2.6.3. Интегратор и дифференциатор

Если в схеме инвертирующего усилителя в ветви R₂ установить конденсатор С, то получится схема   интегратора. Это устройство (рис. 2.27) предназначено для выполнения математической операции интегрирования. В этом случае справедливо       тогда   при ступенчатом изменении входного сигнала напряжение на выходе будет  , т. е. на выходе интегратора формируется линейно-изменяющееся напряжение. Для синусоидального входного сигнала интегратор является фильтром низких частот, коэффициент усиления которого обратно пропорционален частоте.

Рис. 2.27

Выходное напряжение интегратора не изменяется если U_вх = 0. Это свойство интегратора используется в схемах динамических запоминающих устройств.

Если в схеме инвертирующего усилителя конденсатор установить вместо R₁, то получим схему дифференцирующего устройства. В этом случае  . При синусоидальном входном напряжении дифференциатор работает как фильтр высоких частот, коэффициент усиления которого пропорционален частоте входного сигнала.

    Отметим, что устанавливая различные реактивные элементы вместо R₁ и R₂ можно получить устройства требуемой частотной характеристикой, например, фильтры, активные резонаторы и т. д. В случае использования нелинейных элементов, получаются нелинейные преобразователи, например, при использовании диодов – логарифмирующие и потенцирующие устройства.

 

2.6.4 Неинвертирующий усилитель

    Схема неинвертирующего усилителя приведена на рис. 2.28,а. В этой схеме сигнал подается на неинвертирующий вход. Используемая обратная связь называется последовательной по напряжению (источник входного сигнала и цепь ОС включены последовательно, сигнал ОС пропорционален выходному напряжению). Для анализа используем приближенный подход. Из эквивалентной схемы на рис. 2.28,б следует u_вх = u_ос (строго говоря, u_вх – u_ос = u'_вх).

Отсюда

                                                                                                 (2.17)

 

Если R₂ = 0, R₂ = , то K_U = 1. В этом случае схема имеет наибольшее входное сопротивление и является аналогом идеального эмиттерного повторителя. В отличие от инвертирующего усилителя неинвертирующий усилитель обладает огромным входным сопротивлением (R_вx  ).

 

 

Рис. 2.28

 

Такое отличие объясняется использованным типом ООС. Можно показать, что параллельная ООС всегда уменьшает, а последовательная увеличивает входное сопротивление. Выходное сопротивление в обоих случаях малое, так как ООС по напряжению выходное сопротивление уменьшает.

 

2.6.5. Суммирующий усилитель

Для суммирования нескольких напряжений можно применить операционный усилитель в инвертирующем включении. Входные напряжения через добавочные резисторы подключаются к инвертирующему входу. Схема суммирующего усилителя приведена на рис. 2.29.

Усиление каждого входа сигнала равно отношению сопротивления резистора R₄ к сопротивлению соответствующего входного резистора.

Рис. 2.29

Главным  достоинством сумматора является то, что суммирование производится без взаимных помех источников сигналов, так как эти сигналы суммируются в точке, которая является виртуальным нулем. Выходные напряжения сумматора

.