42. Линейные схемы на оу.

Операционный усилитель как линейное устройство, обеспечивающее минимальные искажения входного сигнала, редко используется без обратной связи. Это объясняется тем, что из-за очень большого значения коэффициента усиления ОУ без обратной связи даже при сравнительно малом входном дифференциальном напряжении выходное напряжение может достигать предельных значений  , ограничиваясь и искажаясь. При использовании же отрицательной обратной связи можно подобрать необходимое значение коэффициента усиления ОУ и обеспечить его стабильность в заданных пределах.

Инвертирующий усилитель, схема которого приведена на рис. 6.4, предназначен для усиления с минимальными искажениями сигнала, поступающего от источника   на инвертирующий вход ОУ. Выходной сигнал усилителя имеет фазу, противоположную фазе входного.

Рис.

Усилитель охвачен параллельной отрицательной связью по напряжению (см. гл. 2), поэтому его входное сопротивление, измеренное в точках 1—2, определяется формулой

43. Аналоговые функциональные узлы, выполняющие основные математические операции с сигналами.

44. Интегрирующие устройства на оу

Схема инвертирующего усилителя, охваченного параллельной ООС по напряжению показана на рисунках:

ООС реализуется за счет соединения выхода усилителя со входом резистором R2.

На инвертирующем входе ОУ происходит суммирование токов. Поскольку входной ток ОУ i_- = 0, то i₁ = i₂. Так как i₁ = U_вх/R1, а i₂ = -U_вых/R2, то  . K_u = = -R2/R1. Знак "-" говорит о том, что происходит инверсия знака входного напряжения.

На рисунке (б) в цепь неинвертирующего входа включен резистор R3 для уменьшения влияния входных токов ОУ, сопротивление которого определяется из выражения:

Входное сопротивление усилителя на низких частотах приблизительно равно R_вх.ос =   ≈ R1

Выходное сопротивление R_вых.ос =   существенно меньше R_вых собственно ОУ.

45. Дифференцирующие устройства на оу

Используем во входной цепи инвертирующего усилителя конденсатор (рисунком 8,а ).

Рисунок 8. Дифференциатор и интегратор на основе ОУ

Известно, что ток, проходящий через емкость равен произведению емкости на производную от разности потенциалов на обкладках конденсатора. Учитывая (3), запишем

         (17)

где I_с – ток во входной цепи, проходящий через конденсатор С.

На основании (4) и (7), имеем

,

Или

,         (18)

т.е. выходное напряжение является “проинвертированным” дифференциалом от входного, с коэффициентом пропорциональности, равным (R С).

Поменяем местами конденсатор и резистор (рисунок 8,б). Тогда, произведя действия, аналогичные предыдущим, получим:

,

Интегрируя левую и правую части этого выражения по времени в пределах oт 0 до t, найдем

,         (19)

где U_{вых 0} – напряжение на выходе схемы при t = 0. Таким образом, выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения.Так как U_{вых 0} является и напряжением, до которого заряжен конденсатор в начальный момент времени, то это создает определенные сложности при практической реализации схем интеграторов – конденсатор подзаряжается постоянным входным током ОУ, что в конечном итоге приводит к режиму насыщения. Чтобы избежать этого явления, используют два метода борьбы:

периодического разряда емкости в результате замыкания ключа К, стоящего параллельно конденсатору;

обеспечению условий, при которых входной ток ОУ был бы значительно меньше токов, обусловленных сигналом.