Күшейткіштің түрлері. 2

 

 

 

 

 

Жоспары:

 

І. Кіріспе.

Күшейткіштер туралы жалпы түсінік

ІІ. Негізгі  бөлім.

2.  Күшейткіштің түрлері

         2.1.Қуат күшейткіштері

  2.2 .Операциялық күшейткіштер

        2.3.Операциялық күшейткіштің қасиеттері

        2.4.Мультивибраторлар

        2.5.Операциялық күшейткіштегі симметриялық мультивибратолар

2.6.Қазіргі замандық ОК

ІІІ. Қорытынды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Кіріспе

 

Күшейткіштер туралы жалпы түсінік

Ғылым мен  техникада көп кездесетін инженерлік мәселелерді шешкен кезде, электрлік емес мәндерді электрлік мәндерге түрлендіріп өлшегенде, технологиялық процесстерді тексеріп және автоматизация жасағанда немесе әртүрлі өнеркәсіптік электрониканың қондырғыларын жасағанда электрлік сигналдарды күшейту үшін биполярлық транзисторлар, өрістік транзисторлар және интегралдық микросхемалар кеңінен қолданылады. Бұл күшейткіштер өте әлсіз электрлік сигналдарды (кернеулері 10^-7 В, токтары 10^-14 А шамалас) күшейтуге мүмкіндік береді. Транзисторлар арқылы аса үлкен күшейтуге жету үшін бірнеше күшейткіш каскадтар қолданылады. Бір транзистордан немесе күшейткіш элементтен және оған қарасты байланыс элементтерінен тұратын күшейткішті  − каскад деп атайды. Күшейту процесі, қоректену көзінің энергиясын күшейткіштің сыртқы сигналының энергиясына түрлендіру болып табылады. Бұл процесті басқару күшейткіш элементіне немесе транзисторға әсер  ететін кірме сигнал арқылы жүргізіледі. Шығыс сигнал кіріс сигналдың функциясы болып табылады, сонымен қатар шығыс күшейтілген синалдың қуаты, кіріс күшейтілген сигналдың қуатынан қректену көзінің арқасында, әлдеқайда артық.

Сонымен, электрондық күшейткіш деп электрлік  сигналдарды, олардың формасын өзгертпей, қоректену көзінің энергиясының арқасында, қуатын ұлғайтып, күшейтетін құрылғыны айтады. Транзисторлық күшейткіштің электорондық деп аталу себебі, транзисторлардың жұмыс істеу принципі жартылай өткізгіштегі жүріп жататын электрондық процесстермен анықталады. Күшейткіштің кірісіне электр қозғаушы күшінің (ЭҚК) әрекеттестік мәні e_r, ішкі кедергісі R_r, кіру сигналының көзі қосылған. Кішкене қуатты кіру сигналы жоғары дәрежедегі қуаты бар қоректену көзін пайдалана отырып, кіріс сигналдың қуатын күшейтуге мүмкіндік бар.

Күшейткіштің  шығыс тізбегінде күшейтілген сигнал әрекет етеді. kU_кір кернеу көзімен анықталады. Күшейтілген сигналдың энергиясын пайдаланатын сыртқы жүктеме Rж күшейткіштің шағысына қосылады.

Күшейтілген сигналдың түріне қарай күшейткіштерді екі топқа бөлуге болады:

1. Гармоникалық сигналдардың күшейткіштері – әртүрлі шамадағы және формадағы гармоникалық және квазигармоникалық  (гармоникалық деп есептеуге болатын), яғни периодтық сигналдарды күшейтуге арналған. Мұндай күшейткіштерге: микрофондық, трансляциялық және формадағы периодтық емес сигналдарды күшейтуге арналған.
2. Импульстық сигналдардың күшейткіштері − әртүрлі шамадағы және формадағы периодтық және периодтық емес сигналдарды күшейтуге арналған. Импульстық күшейткіштерге: байланыс жүйелерінің импульстық күшейткіштері, теледидар бейнелеу сигналдарының, импульстық радиолокациялық құрылғылардың, электрондық есептеу техникасы негіздерінің, реттеу және басқару жүйелерінің күшейткіштері жатады.

Күшейтілген жиіліктерінің абсолюттік мәндеріне  және жиілік жолағына ұзындығына (диапозонына) байланысты күшейткіштер:

Тұрақта ток күшейткіштері − төменгі жиілігі ден жоғары жиілігі кГц-ке дейінгі жиілік жолағындағы электлік сигналдарды күшейтуге арналған.

Төменгі жиілік күшейткіштері −  Гц-тен  кГц-ке дейінгі жиілік жолағындағы айнымалы ток сигналдарын күшейтуге арналған. Жоғары жиілік күшейткіштері − кГц-тен МГц –ке дейінгі жиілік жолағындағы сигналдарды күшейтуге арналған. Кең жолақты және импульстық күшейткіштері − бірнеше кГц-тен − бірнеше МГц –ке дейінгі жиілік жолағындағы сигналдарды күшейтуге арналған.

 

2. Күшейткіштердің түрлері

2.1 Қуат күшейткіштері

Қандай  да болмасын күшейткіш қуат күшейткіші болып табылады. Сондықтан да, қуат күщейткіші дегеніміз жүктемеге  нақты немесе максимальды мүмкін қуатты беретін қуатты күшейткіштер,  кейде шығу күшейткіштері деп  те аталады. Бұл күшейткіштер үлкен  ПӘК пен жиілік және сызықтық емес бұрмалаулардың шектелген деңгейлерінде  жұмыс жасауға тиіс. Сөйтіп, қуатты шығу какадтары үлкен сигнал режимінде  істейтіндіктен, олардың ең маңызды  көрсеткіштері болып мыналар  аталады: жүктемеге берілетін қуат (немесе қуат бойынша күшейту коффициенті), ПӘК, сонымен қатар күшейтілетін сигналдың сызықтық емес бұрмалаулардың деңгейі.  Күшейткіштің ПӘК-ті мен  сызықтық емес бұрмалауларының деңгейі  жұмыс нүктесінің бастыпқы орнына өте  қатты байланысты болады. Сызықты  емес бұрмалаудың мүмкін ең төменгі  деңгейі А классы режимінде қамтамасыз етілуі мүмкін, ал максимальді мүмкін ПӘК В және С классы режимінде  болады.

Қуатты  күшейткіштерді біртактылымен қатар екітактылы орындалуында жобалап жасайды. Біртактылы каскадтар әдетте А классы режимінде жұмыс істейді, ал екітактылы В жіне С режимінде.

 

Біртактылы А классы режиміндегі  қуат күшейткіші

Каскадтың принципиальды электрлік схемасында транзистордың коллекторы шығыс трансформатордың біріншілік орамасы арқылы бірден ток көзіне қосылады. Сондықтан, кіріс сигнал жоқ болғанда статистикалық жүктемелік түзу тіпттен тіке жүреді,  себебі трансформатор орамасының тұрақты тоққа кедергісі тіптен аз, ал Е_к –ның мәнін, тогы жүргенде - резисторына түсетін кернеуден әлдейқайда үлкен қылып алады.

Әдетте,

Сонымен,

Кіріс сигналы  берілген кезде, транзистордың коллектор  тізбегіндегі кедергісі, трансформатордың біріншілік орамасына келтірілген  күшейткіштің жүктемесінің кедергісімен анықталады. 

 

Қуат күшейткішінің В классы режиміндегі екі тактылы каскады.

Қуат  күшейткіштерінің бір тактылы касадтарының біраз айтарлықтай кемшіліктері бар, бұлар:

1. каскадтың кішкене пайдалы әсер коэффициенті;
2. күшейткіш аспап пен шығыс трансформатордың магнит өткізгішін магниттейтін, тұрақты токтар тудыратын салыстырмалы үлкен сызықтық емес бұрмалаулары;
3. салыстырмалы үлен жиіліктік бұрмалаулары.

Сондықтан, көбіне В классы режиміндегі қуатты, әрі экономды екі тактылы күшейткіш  каскадтар қолданылады.

Орталық жүктеме жұмыс істейтін, схеманың екі бірдей симметриялы иығын құрайтын екі элементен (транзистордан) тұратын каскадтарды екі тактылы деп атайды.

Трансформаторлық кірісі мен шығысы бар В класында жұмыс істейтін екі тактылы қуат күшейткішінде қандай да болмасын уақыт моментінде екі транзистордың тек қана біреуі ашық болады. Егерде, кіру жағында генратордан сигнал берілмесе, онда екі транзистор Т₁ және Т₂ екеуі де жабық, себебі олардың эмиттерлері – базалық өткелдерінде потенциалдар айырымы жоқ, өйткені эмиттерлерге бірден, ал базаларға Т_р1 трансформаторының екіншілік орамасының жартысы арқылы қоректену көзі Е_к-дан +U_k кернеуі беріліп тұр.

 

 Екі  тактылы трансформаторлы В классындағы күшейткіштердің ерекшеліктері:

1. Токтар айырмасында тұрақты құрамалар жоқ болғандықтан шығыс трансформатор салмағы жағынан жеңіл, аумағы жағынан кіші;
2. Токтар айырмасында жұп гармоникалық жоқ, сондықтан жиіліктік бұрмалау коэффициенті тек үшінші гармоникамен бағаланады;
3. Схема симметриялы болғандықтан әртүрлі фондар, әсіретпелер, бөгеулер әлдеқайда аз болады.

Ал кемшіліктеріне:

1. Трансформатор иықтарын өте қатаң симметриялау керек;
2. Ортақ нүктеден шығу сымдары бар екі трансфоматор қажеттігі.

 

 

 

2. Операциялық күшейткіш

 

 

Әртүрлі корпустардағы әртүрлі операциялық  күшейткіштер, сонымен бірге бір  корпустағы бірнеше күшейткіштер

 

Операциялық күшейткіш (ОК) –дифференциалды кірісі тұрақты токтың күшейткіші, ереже  бойынша, жоғары күшейту коэффициентіне ие шығысы бар. ОК әрдайым терең теріс  кері байланыс сұлбаларында пайдаланылады.Ол күшейткіштің жоғары коэффициентінің  негізінде қабылданған сұлбаның таратылу коэффициентін толық анықтайды.

Операциялық күшейткіш бастан кернеуді аналогтық  көлемде пайдалану арқылы математикалық  амалдарды орындау үшін құрастырылды. Мұндай тәсіл аналогтық компьютерлердің  негізінде бар, онда ОК математикалық  амалдарды модельдеуде пайдаланылады(интегралдау, дифференциялдау, қосу, алу және т.б.). Бірақ идеалды ОК көп функциялды схемотехникалық шешім болып табылады, онда математикалық амалдарды орындау функциялары көп. Транзистор, электронды лампа және басқа дискретті немесе интегралды сұлбалы белсенді компоненттермен негізделген кәдімгі ОК идеалды ОК түрлеріне жақын келеді.

 

К2 –W лампалы операциялық күшейткіш

Алғашқы өндірістік лампалы ОК (1940 ж)екілік триодтың қосындысында орындалды, оның ішінде октальді іргелі корпустың ішінде жеке құрылымды жинақ ретінде қолданылды. 1963 жылы Fairchild Semiconductor   инженері, Роберт Видлар, бірінші интегралды  ОК— μA702 жасады. 9 транзистордан тұратын бұл құрылғы 300$ бағада тұрды және тек әскери жағдайында пайдаланылды. Видлармен проектіленген алғашқы қол жеткізілген интегралды ОК 1965 жылы шығарылды, оның шығуымен оның бағасы 10$ төменге түсті.Бірақ тұрмыста қолдануда қымбат болғанымен көпшілік өндіріс автоматика және сол сияқты азаматтық есептер үшін қол жеткізу мүмкіндігі болды.

TO-5 корпусындағы ОК 741

 

 Жұмыс  істеу принципі бойынша операциялық  күшейткіш қарапайым күшейткішке  ұқсас болып келеді. Қарапайым  күшейткіш сияқты ол кіріс  сигналының кернеу мен қуатын  күшейту үшін қолданылады. Бірақ  та, қарапайым күшейткіштің қасиеттері  мен параметрлері толығымен оның  сұлбасымен анықталса, операциялық  күшейткіштің қасиеттері мен  параметрлері көбінесе кері байланыс  тізбегі праметрлерімен анықталады. Операциялық күшейткіштер нольдік  орын ауыстуруын және шығыс  кернеуін 

кіріс кернеудің нольдік мәнінідегі тұрақты ток күшейткіші сұлбасы бойынша жүзеге асырады. Сонымен қатар олар үлкен күшейту коэффициенттері, жоғары кіріс және төмен шығыс кедергілермен сипатталады. Ертерек мұндай жоғары сапалы күшейткіштер тек қана математикалық операцияларды : суммалау және интегралдау үшін аналогты есептеу құрылғыларда қолданылатын. Операциялық күшейткіш деп аталуы осыдан.  

Белгілі бір салада қолданылуы керек кезде, қандай операциялық күшейткіштің қажет  екенін анықтау үшін оның негізгі  сипаттамаларын білу жеткілікті. 

 

2.3 Операциялық күшейткіштің қасиеттері

 

1-суретте операциялық күшейткіштің сұлба түріндегі көрінісі берілді. Оның кіріс каскады дифференциалдық күшейткіш түрінде орындалады. Сондықтан операциялық күшейткіште екі кірісі болады. Төменгі жиілік облысында шығыс кернеуі U_a кіріс кернеулердің айырымы да сол фазасында орналасады:

U_D = U_P – U_{N .}             

 

 

1 – сурет. Операциялық күшейткіштің сұлбалық түрі.

р – кіріс  инвертирлемейтін деп аталады және операциялық күшейткіште «плюс» таңбасымен белгіленеді. N – кіріс  инвертті және сұлбада «минус» таңбасымен белгіленеді.

Операциялық күшейткіштің теріс және кері кіріс  сигналдарымен жұмыс істеуін  қамтамасыз ету үшін екі полярлы  қоректену кернеуін қолдану керек. Ол үшін 1 – суретте көрсетілгендей операциялық күшеткіштің сәйкесті сыртқы клеммаларына қосылатын екі тұрақты кернеуді орнату қажет. Көбінесе интегралды орнындауындағы стандартты операциялық күшейткіштер ±15В қоректену кернеуінде жұмыс істейді. Принципиалды сұлбалар құрылғыларда тек қана олардың кіріс және шығыс клеммаларын көрсетеді.

Іс жүзінде  идеалды операциялық күшейткіштер болмайды. Операциялық күшейткіштің қайсысы болмасын идеалға жақын  екенін анықтау үшін күшейткіштің техникалық сипаттамалары беріледі.

 

 

 

Операциялық күшейткіштің дифференциалды күшейту  коэффициенті

A_D =ΔU_a / ΔU_D= ΔU_a / Δ(U_P – U_N )=   ΔU_a / ΔU_P егер U_N =const   

              -ΔU_a / ΔU_N  егер U_P =const         (1.1)

 

10⁴ ÷ 10⁵ шектерінде жатқан соңғы өлшемі. Ол өзіндік күшейту коэффициенті деп те аталады, басқа сөзбен айтқанда кері байланыс жоқ кезіндегі күшеюі.

U_P –дан шығыс кернеу күшеюінің типтік тәуелділігі көрсетілген. U_амин < U_а < U_амакс диапазонында ол U_D-дан дерлік сызықты тәуелді. Осы шығыс кернеуінің диапазоны күшейту облысы деп аталады. Қанығу облысында U_а –ның сәйкесті өсуінен U_D-ның өсуі өзгермейді. Күшею облысының шектері U_амин және U_амакс    сәйкесті оң және кері кернеуінің қоректенуінен 3В-қа жуық кешігеді. Операциялық күшейткіштің ±15В жұмысы кезінде шығыс кернеуі бойынша типтік облыс диапазоны ±12В-ты құрайды.

Идеалды операциялық күшейткіштің беріліс  сипаттамасы нольдік нүктеден өту  керек. Бірақ та көрсетілгендей, реалды операциялық күшейткіштер үшін бұл  сипаттама кішкене жылжыған, ол штрих  сызығымен көрсетіледі. Сонымен  шығыс кернеуді нольге келтіру үшін операциялық күшейткіштің кірісіне кернеудің кейбір әртүрлілігін берк керек. Омы кернеудің әртүрлілігі нольдің жылжымалы кернеуі U_о деп аталады. Ол көбінесе бірнеше милливольт құрайды және көптеген жағдайда еакерілмейді. Кейде осы өлшеммен елемеуге болмаған кезде, оны нольге дейін апаруға болады. Сондықтан көптеген интегралды операциялық күшейткіштерде арнайы клеммалар қарастырылған.

Кіріс кернеудің  әртүрлілік функциясы ретіндегі  операциялық күшейткіштің кіріс  кернеуі. Нольдік нүкте кернеуінің компенсациясыз түсірілген пунктирмен көрсетілген сипаттама. 

Нольдік жылжу кернеуін алып тастағаннан  кейін тек қана оның уақытқа, температураға, кернеуге тәуелді өзгерістері қалады:

ΔU₀(J,t,U_b)=(∂U₀/∂J )ΔJ+(∂U₀/∂t )Δt+(∂U₀/∂U_b )ΔJU_{b .}

Осы фомулада келесі дрейфті құрайтындар:

∂U₀/∂J - температуралық дрейф, 3-10 мкВ/К;

∂U₀/∂t – уақыттық дрейф, айда бірнеше микровольтқа дейін жете алады;

∂U₀/∂U_b – суммалық кернеу қоректенудің өзгерісімен көрсетілген дрейф.

Құраушы ∂U₀/∂U_b  номиналды мәнінен нольдік нүктенің жылжу өлшеміне қоректену кернеуінің ауытқу әсерімен сипатталады, әдетте 10 – 100мкВ/В құрайды. Сондықтан дрейдті құрастырушыны минимизациялау қажет болса, онда қоректену кернеуін бірнеше милливольтқа дейін нақты түрде қамтамасыз ету керек.

Келесіде  нольдің жылжу кернеуі нольге тең және компенсацияланған деп  есептеледі. Сонда (1.1) формуласы келесі түрде болады:

U_a = A_D U_D   = A_D (U_P - U_N  )                                       

Солай тұра операциялық күшейткіштің шығыс  кернеуі, динамикалық диапазоны  шектерінде, кіріс кернеулердің әртүрлілігіне  пропорционал болады.

Егер  Р және N кірістеріне бірдей кернеу U_Gl берілсе, онда U_в нольдік мәнін өзгертпейді.  (1.2)  формуласы бойынша шығыс кернеу  U_а сәйкесінше нольге тең болуы керек. Бірақ реалды дифференциалдық күшейткіштерге ол толық сәйкес келмейді, басқаша айтқанда синфазды сигналдың күшейту коэффициенті:

  А_Gl = ΔU_а /Δ U_Gl

нольге  міндетті түрде емес болуы мүмкін. Кіріс синфазалық сигналдың кейбір үлкен дерлік мәндерінде тез өседі. Қолданылған шығыс кернеудің диапазоны синфазалық сигналдың әлсіреу облысы деп аталады. Оның шектері қоректену кернеуінің оң және кері деңгейінен сәйкесінше 2В – қа кем. Операциялық күшейткіштің идеалды еместігі синфазалық сигналдың әлсіреу коэффициенті деп аталатын параметрімен сипатталады  G = А_D / А_Gl . Оның типтік мәндері 10⁴ ÷ 10⁵ құрайды. Дифференциалды сигналдың күшейту коэффициенті анықтама бойынша әрқашан да оң болады. Оны бірақ та синфазалық сигналдың күшейту коэффициенті А_Gl   туралы айтуға болмайды. Ол оң да, теріс те мәлдерін қабылдай алады.

Синфазалық  сигналдың күшейту коэффициенті түсінігін қолданғанда, дифференциалдық  сигналдың күшейту коэффициентін  дербес туынды арқылы дұрыс анықтау  қажет:

 

              A_D   ‗   ∂U_a  

                    ∂U_D  U_Gl =const

 

Бола  тұра шығыс кернеу үшін толық түрдегі  формула пайда болады:

 

      ΔU_a  ‗   ∂U_a           ΔU_D +    ∂U_a       ΔU_{Gl ,}                      (1.3)

        ∂U_D  U_Gl               ∂U_Gl U_D

                 немесе

 ΔU_a = A_D ΔU_D + A_Gl ΔU_Gl  ,

 

Осы қатынастардан  синфазалық сигналдың әлсіреу коэффициентін  тиімді анықталуы шығады. ΔU_a =0 –да :

G ‗    A_D   ‗ -  ΔU_Gl  

A_Gl         ΔU_D    U_a =const

Күшейткіштің  шығысындағы синфазалық сигналдың  күшеюін компенсациялау үшін күшейткіштің кірісіне дифференциалдық кіріс  кернеудің ΔU_D қандай мәнін беру керек екендігін синфазалық сигналдың әлсіреу коэффициенті көрсетеді. (1.3) формуласындағы жылжымалы кернеуін былай жазуға болады: 

U_a = A_D (U_D – U_О) + A_GlU_Gl  ,

Синфазалық  кіріс сигналдың функциясы ретіндегі  операциялық күшейткіштің шығыс  кренуі.

 

немесе   U_a = A_D [(U_D – U_О) + 1/2 U_Gl ]                              (1.4)

мұндағы U₀ → 0 және U_Gl → 0 қатынасы (1.1) формуласының түрін алады. U_D – ға қатысты теңдеудің шешімі: U_D = U₀ + (U_a /A_D) – (U_Gl/G )           (1.5) .

   Идеалды операциялық күшейткіш үшін U₀ = 0, A_D → ∞ және G → ∞. Ол теорияда шығыс кернеудің U_a соңғы әр мәнін алу үшін U_D шектеусіз кіші кернеуін қою керек.  

Универсалды қолдануға арналған операциялық  күшейткіштің тұрақтылығы жағынан  бірінші ретті төменгі фильтр сияқты жиілікті сипаттамасы болу керек. Сонымен қатар бұл талап жиілікке кем дегенде |AD|=1 дейін орындалуы  қажет. Осы талаптарды орындау үшін операциялық күшейткіштің сұлбасында жиіліктің өте төмен кесуі  бар төменгі жиілікті фильтр болуы  қажет.

Комплексті  жазбада осындай күшейтудің дифференциалды күшейту коэффициенті келесі формуламен көрсетіледі:

‌‌‌A _D = ‌‌‌A _D  / 1+j(f/f_gA)                             (1.6)

Мұнда ‌‌‌A _D -  ‌‌‌A _D-ның төменгі жиіліктегі шекті мәні. f_gA  жиіліктен жоғары 3дБ деңгейіндегі жіберу сырығының шектеріне сәйкес ‌‌‌A_D күшейту коэффициентінің модулі жиілікке қайта пропорционал. Осындайда осы жиілікті диапазонында қатынасы орындалады:

|A_D|f = A_D f_gA = f_T .                   (1.7)

f_T  жиілігінде дифференциалды күшейту коэффициентінің модулі |AD|=1  (1.7) формуладан көрінгендей, f_T  жиілігі күшейту коэффициенті туындысының түзулік кеңдігіне тең.

 

2.4 Мультивибраторлар

Тікбұрышты  формалы және тік фронттары бар  импульстарды алу үшін релаксациялық  генераторлар деп аталатын құрылғылар, немемсе мультивибраторлар кеңінен  қолданылады. Мультивибраторлар келесі режимдерде жұмыс істейді: автотербелмелі, күтулі синхронизациялау және жиілікті бөлу. Мультивибраторлар көп жағдайларда  келесі импульстық немесе цифрлық әрекетті жүйелердегі түйіндер мен блоктар  үшін жүргізіп жібергіш кіріс импульстарды қалыптастыратын жөн сілтегіш генераторлар функциясын атқарады.

 

 

2.5 Операциялық күшейткіштегі симметриялық мультивибратолар

 

Операциялық күшейткіштегі симметриялық мультивибратордың схемасы     4- суретте көрсетілген. Бұл мультивибратордың автотербелмелі жұмыс режимі операциялық күшейткіштің инвертирлік кірісіне конденсатор С мен резистор R-ден тұратын уақыт тағайындағыш тізбекті қосу арқылы жасалады.

 

 

4 – сурет.

 

t₁- уақыт сәтіне дейін операциялық күшейткіштің кірістеріндегі кернеу U₀ >0 деп алайық. Бұл операциялық күшейткіштің шығысында U _{шығ =}-U^- _шығmax ,ал инвертирламайтын кірісінде   U_{+ =} -χ U^- _шығmax кернеулері болуын анықтайды, мұнда χ = R1/(R1+R2) – оң кері байланыс тізбегінің беру коэффициенті

 Сұлбаның  шығысында - U^- _шығmax  кернеуінің болуы, R – резисторы арқылы С конденсаторы зарядтау процесіне себепші болады. Конденсатор астарларындағы кернеу полярлығы жақшасыз көрсетілген .t₁  - уақыт сәтінде опрециялық күшейткіштің инвертирлайтын кірісінде экспанета бойынша өэгеретін кернеу инвертирламайтын кірістегі кернеу шамасына жетеді. U₀  - кернеуі нольге тең болады, бұл жағдайда операциялық күшейткіштің шығысындағы кернеудің полярлығы өзгертеді: U _{шығ =}-U⁺ _шығmax  . U⁺ - кернеуі белгісін өзгертіп χ U⁺ _шығmax  - ке тең болады, сонда U₀ <0 болып өзгере бастайды. t₁ уақыт сәтінен бастап конденсатордың -χ U^- _шығmax деңгейінен қайта зарядталуы басталады. Конденсатор R резисторы U⁺ _шығmax деңгейіне қайта зарядталуға ұмтылады. Осы жолғы конденсатордың астарларындағы кернеу полярлығы жақшаның ішінде көрсетілген. t₂ – уақыт сәтінде конденсатордағы кернеу χ U⁺ _шығmax мәніне жетеді де, U₀ кернеуі тағы нольге тең болып /себебі U₀= U₊ - U_- /, бұл операциялық күшейткіштің қарама– қарсы күйге ауысып қосылуына әкеледі. Әрі қарай сұлбадағы процесстер жоғарыда айтылғандай қайталанады. Осы симметриялы мультивибратордың импульсының ұзақтығы t_u=τln(1+2R1/R2), (17) егер  U⁺ _шығmax = U^- _шығmax деп есептесек, мұнда τ=CR.   

 

 

 

 

 

                                          5 – сурет.     

 

                                                  

 

 

 

4. Қосымша

Мультивибратор – периодты қайталап отыратын тік бұрышты формалы импульстардың генераторы деп аталады. Мультивибратор – автогенератор боп табылады және кіріс сигналсыз жұмыс істеу қабілеті бар.

5 – суретте көрсетілгендей, конденсатор С және R1R2 резисторлары RС интегралдаушы тізбекті құрайды: конденсатор зарядталғанда V1 диоды ашық, ток R1 резисторы арқылы өтеді, разрядталғанда  V2 ашық, ток R2 резисторы арқылы өтеді. Е кернеу көзі – операциялық күшейткіштің кіріс тізбегі болып табылады. Операциялық күшейткіште компаратор  R3R4 тізбегі арқылы оң кері байланыс боп жасалған. Компараторды ауыстырып қосқанда, оның шығысындағы зарыдтың тізбектерінде коммутация болады және конденсатор разрядталады, яғни операциялық күшейткіш бірнеше функцияларды орындайды: конденсатордың, компаратордың, кілттің зарядталу және разрядталу кернеуінің көзі.

   

 

 

1.13 (а) – сурет. Операциялық күшейткіштегі симметриялық мультивибратордың сұлбасы және оның жұмысын көрсететін уақыттық диаграмма.

 

 

1.13 (б) –  сурет. Операциялық күшейткіштегі  симметриялық мультивибратордың  сұлбасы және оның жұмысын  көрсететін уақыттық диаграмма.

 

 

 

 

 

 

 

 

Қазіргі замандық ОК

Қазіргі кезде операциялық күшейткіштер кез-келген операциялық жүйенің  кілтті компонентті блоктарының  бірі болып есептеледі. Fairchild Semiconductor фирмасының 1963 ж-дан бастап шығарған алғашқы атақты ОК мA702 микросхемасы болды. Осындай құрылғыларды жасаумен айналасатын ғалымдар ағымдағы күрделі технологиялық шешімдерді пайдалана отырып нәтижесінде нарықта кернеу қорегінің төменгі мәнінде өте жақсы параметрлері(жоғ.кіріс сипаттамасы, қуат пайдаланудың төменгі мәні, т.б) бар ОК-лар пайда болды.

Қазіргі уақытта, ОК жеке чип және күрделі интегралды схемалардағы функционалды блок түрінде  кең қолданысқа ие болды. Ол ОК –ның идеал сипаттамаға жақындайтын  универсалды блок  екенін көрсетеді. Оның негізінде көптеген әртүрлі  электронды түйіндерді құрастыруға  болады.

  

   Өте  төменгі токты пайдаланатын (негізінен 600 нА, максималды 1мкА)  қазіргі күнде rail-to-rail кіріс және шығысты(яғни толық сілкініспен жұмыс жасауға мүмкіндігі бар архитектуралы ) Microchip Technology фирмасы шығарған МСР6141/2/3/4 түрлі ОК-лар.  Олар 1,4-5,5 В кернеуде бірполярлы көзбен жұмыс жасайды. Бұл микросхемалардың шектік жиілігі 100 кГЦ. ОК 10 В/В және жоғары күшейтуде тұрақты келеді. 8-14 PDIP/SOI^SSOP шығыс корпусымен шығарылады. ОК-ның MCP6041T/OT түрінің модификациясы SOT23 ыңғайлы ықшам корпусына салынады. Ол тек оны энергияны аз тұтынатын құрылғыларда ғана емес, сонымен қатар азгобаритті жүйелерде пайдаланылады. Бағасы 0,44-0,49$.

  Ағымдық ОК-ның бірнеше жүздеген мегагерц жиілікке өсуі олардағы шудың төмендеуінен көрінеді. Мысалы  Maxim Integrated Products фирмасы жасап шығарған МАХ2640/2641  типті SiGe ОК. Бұл арзан бағадағы шуы аз құрылғылар PCS және GPS ұялы жүйелерде және өндірістік, ғылыми, медициналық (ISM) 2,4 Ггц диапазоны бар.

 -

 

 

 

 

 

Тип	Полоса частот, МГц	Коэф. шума, дБ	Коэф. усиления, дБ	IP3, дБм	Ток потре-  бления, мА	Корпус, размер, мм	Стоимость при закупке 1 тыс. шт., долл.	Область применения
МАХ2640	400-1500	0,9		-10	3,5	6-выводной SOT23, 2,7x2,9	0,80	Сотовые системы, беспроводные ISМ*-системы
МАХ2641	1400-2500	1,3	14,4	-4	5,3			Беспроводные GPS, ISM, WLAN-системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

   Қазіргі кезде операциялық күшейткіш  монолитті интегралды микросхемалар  түрінде жасалады және өзінің  өлшемдері мен бағасы бойынша  бөлек алынған транзистордан  ерекшеленбейді. Операциялық күшейткіштің  идеалды сипаттамалар арқасында  олардың негізінде әртүрлі сұлбалардың  транзисторларға қарағанда жасалуы  жеңілірек болады. Сондықтан операциялық  күшейткіш бүкіл сызықты схемотехникаларда  сұлбаның элементі ретіндегі  бөлек транзисторларды ығыстырып  шығарады.       

Бүгінгі таңда ОК жасаушылар екі  тенденциямен соқтығады:

бірполярлы қорек көзі бар микросхемалардың атағының өсуі және мобильді құрылғылардың  қолданысқа түсуінің жетелей өсуі.Бұл  санлдық техниканың аймағында жақсы  үйлесім табады. Бірақ  бірполярлы көзі бар құрылғымен жұмыс кезінде  кіріс және шығысында дабылдың динамикалық  диапазоны және толық  сілкінісі (rail-to rail) төмен түседі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Пайдаланған әдебиеттер:

 

1. М.Ш.Нұрманов. Автоматиканың электорндық құрылғылары – Алматы: ҚазҰТУ, 1993
2. У.Титце, К.Шейн. Полупроводникавая схемотехника – Москва: Мир, 1983
3. Е.Н.Богаров, К.Ф.Колесников, С.К.Жебреков. Рассчет электонных усторйств – М: 1990
4. М.Н.Ляшко. Задачи и упражнения по радиотехнике – Минск: 1993