3 2. Усилитель разности напряжений на оу.

Дифференциа́льный усили́тель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей. Дифференциатор создает на выходе напряжение, пропорциональное скорости изменения входного 33. Инвертирующий сумматор на ОУ. Неинвертирующий сумматор. 

Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму двух напряжений и меняет знак на обратный.

Схема алгебраического сумматора на два входа:

Если R_вх ОУ достаточно велико и ток смещения пренебрежительно мал по сравнению с током обратной связи (ОС), то по закону Кирхгофа :

I₁+ I₂= I_ос

Если коэффициент усиления без ОС также достаточно велик, так что U_д= 0, то

 ;   ;   ; R₁= R₂= R_ос= R,

тогда

 , U₁+ U₂= - U_вых или U_вых= -( U₁+ U₂).

Для n- входов U_вых = - ( U₁+ U₂+ ... + U_n) ,где n- число входов.

Суммирующие схемы могут работать как при постоянных, так и при переменных напряжениях.

Н еинвертирующий сумматор.

Схема на два входа:

В данной схеме U_вых= U₁+ U₂, если

 ;   ;   и

R_ос' = R₁' = R₂',

Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия

 ,где n - число входов.

Таким образом :

1. Инвертирующий сумматор суммирует входные напряжения и инвертиpyeт результат.

2. Неинвертирующий сумматор - это вариант схемы сложения-вычитания, в котором использованы только неинвертирующие входы.

3. Суммирующие схемы можно использовать при решении алгебраических уравнений и для построения пропорциональных регуляторов

34. Интегратор на ОУ. Погрешность реального интегратора и пути ее уменьшения. Интегратор используется в схемах управления во всех тех случаях, когда надо решать дифференциальное уравнение или надо вычислить интеграл напряжения Интегрирующие цепи предназначены для интегрирования во времени электрических входных сигналов. Реальный ОУ имеет некоторое напряжение сдвига и нуждается в некотором токе смещения. Напряжение сдвига интегрируется как ступенчатая функция, что дает дополнительный линейно-нарастающий (или падающий) выходной сигнал, полярность сигнала определяется полярностью U_сдв, а наклон величиной U_сдв. Ток смещения течет через конденсатор обратной связи, что также приводит к появлению наклонного выходного сигнала. Кроме того, U_сдвдобавляется к напряжению на конденсаторе, и поскольку это напряжение равно U_вых, такая прибавка вносит в результат ошибку, равную U_сдв. Ошибку напряжения сдвига можно уменьшить следующими приемами :использовать ОУ с низким U_сдв; периодически сбрасывать интегратор; шунтировать конденсатор С сопротивлением Rp. Схема простейшего интегратора на ОУ:

35) Дифференциатором называется устройство, выходной сигнал которого пропорционален производной от его входного сигнала. Другими словами, выходной сигнал дифференциатора пропорционален скорости изменения его входного сигнала.  RC-дифференциатор оказывается слишком примитивным и имеет два основных недостатка: он ослабляет входной сигнал и его выходное сопротивление слишком велико.

Изменения входного напряжения вызывают протекание тока через конденсатор С1; этот ток должен течь также через резистор R2. За счет большого внутреннего коэффициента усиления ОУ его инвертирующий вход является виртуальной землей, поэтому выходное напряжение ОУ оказывается пропорциональным скорости изменения входного напряжения. Схема с резистором R2, конденсатором C1 и ОУ потенциально неустойчива и склонна к генерации на высоких частотах. Для повышения устойчивости в схему включаются резистор R1 или конденсатор С2, или оба этих элемента.

36)Логарифмическим называется усилитель, выходное напряжение которого пропорционально логарифму от его входного напряжения.

Для получения логарифмической характеристики в цепь ООС ОУ включают p-n-переход. Это могут быть диод или биполярный транзистор, включенный по схеме с общей базой. логарифмических усилителей приведены на рисунках

37) Антилогарифмическим называется усилитель, выходное напряжение которого пропорционально экспоненциальной функции от его входного напряжения.

38) Схема активного RC фильтра нижних частот первого порядка на операционном усилителе СМ ФАЙЛ. Данная схема позволяет реализовать полюс коэффициента передачи на нулевой частоте, величинами сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора C1 можно задать его частоту среза. Именно значения емкости и сопротивления определят полосу пропускания данной схемы активного фильтра.

Коэффициент усиления

Для увеличения значения емкости обычно обходятся интегрирующей RC-цепочкой, в которой уменьшение частоты среза достигается увеличением сопротивления резистора при постоянном значении емкости конденсатора. Для того, чтобы устранить влияние цепей нагрузки, на выходе RC-цепочки обычно ставится буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления по напряжению. при достаточно низкой частоте среза фильтра низких частот может потребоваться большое значение емкости конденсатора. Электролитические конденсаторы, обладающие значительной емкостью, не подходят для создания фильтров из-за большого разброса параметров и низкой стабильности. Конденсаторы, выполненные на основе керамики с большим значением электрической постоянной ε, тоже не отличаются стабильностью значения емкости. Поэтому применяются высокостабильные конденсаторы малой емкости.

39)

Параметры схемы: коэффициент передачи:

частота полюса: 40. Компараторы напряжений. Компаратор положительных напряжений Интег­ральные компараторы напряжений это микросхемы, предназначенные для сравнения двух аналоговых напряжений и выдачи результата сравнения в логической форме: больше или меньше. Компаратор напряжения чувствителен к полярности напряжения, приложенного между его сигнальными входами. Напряжение на выходе будет иметь высокий уровень U¹_вых всякий раз, когда разность напряжений между неинвертирующим и инвертирующим сигнальными входами положительна и, наоборот, когда разностное напряжение отрицательно, то выходное напряжение компаратора соответствует логическому нулю U⁰_в.

Стробирование (англ, strobing, от strobe - посылать избирательные импульсы, от греч. strobos - кружение, беспорядочное движение) - это метод выделения некоторого интервала на временной оси, шкале частот и т. п. для увеличения вероятности обнаружения полезных сигналов на фоне помех

Входы стробирования предназначены для задания момента времени, когда производится сравнение входных сигналов и выдача результата сравнения на выход. Для этого на вход стробирования подается импульсный сигнал разрешения сравнения. Результаты сравнения могут появляться на выходе компаратора только во время строба или могут фиксироваться в элементах памяти компаратора до прихода очередного импульса строба. Импульс строба приходит одновременно с изменяющимся входным сигналом, поэтому, минимальная длительность строба (или его фронта) должна быть такой, чтобы входной сигнал успел пройти через дифференциальный каскад, прежде чем сработает ячейка памяти. Использование стробирования повышает помехозащищенность компаратора, так как уменьшается промежуток времени в течении которого помеха может изменить состояние выхода.

Кроме этого, устройство смещения устанавливает также соответствующие уровни напряжения и тока в выходном логическом каскаде. Таким образом, обеспечивается работа компаратора с определенным типом логики — ТТЛ, ЭСЛ или КМОП.

Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством и входного, и выходного каскадов:

• Входной каскад компаратора должен выдерживать широкий диапазон входных напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, вплоть до размаха питающих напряжений, и быстро восстанавливаться при изменении знака этого напряжения.

• Выходной каскад компаратора выполняется совместимым по логическим уровням и токам с конкретным типом входов логических схем (технологий ТТЛ, ЭСЛ и т. п.). Возможны выходные каскады на одиночном транзисторе с открытым коллектором (совместимость с ТТЛ и КМОП логикой).

• Для формирования гистерезисной передаточной характеристики компараторы часто охватывают положительной обратной связью. Эта мера позволяет избежать быстрых нежелательных переключений состояния выхода, обусловленном шумами во входном сигнале, при медленно изменяющемся входном сигнале