7.8 Интегратор

Интегратор выполняет математическую операцию интегрирования и применяется в аналого-цифровых преобразователях, в генераторах линейно изменяющихся напряжений, а также для подавления периодических помех. Интегратор обычно строится на основе инвертирующего включения ОУ (рисунок 7.14).

Рисунок 7.14 - Интегратор

Функцию преобразования интегратора можно получить из следующих выражений

, (7.68)

, (7.69)

, (7.70)

где - постоянное напряжение на выходе при.

Для того, чтобы интегрирование началось с нуля конденсатор обычно разряжают через электронный ключ.

7.9 Дифференциатор

Операция дифференцирования также достаточно широко используется, особенно при преобразовании импульсных сигналов. Схему дифференциатора (рисунок 7.15) можно получить, поменяв местами конденсатор и резистор в схеме интегратора.

Рисунок 7.15 - Дифференциатор

Функцию преобразования дифференциатора можно получить из следующих выражений:

, , (7.71)

, (7.72)

. (7.73)

7.10 Логарифмирующий усилитель

Часто, для того чтобы увеличить динамический диапазон входного сигнала, используют нелинейное преобразование. Логарифмическую функцию преобразования можно получить, включив в обратную связь диод (рисунок 7.16).

Рисунок 7.16 - Логарифмирующий усилитель

Функцию преобразования логарифмирующего выпрямителя можно получить из следующих выражений

, , (7.74)

, (7.75)

, (7.76)

где - тепловой потенциал, который при комнатной температуре равен 25мВ.

- обратный ток диода.

Для получения логарифмической характеристики необходимо, чтобы . (7.77)

7.11 Выпрямители

Во многихустройствах обработки аналоговых сигналов необходимо выделение составляющей одной полярности или преобразование переменного напряжения в однополярное. Выпрямители на пассивных элементах в диапазоне напряжений 0….1В практически неработоспособны из-за нелинейности начального участка характеристики диодов. Применение ОУ с диодами в цепи обратных связей позволяет создать прецизионные выпрямители (рисунок 7.17), которые могут быть использованы для выпрямления сигналов в милливольтовом диапазоне.

Рисунок 7.17 - Прецизионный выпрямитель

Рассмотрим принцип работы выпрямителя. На основе ОУ2 построен инвертирующий сумматор, напряжение на выходе которого определяется выражением

. (7.78)

При положительной полуволне входного напряжения напряжение на выходе ОУ1 принимает отрицательное значение. Диод VD2 закрыт,VD1 открыт и через резистор замыкает цепь обратной связи, напряжение, а как следует из предыдущего уравнения.

При отрицательной полуволне входного напряжения напряжение на выходе ОУ1 принимает положительное значение. Диод VD1 закрыт,VD2 открыт и накоротко замыкает цепь обратной связи, напряжение , а как следует из предыдущего уравнения.

Таким образом, напряжение на выходе представляет сумму положительных полуволн синусоидального входного напряжения.