Ідеальний операційний підсилювач

Д ля того, щоб розглядати функціонування ОП в режимі із зворотним зв'язком, необхідно спочатку ввести поняття ідеального операційного підсилювача. Ідеальний ОП є фізичною абстракцією, тобто не може реально існувати, проте дозволяє істотно спростити розгляд роботи схем на ОП завдяки використанню простих математичних моделей.

Ідеальний ОП описується формулою (1) і володіє наступними характеристиками:

• Нескінченно великий коефіцієнт підсилення з розімкненою петлею зворотного зв'язку.

• Нескінченний великий вхідний опір входів V- і V+. Іншими словами, струм, що протікає через ці входи, рівний нулю.

• Нульовий вихідний опір виходу ОП.

• Нескінченно велика швидкість наростання напруги

Рис.7, - Схема підсилювача подільника на виході ОП.

• Смуга пропускання: від постійного струму до безкінечності.

Пункти 4 і 5 насправді виходять з формули (1), оскільки в неї не входять тимчасові?е затримки і фазові зрушення. З перерахованих умов виходить властивість ОП, що спрощує розгляд схем з його використанням:

Ідеальний ОП, охоплений негативним зворотним зв'язком, підтримує однакову напругу на своїх входах.

Тобто виконується рівність: V_+ — V_- = 0~ (2)

Легко переконатися в справедливості рівності (2). Допустимо, (2) порушено — має місце невелика різниця напруги. Тоді вхідна диференціальна напруга, посилена в ОП, викликала б (унаслідок нескінченного коефіцієнта підсилення) нескінченно велику вихідну напругу, яка, відповідно до визначення ООС, ще зменшило б різницю вхідної напруги. І так до тих пір, поки рівність (2) не буде виконана. Відмітимо, що вихідна напруга може бути будь-яким — воно визначається видом зворотного зв'язку і вхідною напругою.

Розразунок піддіапазонів

Для розрахунку кількості діапазонів необхідно мати на увазі, що стрілка має знаходитись у третиій частині шкали для забезпечення точного вимірювання, Отже, у зв язку з цим, розбиття діапазонів матиме наступний вигляд:

Перший, 100-300 мВ

Другий 300-1000мВ Т

Розрахунок коефіціента підсилення

Оскільки, ми реалізуємо на операційному підсилювачі, отже підсилення буде рівним коефіціенту передачі ОП .

(1)

Коефіціент передачі

Для першого -1

Для друого- 3.3

Отже , обираємо наступні опори для забезепечення необхідного коефіцієнту передачі:

R2=10кОм

R3=33кОм

Перемикання діапазонів буде здійснюватись за допомогою перемикачів J1, J2

Детектор

Тип детектора визначається, як вже указувалося, приналежність вольтметрів змінного струму до вольтметрів амплітудного, среднеквадратического або средневыпрямленного напруга. Відповідно до цього самі детектори класифікуються таким чином: по параметру Ux~^ якому відповідає струм або напруга у вихідному ланцюзі детектора: піковий детектор, детектори среднеквадратического і средневыпрямленного значень напруги; по схемі входу: детектори з відкритим і закритим входом по постійній напрузі;

по характеристиці детектування: лінійні і квадратичні детектори.

Мал. 8. Схеми пікового детектора:

А — з відкритим входом; Би — із закритим входом.

Піковий детектор — це детектор, вихідна напруга якого безпосередньо відповідає t/max або <7min (Ов або Us). Піковий детектор відноситься до лінійних і може мати відкритий (мал. 3.20, а) або закритий (мал. 3.20, би) вхід по постійній напрузі.

Принцип роботи пікових детекторів специфічний і полягає в заряді конденсатора З через діод V до максимального (пікового) значення Ux~, яке потім запам'ятовується, якщо постійна часу розряду З (через R) значно перевищує постійну часу заряду. Полярність включення V визначає відповідність Ux=, або Umax(Uв), або Umin(Uн), а можливі пульсації Uх= згладжуються ланцюжком Рф, Сф. Якщо детектор має відкритий вхід, Uх= визначається сумою U і Uв(Uн), тобто відповідає Umax (Umin) При закритому вході Uх= відповідає Uв(Uн). Якщо ж Ux~ не містить постійної складової, то схеми, змальовані на мал. 3.20, а, би, ідентичні, а Uх= відповідає Um. В деяких випадках застосовують двонапівперіодні пікові детектори з подвоєнням напруга, що дозволяє прямо вимірювати значення розмаху напруги.

Істотною гідністю пікових детекторів є великий вхідний опір (рівне R/2 для схеми на мал. 3.20, а і R/3—для схеми на мал. 3.20, би) і якнайкращі в порівнянні з іншими типами детекторів частотні властивості. Тому пікові детектори найчастіше застосовують у вольтметрах першої модифікації (див. мал. 3.14, про), конструктивно оформляючи спільно з ВУ у вигляді виносного пробника.

В нашому випадку структурна схема пікового детектора виглядає так:

Рис.9, -схема пікового детектора