Шпоры к экзамену / 32

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

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.