Последнее выражение четко разъясняет происхождение названия и назначение рассматриваемого усилителя.
В разностном усилителе на ОУ при одинаковой полярности входных напряжений имеет место синфазный сигнал, который увеличивает ошибку усилителя. Поэтому в разностном усилителе желательно использовать ОУ с большим КОСС. К недостаткам рассмотренного разностного усилителя можно отнести разную величину входных сопротивлений и трудность в регулировании коэффициента усиления. Эти трудности устраняются в устройствах на нескольких ОУ, например, в разностном усилителе на двух повторителях (рисунок 6.11).
Рисунок 6.11. Разностный усилитель на повторителях
Данная схема симметрична и характеризуется одинаковыми входными сопротивлениями и малым напряжением ошибки, но работает только на симметричную нагрузку.
На основе ОУ может быть выполнен логарифмический усилитель, принципиальная схема которого приведена на рисунке 6.12.
Рисунок 6.12 Логарифмический усилитель на ОУ
P-n переход диода VD смещен в прямом направлении. Полагая ОУ идеальным, можно приравнять токи I1 и I2. Используя выражение для ВАХ p-n перехода {I=I0·[exp(U/φT)–1]}, нетрудно записать:
Uвх /R = I0·[exp(U/φT) – 1],
откуда после преобразований получим:
Uвых = φT·ln(Uвх/I0R) = φT(lnUвх – lnI0R),
из чего следует, что выходное напряжение пропорционально логарифму входного, а член lnI0R представляет собой ошибку логарифмирования. Следует заметить, что в данном выражении используются напряжения, нормированные относительно одного вольта.
|
|
|
При замене местами диода VD и резистора R получается антилогарифмический усилитель.
Широкое распространение получили инвертирующие и неинвертирующие сумматоры на ОУ, называемые еще суммирующими усилителями или аналоговыми сумматорами. На рисунке 6.13 приведена принципиальная схема инвертирующего сумматора с тремя входами. Это устройство является разновидностью инвертирующего усилителя, многие свойства которого проявляются и в инвертирующем сумматоре.
Рисунок 6.13. Инвертирующий сумматор на ОУ
При использовании идеального ОУ можно считать, что входных токов усилителя, вызванных входными напряжениями Uвх1, Uвх2 и Uвх3, равна току, протекающему по Rос, т.е.
Uвх 1 /R1 + Uвх2/R2 + Uвх3/R3 = –Uвых/Rос,
Откуда
Из полученного выражения следует, что выходное напряжение устройства представляет собой сумму входных напряжений, умноженную на коэффициент усиления KU инв. ПриRос=R1=R2=R3 KU инв=1 и Uвых=Uвх1+Uвх2+Uвх3.
При выполнении условия R4=Rос∥R1∥R2∥R3 токовая ошибка мала, и ее можно рассчитать по формуле Uош=Uсм(KU ош+1), где KU ош=Rос/(R1∥R2∥R3) — коэффициент усиления сигнала ошибки, который имеет большее значение, чем KU инв.
Неинвертирующий сумматор реализуется также как и инвертирующий сумматор, но для него следует использовать неинвертирующий вход ОУ по аналогии с неинвертирующим усилителем.
|
|
|
При замене резистора Rос конденсатором C (рисунок 6.14) получаем устройство, называемоеаналоговым интегратором или просто интегратором.
Рисунок 6.14. Аналоговый интегратор на ОУ
При идеальном ОУ можно приравнять токи I1 и I2, откуда следует:
Или
Точность интегрирования тем выше, тем больше Ku ОУ.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 395; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!