Громадные успехи в развитии интегральной микроэлектроники,
достигнутые в конце двадцатого века, не оставили в стороне и такую
консервативную область техники, как релейная защита и автоматика. <...> Применение интегральной микроэлектроники представляет недостижимые иным путем возможности для построения высококачественных
автоматических устройств энергосистем. <...> Поэтому изучать средства
интегральной микроэлектроники для решения этого класса задач совершенно необходимо. <...> ИДЕАЛЬНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Под операционным усилителем (ОУ) традиционно понимается активный элемент – усилитель, с использованием которого реализуется
операционная схема, выполняющая сложные математические операции с входными сигналами. <...> 5
Интегральный ОУ представляет собой высококачественный широкополосный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом
усиления, высоким входным и низким выходным сопротивлениями. <...> Операционные усилители содержат несколько усилительных каскадов
и выполняются в виде интегральной микросхемы, имеющей обычно
инвертирующий и неинвертирующий входы и один выход. <...> Кроме того,
интегральная микросхема имеет выводы для подключения питающих
напряжений, но обычно эти выводы на принципиальных схемах не показывают, чтобы не загромождать схему. <...> Для того чтобы ОУ мог являться основой схем различного функционального назначения, он должен иметь свойства «идеального» ОУ:
бесконечно большое входное сопротивление;
нулевое выходное сопротивление;
собственный коэффициент усиления, стремящийся к бесконечности в бесконечно широкой полосе частот;
амплитуду выходного напряжения, не зависящую от частоты
входного сигнала. <...> Рассмотрим подробнее допустимость применения модели
идеального ОУ при разработке и анализе работы элементов автоматических устройств электроэнергетических систем. <...> В соответствии с первым допущением входное сопротивление ОУ
можно считать бесконечно большим. <...> По этой <...>
Функциональные_элементы_УРЗА_на_операционных_усилителях.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________________
В.Е. ГЛАЗЫРИН, Г.В. ГЛАЗЫРИН
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УРЗА
НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2010
Стр.1
УДК 621.375.087.9(075.8)
Г 525
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент В.В. Медведков,
канд. техн. наук, доцент И.П. Тимофеев
Работа подготовлена кафедрой электрических станций
для студентов энергетического факультета
специальностей 140203 и 140204
Глазырин В.Е.
Г 525 Функциональные элементы УРЗА на операционных усилителях
: учеб. пособие / В.Е. Глазырин, Г.В. Глазырин. – Новосибирск
: Изд-во НГТУ, 2010. – 72 с.
ISBN 978-5-7782-1424-8
УДК 621.375.087.9(075.8)
ISBN 978-5-7782-1424-8
© Глазырин В.Е., Глазырин Г.В., 2010
© Новосибирский государственный
технический университет, 2010
Стр.2
Оглавление
Введение.................................................................................................................. 5
Идеальный операционный усилитель .............................................................. 5
Классификация операционных схем ................................................................. 7
Тип обратной связи .......................................................................................... 8
Линейность ..................................................................................................... 10
Частотный диапазон работы ......................................................................... 10
Предполагаемые применения ....................................................................... 10
Параллельные операционные схемы .............................................................. 11
Преобразователь ток–напряжение ................................................................ 11
Усилитель тока ............................................................................................... 14
Инвертирующий усилитель напряжения ..................................................... 15
Суммирующий усилитель ............................................................................. 17
Обобщенный инвертор .................................................................................. 18
Интегратор ...................................................................................................... 22
Дифференциатор ............................................................................................ 25
Диодный ограничитель .................................................................................. 26
Аналоговый ключ ........................................................................................... 27
Последовательные операционные схемы ....................................................... 28
Усилитель напряжения .................................................................................. 28
Повторитель напряжения .............................................................................. 30
Преобразователь напряжение–ток ................................................................ 30
3
Стр.3
Комбинированные операционные схемы....................................................... 31
Разностный усилитель ................................................................................... 31
Симметричный преобразователь ток–напряжение ..................................... 33
Модулятор ...................................................................................................... 34
Фазовращатель ............................................................................................... 35
Активный частотный фильтр ........................................................................ 36
Комбинированная положительная и отрицательная обратная связь ......... 41
Операционные схемы с несколькими усилителями .................................... 48
Некоторые операционные схемы, используемые в УРЗА ........................... 50
Инвертирующий усилитель-ограничитель .................................................. 50
Компараторы напряжения ............................................................................. 52
Триггер Шмитта ............................................................................................. 54
Элемент с областью нечувствительности .................................................... 55
Макси- и мини-селекторы ............................................................................. 57
Функциональные преобразователи .............................................................. 58
Амплитудный детектор ................................................................................. 60
Генератор треугольных колебаний ............................................................... 61
Схема совпадения .......................................................................................... 64
Схема сравнения средних значений двух электрических величин............ 65
Схема сравнения двух электрических величин по фазе ............................. 67
Времяимпульсные схемы сравнения длительности .................................... 68
Элементы задержки срабатывания ............................................................... 70
Список литературы ............................................................................................ 71
4
Стр.4