Инверти J J рующий о-вход

Яеинвврты рующий о вход

Обратная связь

Рис. 22.3. Секция комплекта универсальных операционных усилителей.

Перечень элементов схемы: Rx на 0,25 Вт, Ri - рег5лировочный потенциометр, смонтированный на передней панели; d, Сг - электролитические конденсаторы, рабочее напряжение 15 В (или более); ис - типа 741 в миниатюрном корпусе типа DIP, для создания устройства высшего качества используйте ИС типа 1456; S, - шарнирный рычажный переключатель типа DPST (или одна половина переключателя DPDT); S2 - то же, что и Si; /1-/4 - однополюсные штепсельные клеммы на пять направлений; 1ъ, /s -разъемы, смонтированные на шасси; /7, /а - зажимы (на схеме не показаны) для батарей на 9 В, применяемых в транзисторных радиоприемниках; Вх, Bi - батареи для транзисторных радиоприемников на 9 В; 8-контактное гнездо для ИС в миниатюрном корпусе типа DIP; корпус модели 3311 фирмы Pomona.

Когда он разомкнут, к усилителю должны быть подключены внешние цепи управления. Если же переключатель 2 замкнут, каскад превращается в неинвертирующий повторитель с коэффициентом усиления по напряжению в пределах от О до 100 В в зависимости от положения движка потенциометра. Если желательно большее усиление, можно использовать несколько каскадов таких усилителей или же внешние цепи, обеспечивающие коэффициент усиления, больший 100. Коэффициент усиления каскада для сигналов постоянного тока низкочастотных сигналов переменного тока определяется выражением

(22.9)

Комплекты операционных усилителей особенно часто используются при экспериментальных исследованиях в области химических и биологических наук. Пользователи могут включать их таким образом, что они будут выполнять целый ряд различных функций в соответствии с возможностями операционных усилителей, хотя сам пользователь может и не быть специалистом в области электроники. Усилитель действительно яв.чяется универсальным (если вообще существует что-либо «универсальное»): он может усиливать сигналы, развязывать

различные части схемы, интегрировать, дифференцировать или генерировать колебания по вашему выбору.

Если вы решили сделать комплект операционных усилителей в виде стойки, в которую можно вставлять модули, то целесообразно на выходе в качестве буферного каскада поместить неинвертирующий повторитель с единичным коэффициентом усиления и подключить его не к однополюсным клеммам, а к разъему. Кроме того, можно включить такие каскады между каждой входной однополюсной клеммой и входом ИС операционного усилителя. Они служат для буферизации и развязки. В большинстве приложений для этих целей подходят устройства из семейства 741 или 1456.

Вольтметр нуля

На рис. 22.4 показана схема вольтметра нуля. Она построена таким образом, что имеет два диапазона и используется прежде всего для определения момента равновесия (нулевой точки) во внешней по отношению к прибору схеме моста Уитстона. Она работает так же как усилитель, вырабатывающий на выходе сигнал 1 В при малых входных сигналах порядка 10 мВ. Сигнал на выходном гнезде /5 имеет в 10 или 100 раз большую амплитуду, чем входной сигнал, действующий на гнездах /1 и /г-

Характерной чертой схемы является параллельный выход, иметь который не обязательно, но иногда выгодно, и два вида индикаторов нуля: на лампах и на измерительном приборе. Чувствительность схемы можно изменять потенциометром Rio на передней панели.

Измерительный прибор Mi, служащий для индикации, представляет собой микроамперметр с диапазоном от -100 мкА до -1-100 мкА, превращенный в вольтметр с помощью резистора Rii. Автор использовал прибор фирмы Simpson, имеющий сопротивление катушки около 25 кОм. Никогда не подключайте микроамперметр к щупам омметра, если Вы не совсем уверены, что омметр работает при малых токах. Большинство аналоговых омметров (со стрелочным индикатором) работают при больших токах. Такой прибор сожжет микроамперметр, как только вы попытаетесь измерить сопротивление его катушки! Что касается современных цифровых омметров, то лишь немногие из них работают при очень малых напряжениях (а следовательно, и при малых токах). Любой прибор, в котором для измерения сопротивления используется батарея с напряжением 1,2 В или больше, совершенно непригоден для измерения сопротивления катушки микроамперметра. В таком случае нужно собрать схему для определения сопротивления методом сравнения, так чтобы токи в ней были малыми, или же поискать ее в фирменных каталогах или в других материалах об имеющихся в продаже изделиях.

Напряжение, требуемое для получения максимальных показаний прибора Mi, по закону Ома равно

£ = 1.10-4.2,5.10*. (22.10)

£ = 2,5В. (22.11)

Но, проектируя свою схему, я решил использовать несколько каскадов, а коэффициент усиления по мощности каждого из них сделать равным 10, что позволяет создать точный, хорошо работающий прибор. Выходное напряжение на гнезде /5 должно быть равным 1 В при входном напряжении или 10 мВ, или 100 мВ. Из-за этого требования усилитель Уз должен иметь коэффициент усиления не менее 2,5, чтобы повысить напряжение, приложенное к прибору Mi до уровня, достаточного для его нормальной работы. Желательно также иметь некоторое дополнительное последовательное сопротивление для защиты прибора Ml от чрезмерно высоких напряжений. Если сопротивление в цепи обратной связи усилителя Уз выбрано равным 33 кОм (это стандартное, широко распространенное значение), то напряжение, приложенное к прибору Mi, будет таким, что потребуется дополнительное последовательное сопротивление. При этом усиление усилителя Уз равно 3,3, поэтому напряжение на контакте 6 при максимальном значении входного сигнала равно 3,3 В.

Сопротивление потенциометра, включенного последовательно с Ml, определяется по закону Ома и с учетом соображений здравого смысла. Поскольку полное выходное напряжение равно 3,3 В и мы хотим, чтобы максимальное значение тока было равно 100 мкА, то сумма сопротивления прибора Mi и сопротивления резистора R15 должна быть равна 33 кОм. Так как мы знаем, что сопротивление рамки прибора равно 25 кОм, то минимальное значение сопротивления R15 должно быть равно: 33-25 = 8 кОм. Выбор потенциометра на 10 кОм позволяет нам использовать стандартное значение и, кроме того, позволяет с запасом перекрыть установленные пределы тока, что обеспечивает возможность проведения регулировок для калибровки прибора М-

Процедура регулировки:

1. Соедините между собой гнезда Ji, J2 и h-2 Установите потенциометр Rio на максимальное значение сопротивления, а переключатель 5i - в верхнее положение.

3. Отрегулируйте Ru так, чтобы показания прибора Mi были равны нулю.

4. Отключите гнездо /4, а гнезда J\ и /г оставьте соединенными между собой.

5. Между точкой соединения гнезд Л и /г и землей включите источник сигнала 1 В, 100 Гц.