6. Диференціатор

Диференціатор – шосту базову схему на основі ОП зображено на рис.1.12. Він також являє собою різновид інвертуючого підсилювача, але замість опору у схемі (рис.1.2) застосований конденсатор C.

Узявши до уваги аксіоми з теорії ідеального ОП: , , одержимо . А враховуючи те, що (оскільки напруга на конденсаторі дорівнює вхідній) і , запишемо рівняння для вихідної напруги:

. (1.14)

Рис. 1.12

На рис. 1.13 відображено залежності вихідної напруги в часі для лінійно змінюваного чи імпульсного прямокутного вхідних сигналів.

У разі синусоїдальної вхідної напруги вихідна напруга дорівнюватиме:

. (1.15)

З цього рівняння випливає, що модуль коефіцієнта передачі по напрузі ідеального диференціатора збільшується разом зі збільшенням частоти сигналу. При цьому зсув фази між вхідною і вихідною напругами дорівнює мінус 90° на будь-якій частоті.

Рис. 1.13

Діаграми Боде для ідеального диференціатора показані на рис. 1.14 (де а – АЧХ, б – ФЧХ).

а б

Рис. 1.14

Характеристики ідеального диференціатора:

• залежність між вихідною і вхідною напругами описується за допомогою рівняння:

; (1.16)

• вхідна ємність дорівнює

• вихідний опір

Контрольні питання

1. Коли доцільно використовувати модель ідеального ОП?

2. Які параметри має ідеальний ОП?

3. Зробіть загальний опис основних базових схем.

4. Назвіть ідеальні характеристики інвертуючого підсилювача. Поясніть їх.

5. Назвіть ідеальні характеристики неінвертуючого підсилювача. Поясніть їх.

6. Назвіть ідеальні характеристики інвертуючого суматора. Поясніть їх.

7. Назвіть характеристики ідеального інтегратора і диференціатора. Поясніть їх.

2. Реальний операційний підсилювач

Модель ідеального ОП необхідна нам для визначення номінальної (ідеальної) функції перетворення ВП. За допомогою еквівалентної схеми реального ОП та її параметрів, наведених у паспортних даних на конкретний тип підсилювача, можна розрахувати статичні, динамічні, випадкові похибки перетворення сигналу, тобто визначити відхилення реальної функції перетворення від ідеальної. Зауважимо, що різниця між основними параметрами реального ОП і параметрами ідеального ОП згідно з їх моделями полягає в такому:

• значення коефіцієнта підсилення ( ) по напрузі для реального ОП не є нескінченним (у ідеального ОП );

• смуга пропускання для реального ОП не є нескінченною (в ідеального ОП смуга робочих частот на рівні 3 Дб Δf_3дБ=∞);

• вхідний опір реального ОП не є нескінченним (в ідеального ОП );

• вхідний струм реального ОП не дорівнює нулю (в ідеального ОП );

• напруга між входами реального ОП (в ідеального ОП напруга між входами дорівнює нулю);

• вихідний опір (в ідеального ОП = 0).

2.1. Еквівалентна схема реального операційного

підсилювача

На рис.2.1 зображено еквівалентну електричну схему, яка відповідає характеристикам реального ОП. Як бачимо, на відміну від еквівалентної електричної схеми ідеального ОП (рис.1.1), тут є додаткові елементи. Опис цих елементів подано в розділі 2.2.2.