Инвертирующий суммирующий усилитель (инвертирующий сумматор)

Дәріс. Операционные усилители Операционный усилитель - это многокаскадный УПТ с большим коэффициентом усиления. Для идеального ОУ KU®µ , Rвх®µ, Rвых®0, Df®µ. ОУ имеет два или три каскада. Первым каскадом является дифференциальный усилитель, вторым – усилитель напряжения, и последним – усилитель мощности. Питание идет от двух разнополярных источников питания. ОУ имеет два входа – прямой и инверсный- и один выход, а также ряд дополнительных выводов для балансировки и для коррекции АЧХ. Условное графическое изображение на рисунке 1. Условные обозначения на схеме для операционного усилителя, изображённого на рисунке справа, следующие: V+ - неинвертирующий вход V- - инвертирующий вход Vout - выход VS+ - плюс напряжения питания VS- - минус напряжения питания Рисунок 1. Графическое изображение ОУ Выходное напряжение связано с входными соотношением , где KU0 – коэффициент усиления ОУ по напряжению. В настоящее время ОУ выполняются в виде интегральных схем (ИС). ОУ характеризуется следующими параметрами: - коэффициент усиления по напряжению KU0 = Uвых/ Uвх ОбычноKU0 = 105…107; - амплитудно-частотная характеристика; - частота единичного усиления fед – частота, на которой KU0=1; - входное сопротивление Rвх. Для повышения Rвхв первом каскаде могут использоваться полевые транзисторы; - выходное сопротивление Rвых, обычно составляет сотни Ом; - входные токи Iвх (-),Iвх (+)– токи, протекающие по входным шинам; - разность входных токов DIвх = (Iвх (-) - Iвх (+));входные токи могут различаться на 10 – 20%; - выходной ток Iвых – максимальное значение выходного тока ОУ, при котором гарантируется его работоспособность; - скорость нарастания выходного сигнала u - характеризует частотные свойства усилителя при его работе в импульсных схемах. Измеряется в вольтах в секунду; - напряжение смещения Uсм. Численно напряжение смещения определяется как напряжение, которое надо приложить ко входу усилителя для того, чтобы его выходное напряжение было равно нулю. Обычно Uсм составляет от единиц до десятков милливольт; - мощность (или ток) потребления; - дрейф напряжения смещенияDUсм\0С; - дрейф разности входных токов DIвх\0С; - коэффициент подавления синфазных помех. Кроме перечисленных параметров ОУ характеризуются целым рядом предельно допустимых основных эксплуатационных параметров   Применение операционных усилителей

Дифференциальный усилитель (вычитатель)

 

Данная схема предназначена для получения разности двух напряжений, при этом каждое из них предварительно умножается на некоторую константу (константы определяются резисторами).

 

· Входное сопротивление (между входными выводами) равно =

В случае, когда R1 = R2, Rf = Rg, имеем

 

 

Инвертирующий усилитель

Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу).

 

(Поскольку V является виртуальной землей)

· Третий резистор с сопротивлением, равным Rf = Rin (сопротивление параллельно соединенных резисторов Rf и Rin), устанавливаемый (при необходимости) между неинвертирующим входом и землей, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.Если Rin = 0, то схема реализует собой линейный преобразователь ток-напряжение. Входное сопротивление такой схемы определяется коэффициентом усиления реального ОУ и сопротивлением обратной связи по формуле:

·

где KA - коэффициент усиления операционного усилителя. Выходное напряжение получается по формуле

Неинвертирующий усилитель

 

Усиливает напряжение (умножает напряжение на константу, большую единицы)

 

· (на практике — входное сопротивление операционного усилителя: от 1 MОм до 10 TОм)

· Третий резистор с сопротивлением, равным R1II R2 (сопротивление параллельно соединенных резисторов R1 и R2), устанавливаемый (при необходимости) между точкой подачи входного сигнала Vin и неинвертирующим входом, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.

Повторитель напряжения

 

 

Рис. Повторитель напряжения

Используется как буферный усилитель, для исключения влияния низкоомной нагрузки на источник с высоким выходным сопротивлением.

 

(на практике — входное сопротивление операционного усилителя: от 1 MОм до 10 TОм)/

Инвертирующий суммирующий усилитель (инвертирующий сумматор)

Суммирует (с весом) несколько напряжений. Сумма на выходе инвертирована, то есть все веса отрицательны.

 

Если

 

Если

 

 

Выход инвертирован

Интегратор

Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

 

где Vin и Vout — функции времени, Vinitial — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.

Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.

Для повышения точности интегратора необходимо использовать ОУ с малыми значениями Uсм, Iвх, DIвхи ограничить максимальное время интегрирования

Дифференциатор

Дифференцирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

Где Vinи Vout – функции времени.

Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр высоких частот.

Компаратор

Сравнивает два напряжения и выдает на выходе одно из двух состояний в зависимости от того, какое из входных напряжений больше.

VS+- положительное напряжение питания;

VS- - отрицательное напряжение питания

И т.д.

 

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1092; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:




Мы поможем в написании ваших работ!