6.5. Контрольные вопросы

1. Приведите схему неинвертирую-щего усилителя на ОУ.

2. Запишите формулу для опреде-ления коэффициента усиления неинверти-рующего усилителя по значениям вход-ного и выходного напряжений и по значе-ниям сопротивлений резисторов R1 и R2.

3. Запишите формулы для определе-ния коэффициентов усиления инверти-рующего и неинвертирующего усилителей по значениям сопротивлений резисторов R1 и R2. Поясните, чем они отличаются.

4. Нарисуйте эпюры входного и выходного напряжений

6.6. Рекомендованная литература

1. Воробйова О.М. Основи схемотехніки: підручник / О.М. Воробйова, В.Д. Іванченко. – [2-ге вид.]. – Одеса: Фенікс, 2009. – С. 159 – 166.

2. Воробйова О.М. Основи схемотехніки: У 2-х частинах: навч. посіб. / О.М. Воробйова, В.Д. Іванченко. – Одеса: ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2004. – Частина 2. – С. 136 – 145.

3. Воробьева Е. М. Основы схемотехники: В 2-х частях: конспект лекций / Е.М. Воробьева, В.Д. Иванченко. – Одесса: ОНАС им. А.С. Попова, 2012. – Часть 2. – С. 55-65.

Тема 7. Каскады на операционном усилителе. Инвертирующий сумматор

7.1. Ключевые положения

Инвертирующий сумматор, схема которого показана на рис. 7.1, в общем случае складывает токи. Это свойство обусловлено очень небольшим сопротивлением приёмника тока (см. рис. 5.1), на котором реализован сумматор.

Поскольку сумма входных токов протекает по цепи ОС, то справедливо равенство

І_ос = І₁ + І₂ + … + І_n. (7.1)

В этом случае выходное напряжение будет равно

U_вых = – (І₁ + І₂ +…+ І_n)R_ос. (7.2)

Входные токи определяются входными напряжениями и сопротивлениями резисторов в их входных цепях, поэтому

І₁ = ; І₂ = ; …; І_n = . (7.3)

Из формул (7.1)…(7.3) находим выходное напряжение

U_вых = – R_ос. (7.4)

Из выражения (7.4) видно, что сумматор складывает напряжения U_вх1…U_вхn со своими масштабными коэффициентами, определяемыми сопротивлениями R₁ … R_n. Например, при U_вх1 = U_вх2 и R₂ = 2R₁ вклад напряжения U_вх2 в выходной сигнал будет вдвое меньшим, чем напряжения U_вх1. Выражение в скобках (7.4) носит название взвешенной суммы.

Если необходимо получить арифметическое суммирование напряжений, то упомянутые масштабные коэффициенты должны равняться единице. Из этого следует, что сопротивления всех резисторов должны быть одинаковыми:

R₁ = R₂ = … = R_n = R_зз = R. (7.5)

Из формул (7.4) и (7.5) выходит, что в частном случае при одинаковых сопротивлениях всех резисторов получаем алгебраическую сумму входных напряжений:

U_вых = – (U_вх1 + U_вх2 + … + U_вх n). (7.6)

7.2. Задание для расчета

1. Разработайте схему инвертирующего сумматора.

2. Рассчитайте сопротивления резисторов для сумматора токов.

3. Постройте в масштабе диаграмму работы сумматора напряжений.

7.3. Исходные данные

Для расчета сумматора тока заданы:

1. Амплитуды входных напряжений

U_{m вх1} = (0,1 + 0,01N) В;

U_{m вх2} = (0,1 + 0,01M) В.

2. Амплитуда выходного напряжения

U_{m вх2} = (5 + 0,7М) В.

3. Амплитуды входных токов

I_{m вх1} = I_{m вх2}.

4. Сопротивление нагрузки

R_н = 2 кОм.

7.4. Выполнение расчета

1. Разработка схемы

Схема инвертирующего сумматора приведена на рис. 7.2. Далее необходимо пояснить все обозначения на схеме.

Н а схеме рис. 7.2 обозначены:

А – операционный усилитель;

R₁ и R₂ – сопротивления во входных цепях сумматора;

R_ос – сопротивление цепи обратной связи;

R_н – сопротивление нагрузки;

U_вх1, U_вх2 – входные напря-жения;

U_вых – выходное напряжение

+Е_2, и –Е₁ – источники питания, как правило, одинаковые по величине.