Щоб збільшити амплітуду дуже слабких вхідних сигналів, застосовують мікросхеми інтегральних ОУ. Коефіцієнт посилення і живлять напруги ОП вибираються такими, щоб на вхід М К надходили сигнали в діапазоні цифрових (НИЗЬКИЙ / ВИСОКИЙ) або аналогових (+0.05 … -0.05 В) рівнів.

З широкораспространенная ОУ часто використовують «класичні» LM358, LM324, LM2902, TL062, що допускають роботу як при однополярному харчуванні +3 … +30 В, так і при двухполярной харчуванні ± (1.5 … 15) В. Типовий струм споживання 1 … 2 мА; струм навантаження до 40 … 50 мА, коефіцієнт підсилення не менше 100000.

Для зниження амплітудних спотворень рекомендується вибирати спеціальні типи ОУ, що допускають розмах сигналів «rail-to-rail» по входу і (або) «rail-to-rail» по виходу. Для довідки, «rail» в перекладі з англійської – це «перила, поручні, рейки», в електроніці – це порогові напруги у районі GND і Vcc.

На Рис. 3.19, а … ц показані схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ, а на Рис. 3.20, а … ж – підсилювачів сигналів, що складаються з декількох ОУ.

 

 

Рис. 3.19. Схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ (початок):

а) високий вхідний опір за рахунок повторювача напруги на мікросхемі DA1

б) пряме з'єднання ОУ DA1 з МК застосовується, якщо вони живляться від єдиного джерела позитивної напруги +3 … +5 В при відсутності негативного харчування ОУ; Про

 

 

Рис. 3.19. Схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ (продовження):

в) захисний діод VD1 може бути відсутнім, якщо струм, що протікає через резистор R4 при негативній напрузі на виході ОУ, менше 1 мА. Це ток через внутрішній діод М К;

г) дільник на резисторах R2, R3 знижує максимальну напругу, що подається на лінію МК з виходу ОУ DA /, з +12 до +5 В (резисторной узгодження рівнів);

д) резистор R2 регулює посилення каскаду на мікросхемі DA1. Ланцюжок R3, С2 згладжує «шерехи», що виникають при механічному обертанні движка резистора R2

е) ОУ на мікросхемі DA 1 не має зворотних зв'язків та виконує функцію компаратора. Поріг регулюється резистором R3, елементи захисту – R2, VDI, VD2, С1;

ж) резистор R1 – це навантаження виходу інтегрального компаратора DA /, що має відкритий колектор. Можливі заміни – LM392N, LM311;

з) ОУ DA 1 виконує функцію компаратора, що порівнює вхідний сигнал з напругою +2.5 В (дільник /? /, R2). Конденсатор С1 усуває самозбудження на високих частотах;

и) резистор RI обов'язковий при харчуванні ОУ DA 1 від напруг більше, ніж +5 В, і менше, ніж-5 В. Цей резистор обмежує струм, що протікає через внутрішні захисні діоди МК при великому позитивному і при великому негативній напрузі на виході ОУ;

 

 

 

 

Про Рис. 3.19. Схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ (продовження):

к) перетворювач рівнів: на вході -5 … +5 В, на виході 0 … +5 В. Резисторами R3, R4 підбирається точна центровка і коефіцієнт ослаблення сигналу, що приходить до МК;

л) резистором / врегулюється постійна складова на вході МК;

м) сигнал верхнього входу від датчика швидкості «прив'язаний» до рівня +2.5 В через дільник R3, R4. Діоди VDI, VD2 – захисні, конденсатори С1, С2 фільтруючі;

н) резистор R2 захищає М К від негативного напруги -5 В, яке може з'явитися на виході DA /. Якщо движок резистора R1 перевести в крайнє праве положення, то DA 1 з інтегратора перетворюється на повторювач напруги;

о) вхідний сигнал проходить через активний ФНЧ з частотою зрізу 22 кГц. Якщо амплітуда на вході АЦП МК більше, ніж 0 … +5 В, то треба послідовно поставити резистор 1 … Юком;

 

 

 

 

Про Рис. 3.19.Схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ {продовження):

п) вхідний підсилювач виконаний на високошвидкісному ОУ DAI v має захист від сплесків напруги за допомогою діодів Шоттки VDI, VD2. Діапазон частот до 10 МГц; р) регулювання чутливості (Посилення) змінним резистором R2 с) діод VDI не пропускає негативну півхвилю напруги. Резистор R2огранічівает струм через внутрішній діод МК при амплітуді на виході DAI більше, ніж +5 В;

т) резистор зворотного зв'язку RI, на відміну від аналогічних схем, з'єднується з захисним резистором R2 на вході МК, а не на виході ОП DA /;

у) трьохсмуговий регулятор тембру з корекцією АЧХ на низьких (R4), середніх (R5) і верхніх (R6) частотах. Напруга +2.5 В може подаватися від ІОН МК;

 

 

 

 

Рис. 3.19. Схеми підсилювачів сигналів на одиночних ОУ (закінчення):

ф) підсилювач DAI є компаратором, поріг спрацювання якого визначається резистором R4. На виводі 3 мікросхеми DAI підсумовуються негативне (резистор RI) і позитивне (резистори R4, R6) напруги. Конденсатор С1 згладжує пульсації сигналу ШІМ, що генерується з виходу МК;

х) активний ФНЧ на мікросхемі DA I доповнюється пасивним ФНЧ на елементах R3, СЗ. Дільник R3, узгодить рівні сигналів, оскільки у DA1 і М До різне харчування;

ц) захист входу М К стабілітроном VDI і резисторами R2, R3, що необхідно при високому двухполярной напрузі живлення ОП DAI.

 

  Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтроллерной схема. (Випуск 1)