Использование параллельной отрицательной обратной связи. Инвертор,интегратор,дифференциатор, сумматор.
Операц-ный усилитель (ОУ).Диф-ное напряжение. Синфазное напр-ие. Идеальный ОУ.Виды обратной св.
Операционный усилитель (ОУ) – универсальное усилительное устройство, изначально предназначенное для выполнения математических операций.
Кроме отмеченных выводов схемы ОУ имеют еще выводы питания, при необходимости,выводы частотной коррекции, балансировки, задания тока потребления и пр.Абсолютные значения трех сигнальных напряжений, отсчитываемых относительно общего вывода питания, находятся в пределах питающих напряжений. Как правило, напряжения питания 
, 
. При этом, размах выходного напряжения 
и входных напряжений 
, 
симметричен в обеих полярностях и гарантированно перекрывает диапазон 
.Основным свойством ОУ является его чувствительность к разности входных напряжений, а не к их абсолютным значениям. Вследствие этого вводятся два понятия: синфазное входное напряжение 
(общая составляющая напряжений на входах, которая должна подавляться) и дифференциальное входное напряжение 
, на которое усилитель реагирует. Будем считать, что 
, 
.
Для понимания работы схем с использованием ОУ полагают, что ОУ «идеален». Под идеальным ОУ понимается следующее: 
– коэффициент усиления ОУ равен бесконечности; входное сопротивление 
; выходное сопротивление 
; коэффициент подавления синфазного входного напряжения равен ∞. Понятно, что с таким коэффициентом усиления ОУ неприменим. Поэтому он предназначен для работы с глубокой отрицательной обратной связью. Различают два вида широко используемой обратной связи в схемах с ОУ. Это параллельная и последовательная отрицательные обратные связи.
схема с ОУ, охваченным параллельной отрицательной обратной связью.
Из свойств идеального ОУ 
вытекает, что разность между инвертирующим и неинвертирующим входами чрезвычайно мала 
и входы можно считать виртуально (квази) закороченными. Выходное напряжение для данной схемы можно найти из следующих соображений. Поскольку инвертирующий вход – точка суммирования, находится под нулевым потенциалом, то ток, протекающий по резистору 
, является входным током, который будет определяться следующим соотношением 
, а выходное напряжение 
, откуда коэффициент усиления 
схемы с параллельной ООС будет равен 
, то есть определяется не свойствами ОУ, а элементами ОС , 
.Схема с ОУ с последовательной отрицательной обратной связью представлена на рис.2.4.
Рис.2.4. Последовательная отрицательная ОС
В данной схеме часть выходного напряжения передается на инвертирующий вход через делитель , . Напряжение на инвертирующем входе равно 
.Напряжение на неинв-щем входе равно 
.Поскольку входы ОУ виртуально заземлены 
, то справедливо равенство
, 
,откуда 
, 
.
Таким образом, коэффициент усиления 
схемы определяется, как и прежде, только соотношением сопротивлений резисторов , и не зависит от свойств от ОУ.
Использование параллельной отрицательной обратной связи. Инвертор,интегратор,дифференциатор, сумматор.
Операционный усилитель (ОУ) – универсальное усилительное устройство, изначально предназначенное для выполнения математических операций – откуда и название операционный. Графическое обозначение ОУ дано на рис.2.1.
Рис.2.1. Графическое обозначение ОУ, – коэффициент усиления ОУ
На рис.2.2 представлена схема с ОУ, охваченным параллельной отрицательной обратной связью.
Рис.2.2. Параллельная отрицательная обратная связь
Из свойств идеального ОУ вытекает, что разность между инвертирующим и неинвертирующим входами чрезвычайно мала и входы можно считать виртуально (квази) закороченными. Выходное напряжение для данной схемы можно найти из следующих соображений. Поскольку инвертирующий вход – точка суммирования, находится под нулевым потенциалом, то ток, протекающий по резистору , является входным током, который будет определяться следующим соотношением: ,а выходное напряжение , откуда коэффициент усиления схемы с параллельной ООС будет равен , то есть определяется не свойствами ОУ, а элементами ОС , .Рассмотрим ряд схем, реализованных на основе ОУ с параллельной ООС, представленных на рис.2.3. На рис.2.3а представлена схема инвертора или схема умножения входного напряжения на 
. Это достигается тем, резисторы 
. На рис.2.3б представлена схема дифференциатора. Поскольку 
, а 
, который в то же время равен 
(инвертирующий вход виртуально заземлен) 
, 
.
На рис.2.3впредставлена схема дифференциатора с использованием индуктивности L. Для нее справедливо
,
то есть, как и в схеме с использованием конденсатора, выходное напряжение пропорционально производной от входного. На рис.2.3г, 2.3д представлены схемы интеграторов входного напряжения. Для схемы на рис.2.3г справедливо
, 
, 
, 
.
Аналогично имеем для схемы на рисунке 3д
, 
, 
.
На рис.2.3е представлен преобразователь ток-напряжение. В данной схеме источник тока виртуально заземлен (схема имеет неоспоримые преимущества по сравнению с преобразователями ток-напряжение на основе низкоомных резисторов-шунтов). Выходное напряжение пропорционально входному току. Коэффициент пропорциональности – сопротивление 
. На рис.2.3ж представлена схема сумматора. Здесь в точке суммирования складываются входные токи, протекающие по входным резисторам. Суммарный ток протекает по резистору обратной связи и создает выходное напряжение.
На рис.2.3з представлен дифференциальный усилитель. Выходное напряжение схемы пропорционально разности 
.
Некоторым недостатком схем спараллельной ООС является невысокое входное сопротивление, определяемое входным сопротивлением 
.
Достоинство данных схем состоит в том, что отсутствует синфазная составляющая входного сигнала. Неинвертирующий вход заземлен 
.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 235; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!