дадените в книгата схеми (Бел. прев.).
139
70 9 b gbypegtH
корпус с 14 -jsbdgo
(поглеч отторг)
741 aqfypegti
kopnuc ci4;jsboga
(поглед отгоре)
Фиг. П.2.2.
Разположение на гзвоти’е на изпоязуваните операаионни усилватели
140
СЪД^РЖАНИЕ
Глава 1. Параметрите на операционните усилватели и оснсвни схеми ........ 7
Глава 2, 25 схеми на постоянно! окови и про меня чвогокови усилватели .. 18
Глава 3. 25 измерителю! схеми .•......................................   46
Глава 4. 20 схеми на генератори и мултивибратори ....................... 75
Глава 5. 20 схеми га сигнализация и звукови 1енератори ..............    96
I лав а б. 20 ключови схеми с ре лета ...............................   116
Приложение I. Параметре на игползуваните полупроводннкови прибори .......138
Приложение 2. Разположение на изводите на използуваиитс полугроводникови
прибори ................................................................139
Приложение 3. Приблизите !ЕИ еквиваленти на използува чите полупрсвсдпикови при
бори и интеграгки схеми .............................................. 139
141