ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus
Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636 [25] Расчет уставок устройств релейной защиты [24] ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА [18] Максимальная токовая защита [14] Проверка релейной защиты [13] Дифференциальная защита линий [12] Защита синхронных генераторов [12] Измерительные трансформаторы [10] Принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты на полупроводниковой и интегральной базе [10] Токовая направленная защита [9] Защита электродвигателей [9] Реле [9] Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью [8] Правила выполнения схем РЗА [8] Проверка защиты первичным током нагрузки и рабочим напряжением [8] Высокочастотные защиты [7] Защита воздушных и кабельных линий электропередачи [7] Защита трансформаторов и автотрансформаторов [7] Защита предохранителями и автоматическими выключателями [7] Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью [6] Векторные диаграммы. Короткие замыкания в электрических системах [6] Действие релейной защиты при качаниях [6] Аппаратура для проверки релейной защиты [5] Защита шин [3] Особенности защиты линий и трансформаторов, подключенных к линиям без выключателей на стороне высшего напряжения [3] Оперативный ток [3] Общие сведения [3] Управление выключателями [2]

2.16. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В УСТРОЙСТВАХ РЗ

Инвертирующий операционный усилитель выполняется на ОУ с параллельной отрицательной ОС (ООС) по напряжению (рис.2.45, a). Неинвертирующий вход Н соединен с общей (нулевой) шинкой непосредственно или через резистор, поэтому UH = 0. Входной сигнал UBX1 подается через резистор R1 на И-вход ОУ. На этот же вход по цепи ОС через резистор ROC поступает напряжение с выхода ОУ: UOC = –KOCUВЫХ. Коэффициент KOC показывает, какая часть выходного напряжения передается на вход усилителя: KOC = R1/(R1 + ROC).

Определим основной параметр усилителя: КуИ = UBЫX/UBX1. Полагая, что ОУ имеет идеальные параметры (КуОУ =, ZВХ ОУ = ), принимаем напряжение между входными зажимами ОУ UВХ.Д = UН–И = UHUИ = 0. Отсюда следует, что UИ = UH, а так как UH = 0, то потенциал И-входа (UИ) инвертирующего усилителя будет равен нулю.



Определим входной ток I1 и ток ОС IОС (рис.2.45, а). При подаче на вход 1 сигнала UBX1 положительного знака

                                                                         (2.27)

                                                                  (2-28)

Поскольку у идеального ОУ IВХ = 0, то IOC = I1 (I1 – входной ток схемы). Подставив значения токов из (2.27) и (2.28), получим: UВХ1/R1 = – UBЫX/RОС. Отсюда находим

                                                                            (2.29)

Таким образом, коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется только отношением сопротивлений цепи ОС (RОС) и входного сопротивления схемы (R1) и является поэтому стабильной величиной, не зависящей от параметров транзисторов и других элементов, входящих в ОУ (изменяющихся под влиянием температуры и других факторов).

Линейная часть проходной характеристики 1 инвертирующего усилителя (участок АВ на рис.2.45, в), где UBЫX = – KИUBX1, идет ниже линейной части 2 характеристики ОУ, поскольку КуИ << КуОУ и имеет больший линейный участок. Изменяя соотношение RОС и R1, можно изменять значение КуИ и проходную характеристику.

При RОС = R1/KyИ = 1 инвертирующий ОУ превращается в повторитель UBX1 с изменением его знака: UBЫX = –UBX1.

Входное сопротивление схемы инвертирующего ОУ RBX = UBX1/IBX; с учетом того, что потенциалUИ = 0, UBX = UBX1, а входной ток IBX = I1 поэтому RBX = UBX1/I1 = R1 как правило, оно значительно меньше RвхОУ

Приближенно выходное сопротивление схемы определяется по формуле [34]:

                                                                                   (2.30)

Поскольку КуОУ велико, Rвых И имеет малое значение (50 – 100 Ом).

Инвертирующий усилитель может служить для преобразования входных напряжений как постоянного, так и переменного тока и широко используется для выполнения различных функциональных схем, рассматриваемых ниже. Инвертирующий усилитель используется как масштабный усилитель с инвертированием входного сигнала.

При анализе любых схем, построенных на инвертирующем ОУ, следует учитывать, что потенциал И-входа равен нулю (поскольку UН–И = 0).

Неинвертирующий операционный усилитель выполняется по схеме с ООС по напряжению (рис.2.46). Входной сигнал UBX подается на Н-вход операционного усилителя. Напряжение ОС UOC снимается с делителя напряжения, образованного резисторами R1-ROC, и заводится на И-вход. Поскольку напряжение между входами ОУ H и И равно разности их потенциалов, то под действием ОС на входе усилителя появится результирующее дифференциальное напряжение UBX.Д = UН – UИ = UBX – UOC.




В этой схеме ОС действует как ООС, противодействуя UBX. Значение UОС можно определить как падение напряжения от тока I1 = UВЫХ/(R1 + ROC) в резисторе R1, т.е.



Из схемы видно, что

                                                                                          (2.31)

Полагая, что ОУ идеален, считаем, чтоIвх.ОУ = 0 и, следовательно, IОС.ОУ = I1. При этом, как следует из схемы включения (рис.2.46), I1 = UBX/R1, поэтому IОС = I1 = UBX/R1.

Подставив значения I1 и IОС в (2.31), получим

                                                                 (2.32)

Из (2.32) следует, что коэффициент усиления неинвертирующего усилителя

                                                                    (2.33)

Как и в предыдущей схеме, коэффициент усиления неинвертирующего ОУ КуН не зависит от изменения параметров элементов, входящих в ОУ, и является стабильной величиной.




Проходная характеристика неинвертирующего усилителя приведена на рис.2.47. Она располагается в I и III квадрантах комплексной плоскости, так как знаки UВЫХ и UBХ совпадают. Наклон линейной части характеристики определяется значением КуН: чем меньше КуН, тем больше линейная часть и диапазон UBХ, при котором схема работает как линейный усилитель.

Особенностью неинвертирующего усилителя является очень большое входное сопротивление RВЫХ (до сотен мегаом). Выходное сопротивление RВЫХ = 50 ÷ 100 Ом.

Неинвертирующий усилитель используется как базовый элемент для выполнения ряда функциональных узлов в схемах измерительных органов.

Дифференциальный усилитель. Схема усилителя (рис.2.48) выполняется на ОУ с ООС. Она действует на оба его входа (И и Н), куда приходят также два входных сигнала (UBX1 и UBX2). Такой усилитель используется для вычитания одного входного сигнала из другого (например, UBX2  UBX1):

                                                                                   (2.34)

Эту схему можно рассматривать как инвертирующий и неинвертирующий усилители, выполненные на одном ОУ.

Действительно, на И-вход ОУ так же, как и у инвертирующего усилителя (рис.2.48), через резистор R1 подается входной сигнал UBX1, а через резистор ROC – цепь ООС, в то же время на Н-вход, по аналогии с неинвертирующим усилителем (см. рис.2.46), подается входное напряжение UBX2 и ООС, приходящая с И-входа. В отличие от схемы на рис.2.46, напряжение UBX2 снимается и заводится на Н-вход с резистора R3 делителя напряжения резисторов R2 и R3, т.е.

                                                                                      (2.35)

Учитывая, что при наличии ООС ОУ работает в линейной части, пользуясь методом наложения, находим выходное напряжение рассматриваемой схемы как алгебраическую сумму (с учетом знаков) двух выходных напряжений. Одного, получаемого в результате усиления UBX1 с коэффициентом KyИ = ROC/R1 при UВХ2 = 0, и второго, в результате усиления UВХ2, поступающего на Н-вход (2.35), с коэффициентом  при UBX1 = 0. В соответствиии с этим получим

                                                      (2.36)

Чтобы рассматриваемая схема работала как вычитатель, коэффициенты усиления при UВХ2 и UBX1 должны быть равны. Для выполнения этого условия сопротивления резисторов в (2.36) выбираются исходя из следующих соотношений:

R2 = R1; R3 = RОС.                                                                                                     (2.37)

Приняв сопротивления резисторов в выражении (2.36) по (2.37), получим

                                                                                              (2-38)

Здесь ROC/R1 является коэффициентом преобразования (усиления) UBX2 и UBX1. Рассмотренная схема работает как вычитатель.

 

 

25 Август, 2011              7191              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы