Главная » Электроника » Операционный усилитель » Операционные усилители - начало истории
Операционные усилители — начало истории

Операционные усилители — начало истории

Без обратной связи

Первые усилители, тогда еще не операционные, строились либо без обратной связи (ОС), либо разработчики не придавали ей значение. Это приводило к серьезному дрейфу характеристик усилителей от внешних факторов, в основном от температуры. Этот дрейф обуславливался, в первую очередь, дрейфом активных компонентов, пассивные же компоненты играли незначительную роль в дестабилизации характеристик устройств с усилителями. В 1930 году Гарри Блэк (Harry Black) придумал такое решение, при котром характеристики усилителя зависели преимущественно от пассивных компонентов. Вскоре началась эра операционных усилителей, и подробно о ней — под катом…

Решение

Решение состояло в том, что, во-первых, надо было построить усилитель с коэффициентом усиления намного больше требуемого значения. Затем часть выходного сигнала следовало вернуть на вход в противофазе с входным сигналом через цепь отрицательной обратной связи (ОС), выполненной на пассивных компонентах. При достаточно глубокой ОС коэффициент усиления такой схемы зависит скорее от параметров цепи ОС, а не от усиления усилителя.

Этот приём, называемый отрицательной обратной связью, является основополагающим принципом работы всех современных операционных усилителей. Гарри во время своей поездки на пароме придумал намеренно вводить обратную связь в усилительные схемы. И хотя не все были согласны с идеями об обратной связи, время подтвердило правоту Гарри, хотя и существовала одна небольшая проблемка, которую Гарри не стал обсуждать в деталях. А именно проблема самовозбуждения.

Оказалось, что схемы, имеющие большой коэффициент усиления при разомкнутой цепи ОС, иногда возбуждаются при замыкании цепи ОС. Множество людей исследовали эту нестабильность, и довольно хорошее понимание этого явления сформировалось в 1940 году, но обеспечение стабильности требовало длительных, утомительных и запутанных вычислений.

В 1945 году Хендрик В. Боде (H. W. Bode) представил систему для анализа стабильности устройств с обратной связью, основанную на использовании графических методов. До этого времени анализ систем с ОС выполнялся с помощью операций умножения и деления, так что расчёты передаточных функций были длительной и трудной задачей. Вспомним, что до 1970-х годов инженеры не имели в своём распоряжении электронных калькуляторов или компьютеров. Боде предложил технику логарифмирования, которая преобразовала сложный процесс расчёта стабильности систем с обратной связью в графический анализ, который был простым и перспективным. Конструирование систем с ОС ещё оставалось сложным, но оно больше не было сродни искусству, доступному лишь нескольким инженерам-электронщикам. Любой инженер мог использовать метод Боде для поиска условий стабильности систем с ОС, так что применение ОС в различных устройствах начало расти. Пожалуй, в области разработки электронных систем с ОС не было более крупного шага вперед до наступления эры компьютеров и трансдьюсеров.

В дальнейшем ОУ развивались по принципу — быстрее, выше, сильнее! До 60х годов ОУ делались на лампах, после — на транзисторах, микросхемах. Первые ОУ требовали грамотного выбора компонентов для обвязки, ОС, цепей коррекции. Современные ОУ редко встречаются с цепями коррекции, а также смогут гарантированно работать при выполнении пары-тройки простейших рекомендаций из документации (datasheet) на микросхему.

Список статей про операционный усилители

  1. Идеальный операционный усилитель — это то, с чего обычно начинают изучение ОУ.
  2. Идеальный ОУ — Неинвертирующий усилитель — одно из основных включений ОУ.
  3. Идеальный ОУ — Инвертирующий усилитель — этот режим не очень популярен во времена однополярного питания.
  4. Идеальный ОУ — Сумматор. Все пишут о сумматорах на ОУ, и я напишу.
  5. Идеальный ОУ — Дифференциальный усилитель — усиливает разность сигналов на входах.
  6. Идеальный ОУ — Примитивный метод анализа фильтров на ОУ.
  7. Идеальный ОУ — Вместо заключения, или почему идеальные ОУ разрушили бы Вселенную.
  8. Однополярное питание ОУ — почему именно используется однополярное питание, достоинства и недостатки применение ОУ с однополярным питанием.
  9. Разбор основных схем использования ОУ с однополярным питанием, в статье рассмотрены конкретные типы ОУ.
  10. Учимся считать ОУ — приведена методика расчета резисторов ОС и цепей смещения для ОУ при однополярном питании.

… продолжение следует

ОУ

Метки::

Веб-Камера на площади Крестьянской Заставы http://balkanika-mtv.com/ прямая интернет трансляция.

Ваш отзыв