Передаточные функции операционного усилителя.

На практике большой коэффициент ОУ не требуется, т. к. усилитель с большим коэффициентом усиления возбуждается и начинает генерировать электрические колебания на резонансной частоте. Условием самовозбуждения является баланс фаз и баланс амплитуд. Баланс . Баланс амплитуд . Коэффициент петлевого усиления должен быть больше или равен единице.

K - коэффициент усиления

- коэффициент передачи цепи ОС

Для снижения коэффициента усиления применяют отрицательную обратную связь (ООС)

1 – ЛАЧХ ОУ без ООС

2 – ЛАЧХ ОУ с ООС

Записав уравнения Кирхгофа для данной схемы, найдём после преобразований:

(вывод см. в [5]).

Коэффициент передачи не зависит от внутренней структуры ОУ, а только лишь зависит от отрицательной обратной связи.

Схемы включения оу

1. С уммирующий усилитель (рис. 1)

При R1=R2 данный усилитель является масштабирующим. Изменяя значения входных сопротивлений, можно изменять весовые коэффициенты входных напряжений.

2 . Вычитающий усилитель (рис. 2)

подаётся на неинвертирующий вход ОУ, а это соответсвует противофазному включению входных напряжений. В результате на первом каскаде дифференциального усилителя ОУ происходит вычитаение входных сигналов, что соответствует вышеприведенному выражению.

3. Интегратор (рис. 3)

Поведение выходной функции объясняется большимзначением коэффициента обратной связи (ОС) при воздействии на входе переднего и заднего фронтов импульса.

3. Д ифференциатор (рис. 4)

Цифроаналоговые преобразователи (цап)

ЦАП предназначен для преобразования кодовой последовательности цифрового сигнала в соответствующий его значению аналоговый сигнал.

При преобразовании цифрового сигнала в аналоговый и наоборот необходимо (в соответствии с теоремой Котельникова), чтобы время выборки t_B удовлетворяло следующему условию:

,

где f_В – верхняя грничная частота выходного (в случае ЦАП) или входного сигнала (в случае АЦП).

В процессе преобразования происходит аппроксимация кривой аналогового сигнала ломаной кривой. Выбор ЦАП осуществляется по точности и времени преобразования. Точность определяется разрядностью ЦАП, а быстродействие – временем преобразования. Основой ЦАП является сумматор, выполненный на базе ОУ.

Схема ЦАП (приведена так называемая R-2R-схема):

Сопротивление R₁ служит для снижения влияния на точность преобразования разброса параметров ключей на полевых транзисторах.

Источник опорного напряжения нагружен на постоянное сопротивление

.

Выходное напряжение суммирующего усилителя определяется выражением

,

где Е_ОП – источник опорного напряжения;

R_N – сопротивление обратной связи;

n – число разрядов ЦАП;

z_i – один бит двоичной информации (принимает значение 1 или 0);

Z – число, принимающее значение от 0 до (2ⁿ-1), соответствует двоичному числу, подаваемому на вход ЦАП.