Дифференцирующее устройство

Схема дифференциатора приведена на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Схема дифференциатора.

         По внешним признакам схема совпадает с инвертирующим усилителем напряжения с отрицательной обратной связью. Однако есть отличие в критериях выбора емкости конденсатора. В инвертирующем усилителе она выбирается таким образом, чтобы сопротивление конденсатора было много меньше входного сопротивления операционного усилителя на нижней граничной частоте полосы пропускания. В  дифференциаторе другой критерий выбора емкости конденсатора.

         Из схемы следует i₁= С du_вх/dt ,  i₂= u_вых/R и i₁= - i₂. Поэтому

 u_вых = -R С du_вх/dt.

         Схема демонстрационного пример  дифференциатора приведена на рис.10.6.

 

Рис. 10.6. demo10_3. Схема демонстрации дифференциатора.

 

         Здесь во входной цепи введен резистор 1кОм для получения устойчивого моделирования. Постоянная времени дифференциатора  RC должна быть много меньше, чем длительность (период повторения) импульсов. В противном случае форма выходного напряжения будет близка к форме входного напряжения. Кривые входного (пилообразной формы) и выходного напряжений приведены на рис. 10.7. 

Рис.10.7а. demo10_3.  Входное (красная) и выходное (синяя) напряжения дифференциатора при пилообразном входном напряжении.

 Дифференцирование входного пилообразного сигнала дает напряжение практически прямоугольной формы.

 

 Рис.10.7б. demo10_3. Входное (красная) и выходное (синяя) напряжения дифференциатора при импульсном входном напряжении.

          Дифференцирование входного пилообразного сигнала дает напряжение в виде коротких импульсов.

         Таким образом дифференциатор позволяет:- производить дифференцирование сигнала,- получать сигналы заданной формы.

1. Интегрирующее устройство на ОУ. Схема, требования к параметрам элементов, пример для импульсного сигнала.

Интегрирующее устройство

Схема интегратора приведена на рис. 10.8.

 

 

Рис. 10.8. Схема интегратора.

В отличие от усилителя в интеграторе используется емкостная отрицательная обратная связь. Если операционный усилитель можно считать идеальным, то в линейном режиме из схемы следует:

i₁= u_вх/R,  i₂= С du_вых/dt и i₁= - i₂.

Поэтому

.

Демонстрационный пример (demo10_4) приведен на рис. 10.9. и 10.10.

 

Рис. 10.9.  Схема примера demo10_4.

 

Рис. 10.10. demo10_4. Осциллограммы входного (синяя) и  выходного (красная) напряжений интегратора.

         На кривых выходного напряжения участкам постоянного значения входного напряжения соответствуют участки линейного изменения, как и должно быть при интегрировании. Постоянная времени интегратора RC должна быть много больше длительности (или периода) повторения импульсов входного напряжения.

1. Избирательный усилитель напряжения на оу с двойным т-мостом. Ачх звена отрицательной обратной связи. Ачх усилителя.

Избирательный усилитель

Частотно-зависимая отрицательная обратная связь позволяет строить избирательные усилители. Пример такого усилителя приведен на рис. 10.11.

 

 Рис.10.11. Схема избирательного усилителя с двойным Т-мостом.

 В этой схеме в цепь отрицательной обратной связи включен «2Т-мост».

Передаточная характеристика цепи обратной связи  β=Uoc/Uвых приведена на рис.10.12.

Рис.10.12

На частоте квазирезонанса ω₀=1/(RC) коэффициент отрицательной обратной связи наименьший и коэффициент усиления достигает наибольшего значения (рис.10.13). 

Рис.10.13. Амплитудно-частотная характеристика избирательного усилителя с «2Т-мостом» в цепи отрицательной обратной связи.

         На рис. 10.14а приведена схема и АЧХ двойного Т-места.

Рис.10.14а. demo10_5. АЧХ 2Т-моста.

 На рис. 10.14б приведена АЧХ, полученная  в демонстрационном примере demo10_6. Участок АЧХ между визирными вертикальными линиями используется в избирательном усилителе. 

 Рис.10.14б. demo10_6. Амплитудно-частотная характеристика избирательного усилителя с «2Т-мостом» в цепи отрицательной обратной связи

1. Обратные связи в электронных устройствах. ОС положительная и отрицательная, по напряжению и по току, последовательная и параллельная. Улучшение свойств усилительных устройств при использовании отрицательной обратной связи. Пример усилителя напряжения.

         Обратные связи (ОС), примеры которых были рассмотрены в различных схемах с операционными усилителями, весьма широко используются в электронике. Дело обстоит так, что трудно найти практическую схему, где бы обратная связь не использована.

         Общий принцип ОС состоит в том, что часть выходного сигнала подается на вход усилителя. В зависимости от характера используемой выходной величины различают ОС по напряжению и по току.

Рис.10.15. Структурная схема усилителя с ОС по напряжению.

Рис.10.16. Структурная схема усилителя с ОС по току.

          Напряжение u₁, поступающее на вход усилительного устройства K, может быть меньше, чем u_вх, если u₁₌ u_вх - u_ос, как на рис.10.15 и 10.16 при отрицательной обратной связи, или больше (при положительной ОС в других схемах).

         Отрицательная обратная связь используется в усилителях для улучшения их свойств

–расширения динамического диапазона амплитудной характеристики,

-расширения полосы пропускания на амплитудно-частотной характеристике,

-увеличения входного сопротивления,

-уменьшения выходного сопротивления, -температурной стабилизации свойств.          Положительная ОС связь применяется в электронных генераторах для получения электрических колебаний заданной формы.