Дифференциаторы на оу.

Рис. 16.12. Принципиальная схема идеального дифференциатора на ОУ

Ток через емкость определяется выражением:

(16.13)

Если предположить, что ОУ является идеальным, то . Поскольку:

,

(16.14)

то выходное напряжение оказывается пропорционально первой производной от входного сигнала:

(16.15)

Приведенная на рис.16.12 схема будет работать не во всем частотном диапазоне: при увеличении частоты сопротивление емкости стремиться к нулю, а, следовательно, коэффициент усиления бесконечно растет. Для того, чтобы схема работала устойчиво необходимо снизить коэффициент усиления за пределами рабочей полосы частот.

Рис.16.13. Принципиальная схема реального дифференциатора на ОУ

Емкость выбирается таким образом, чтобы участок характеристики со спадом 6 дБ/октава начинался на частоте более высокой, чем верхняя граничная частота дифференцируемого сигнала:

.

(16.16)

Сопротивление ограничивает коэффициент усиления на высоких частотах, обеспечивает динамическую устойчивость и снижает входной емкостной ток схемы, «отбираемый» от источника сигнала. Добавление в схеме сопротивления приводит к прекращению дифференцирования на частотах, больших :

.

(16.17)

Выходное напряжение схемы рис.16.13 имеет:

.

(16.18)

И нтеграторы на оу.

Рис.16.14. Принципиальная схема идеального интегратора на ОУ и его АЧХ

Выходное напряжение схемы оказывается пропорциональным входному интегралу входного напряжения:

,

(16.19)

где – начальное напряжение на емкости, то есть постоянная интегрирования.

Для того, чтобы в начальный момент времени обеспечить равенство необходимо разрядить остаточное напряжение на емкости через ключ К1.

Особенности построения усилителей переменного тока на оу.

Рис. 16.15 Принципиальная схема усилителя переменного тока на ОУ и его амплитудная характеристика

В усилителях переменного тока на ОУ возникает дрейф нуля, который обусловлен не идеальностью ОУ, входное сопротивление реального ОУ не является бесконечно большим. Дрейф нуля приводит к резкому уменьшению динамического диапазона. Для устранения этого недостатка в схему вводят частотно-зависимую ООС (емкость ).

Контрольные вопросы

64. Чем определяется входное сопротивление в неинвертирующей схеме включения операционного усилителя (рис.16.10)?

    1. Собственным входным сопротивлением реального ОУ.

    2. Параллельным соединением собственного входного сопротивления ОУ и сопротивления .

    3. Сопротивлением .

65. Почему точка б (рис.16.10) называется виртуальной землей?

    1. в этой точке потенциал равен нулю

    2. в этой точке потенциал совпадает с потенциалом в точке б

    3. для определенности.

66. Что означает знак «минус» в выражении для коэффициента усиления для инвертирующей схемы включения операционного усилителя?

    1. отрицательное значение коэффициента усиления

    2. отрицательное значение сопротивления в цепи обратной связи

    3. сдвиг фаз между входным и выходным сигналом составляет 1800

67. На основании какой схемы можно реализовать операцию вычитания?

    1. сумматора на ОУ, включенного по инвертирующей схеме

    2. сумматора на ОУ, включенного по неинвертирующей схеме

    3. дифференциальной схеме включения ОУ.

68. Какие дополнительные элементы следует включить в схему идеального дифференциатора для того, чтобы эту схему можно было реализовать на практике?

    1. последовательно входной емкости необходимо включить сопротивление;

    2. параллельно сопротивлению в цепи обратной связи необходимо включить емкость;

    3. первый и второй варианты ответов правильные.