6.7. Инвертирующий сумматор и вычитатель
Инвертирующий сумматор. Схема такого сумматора показана на рис. 6.12.
Потенциал точки 1 можно считать равным
нулю, тогда 
(6.7.1)
Рис. 6.8
Рис. 6.9
Рис.6.10
Рис. 6.11
Рис. 6.12
R
R1 R1 R U1 U2 А Б Uа Uб Uвых
Рис. 6.13
IД
Uвх R IR Uвых
Рис. 6.14
(6.7.2)
,
(6.7.3)
,
(6.7.4)
(6.7.5)
Так как UA0, то источники входных сигналов можно считать изолированными друг от друга. Для каждого из слагаемых напряжений с помощью резисторов, включенных во входную цепь можно задавать весовые коэффициенты.
Вычитатель. Из рис. 6.13 следует, что потенциалы точек А и В равны, т.е. UА=UВ, тогда
,
откуда
,
;
т.кUА=UБ,
то
,
следовательно
иUвых=U2-U1.
С помощью схемы на рис. 6.13 можно осуществлять аналоговое вычитание двух напряжений.
6.8. Логарифмический усилитель, компараторы
Логарифмический усилитель. В данной схеме (рис. 6.14) используются нелинейные свойства ВАХ полупроводникового диода.
IR=ID,
IR=
Ток, протекающий через диод можно представить в виде:
,
гдеm- коэффициент,
учитывающий поверхностную рекомбинацию
для кремниевых диодовm=1-1,3.
При
можно считать
,
откуда
.
Компараторы. Компараторы предназначены для определения равенства двух сигналов. Петля ООС в компараторах обычно не замыкается с целью увеличения скорости переключения ОУ.
Одновидовые компараторы (рис. 6.15) предназначены для сравнения разнополярных сигналов в момент равенства входных напряжений по абсолютной величине выходные напряжения переключаются в другое предельное состояние.
Uвых=+UmaxприU1+U2<0,
Uвых=-Umax приU1+U2>0.
Двухвходовый компаратор применяется для сравнения сигналов одной полярности (рис. 6.16).
Uвх=+UmaxприUвх<Uоп ,
Uвх=-Umax приUвх>Uоп.
6.9. Избирательные усилители
Избирательные усилители (активные фильтры). На основе ОУ и нескольких реактивных элементов можно строить избирательные усилители, имеющие свойства фильтров: резонансные, низких частот, верхних частот, и т.п. Такие фильтры называются активными. Коэффициент усиления ОУ определяется только параметром цепи ООС. Если в цепях ОС использовать RC-цепочки, то коэффициент передачи будет зависеть от частоты.
В качестве частотно зависимых цепей применяются различные RC-цепи: Т-мосты, мосты Вина, комбинации дифференцирующих и интегрирующих звеньев и т.д. На рис. 6.17 показана схема избирательного усилителя с мостом Вина, имеющая максимальный коэффициент передачи в узкой полосе частот вблизиf0. Мост состоит из последовательногоC1,Rи параллельного звенаC2,R2. Конденсатор С1 задерживает низкочастотный сигнал. Сигнал высокой частоты гасится на делителе состоящем из последовательного и параллельного звена, т.к. с ростом частоты сопротивление конденсатора С2 уменьшается. Наибольший коэффициент передачи моста на частотеf0=1/2RC(при С=С1=С2,R1=R2=R) Через мост на неинвертирующий вход ОУ подаётся сигнал ПОС, резко усиливающий коэффициент передачи схемы доKm(рис. 5.18) На частотах, далёких отf0сигнал ПОС близок к нулю и коэффициент усиления схемы равенK=-R2/R1. Чем вышеK, тем уже область усиливаемых частот. Однако приK=2 выполняется условие самовозбуждения иKmна частотеfoстремится к. На выходе схемы будут существовать гармонические колебания при отсутствии сигнала. Схема превращается в генератор синусоидального сигнала.
2R U1
2R R U2 Uвых
Рис. 6.15
Uвх Uоп Uвых
Рис. 6.16
Uвх R1 R2 Вых. C1 R1 C2 R2
Рис. 6.17
K Km K’ 0.1 1 10 f/fO
Рис. 6.18