ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧАХ

У радіовимірювальних пристроях, апаратурі обробки сигналів часто необхідно виконувати різні функції при замиканні виходу ОП на інвертуючий вхід з допомогою пасивних ланцюжків негативного зворотного зв'язку. Проводячи аналіз ОП, впливом власних параметрів підсилювача (з врахуванням того, що К_пU та R_вхдостатньо великі, а R_вихдостатньо мале) можемо знехтувати. Вважаємо також, що ланцюжки корекції забезпечують необхідне підсилення і смугу пропускання в замкнутому контурі підсилювача.

Суматор з багатьма входами. На вхід суматора (рис. 6.15, а) від декількох джерел з вихідними опорами R1, R2, R3... надходять вхідні сигнали U_Д1,U_Д2,U_Д3 ... Крім того, на вхід підсилювача (точка А)через опір зворотного зв'язку R_ззпідводиться частина вихідної напруги U_вих. При цьому необхідно враховувати, що невеликий вихідний опір підсилювача є складовою частиною опору R_зз. Напруги на вході підсилювача під дією вхідних сигналів U_Д1,U_Д2,U_Д3,U_вихвизначаються відповідно виразами

U_вх1 = U_Д1(R_Σ/R₁); U_вх2 = U_Д2(R_Σ/R₂);

U_вх3 = U_Д3(R_Σ/R₃); U_вх.зз = U_вих(R_Σ/R_зз);

де R_Σ = R₁||R₂||R₃||R_зз.

Сумарна напруга на вході підсилювача (точка А)

U_вх = R_Σ (U_Д1/R₁+ U_Д2/R₂+ U_Д3/R₃+ U_вих/R_зз. (6.12)

З урахуванням того, що для інвертуючого підсилювача справедливе співвідношення U_вх = –(U_вих/ К_пU)і К_пU→ ∞, з рівняння (6.12) після невеликих перетворень одержимо

U_вих = (– R_зз/R)(U_Д1+ U_Д2+ U_Д3). (6.13)

де R₁= R₂= R₃= R; R_зз/R – ваговий коефіцієнт.

Коли схема на рис. 6:15, а має п ідентичних входів, рівняння (6.13)

можна записати у вигляді

Рис. 6.15

Таким чином, вихідна напруга в розглянутій схемі пропорційна сумі вхідних напруг.

Масштабний підсилювач застосовують для зміни масштабу електричної величини множенням вхідного сигналу на деякий сталий коефіцієнт. Якщо в схемі на рис. 6.15, а R₂= R₃= ∞ (підсилювач а одним входом), то одержимо схему (рис. 6.15, 6), для якої рівняння (6.13) набуває вигляду

U_вих= – (R_зз/R₁)U_д,

що відповідає призначенню підсилювача. Рівень вихідної напруги (масштаб) установлюється співвідношенням опорів R₁і R_зз, тобто ваговим коефіцієнтом.

Логарифмуючий підсилювач. Щоб одержати логарифмічну передавальну характеристику, в коло негативного зворотного зв'язку ОП вмикають p–n–перехід (рис. 6.16, а),вольт–амперна характеристика якого описується рівнянням

(6.14)

Для ідеального ОП І_R = І_д(R_вх→ ∞ і струму на вході ОП немає), а U_вх= 0 (К_пU→ ∞ і в схемі існує повний негативний зворотний зв’язок). Враховуючи це, при >>1 маємо

звідки

U_вих /φ_т= ln(U_д/І₀R). (6.15)

Переходимо до десяткового логарифма відносно U_вих:

U_вих= klg(U_д /І₀R ), (6.16)

Таким чином, схему, подану на рис. 6.16, а, можна використати для виконання операції логарифмування напруги джерела вхідного сигналу.

Диференціюючий підсилювач. Для виконання операції диференціювання напруги джерела вхідного сигналу застосовують диференціюючий підсилювач (рис. 6.16, б). В цій схемі практично вся напруга U_д джерела вхідного сигналу прикладена до конденсатора С, оскільки, як і для попередньої схеми, U_вхΣ= 0. Тому струм, що протікає через конденсатор,

і_С = С(dU_д /dt). (6.17)

Рис. 6.16

Через те, що струму на вході ідеального ОП немає, то і_С = і_R і

U_вих = і_RR = –RС(dU_д /dt). (6.18)

де RС – стала часу.

Інтегруючий підсилювач. (рис. 6.16, в),вихідна напруга якого пропорційна інтегралу від вхідної напруги, можна створити замінивши активний опір R зворотного зв'язку (рис. 6.16, б)реактивним елементом (конденсатором С). Під час перехідного процесу в колі RС, що відбувається після подачі на вхід схеми сигналу U_д (наприклад, у вигляді стрибка напруги), підсилювач працює в лінійному режимі. Цьому режимові відповідає процес інтегрування. Оскільки для ідеального ОП К_пU→ ∞, то в схемі існує повний негативний зворотний зв'язок (U_вхΣ = 0) і струм, що протікає через резистор R,

і_R= U_д / R. (6.19)

З тієї самої причини, що і в диференціаторі, і_С = –і_R і напруга на конденсаторі, або, що те саме, на виході підсилювача (U_вхΣ = 0) визначається формулою

(6.20)

Якщо до входу ОП прикласти напругу в вигляді стрибка із сталою амплітудою U_д, то

U_вих= U_д t /RС,(6.21)

де RС – стала часу інтегратора.

Інтегруючий підсилювач працює на низьких частотах аж до частоти ƒ_н= 0, тому його можна використати для одержання лінійно–змінної напруги як низькочастотної ланки оптимальної обробки сигналу або допоміжного високочастотного генератора пилкоподібної напруги (рис. 6.16, г).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Тема 7. ГЕНЕРАТОРИ ГАРМОНІЧНИХ KОЛИВАНЬ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.007 сек.