1.7. Дифференциальный усилитель

Объединив цепи инвертирующего и неинвертирующего усилителей, получаем дифференциальный (вычитающий) усилитель (рис.1.6).

Рис.1.7. Дифференциальный усилитель

Для данной схемы справедливы следующие соотношения:

.

Если выбрать , то, после несложных преобразований, получаем:

. (1.5)

1.8. Интегратор

Используя в цепи ОС вместо резистора конденсатор, получаем интегрирующий каскад (рис.1.8).

Рис.1.8. Интегрирующий усилитель

Исходя из тех же свойств ОУ, что и при анализе интегрирующего усилителя, можно написать следующие очевидные соотношения:

Из теории электрических цепей известно:

Отсюда: (1.6)

1.9. Дифференцирующий усилитель

Рис.1.9. Дифференцирующий усилитель

Дифференцирующий усилитель (не путать с дифференциальным) получается из инвертирующего усилителя при включении вместо резистора R1 конденсатора, что показано на рис. 1.9. ТочкаA имеет квазинулевой потенциал, следовательно, входное напряжение равно напряжению на конденсатореС. Ток, протекающий по конденсатору,

(1.7)

2. Анализ работы схем на основе ОУ

2.1. Задание

На рис.2.1-2.20 приведены схемы устройств, включающие узлы на основе ОУ, с использованием следующих условных обозначений:

-К - инвертирующий усилитель;

К - неинвертирующий усилитель;

К-К - дифференциальный усилитель;

Σ - суммирующий усилитель;

1 - повторитель напряжения;

- дифференцирующий усилитель;

- интегрирующий усилитель.

На рис.2.21 и 2.22 приведены параметры пилообразного и прямоугольного сигналов, используемых при анализе работы схем.

Таблица 2.1

№	u11	u12	№	u11	u12
1			6
2			7
3		Пилообразное (рис.2.21, параметры Um2, T)	8		Пилообразное (рис.2.21, параметры Um2, T)
4		Прямоугольное (рис.2.22, параметры Um2, T)	9		Прямоугольное (рис.2.22, параметры Um2, T)
5			10

Таблица 2.2

№	-К	К	К-К	К1	К2	КД	КИ
1	2	2	3	2	2	1	1
2	1	1,5	2	1	2	1	2
3	3	2	1,5	1	1	2	1
4	0,5	3	4	3	3	1,5	1,5
5	5	4	2	0,5	0,5	2	2

Таблица 2.2 (продолжение)

№	Um1	f	1	Um2	2	T	Im	a	-a	u(0)
	В	Гц	градус	В	градус	с	mA	с-1	с-1	В
1	1	50	0	2	0	0,1	1	10	50	0
2	2	100	0	1	90	0,05	1	20	100	0
3	1,4	150	30	2	0	0,03	1,5	20	100	0
4	1,2	200	0	1,5	45	0,02	1	40	200	1,2
5	1,5	300	90	1	0	0,01	2	50	300	1

Варианты индивидуальных заданий

№	код	№	код	№	код
1	01-03-1	21	01-03-4	41	01-03-2
2	02-06-2	22	02-06-5	42	02-06-3
3	03-03-3	23	03-03-1	43	03-03-4
4	04-08-4	24	04-08-2	44	04-08-5
5	05-08-5	25	05-08-3	45	05-08-1
6	06-09-2	26	06-09-4	46	06-09-3
7	07-03-3	27	07-03-5	47	07-03-4
8	08-10-4	28	08-10-1	48	08-10-5
9	09-08-5	29	09-08-2	49	09-08-1
10	10-05-1	30	10-05-3	50	10-05-2
11	11-09-3	31	11-09-4	51	11-09-5
12	12-08-4	32	12-08-5	52	12-08-2
13	13-07-1	33	13-07-2	53	13-07-3
14	14-09-2	34	14-09-1	54	14-09-4
15	15-03-3	35	15-03-5	55	15-03-2
16	16-10-4	36	16-10-1	56	16-10-2
17	17-04-5	37	17-04-2	57	17-04-3
18	18-09-1	38	18-09-3	58	18-09-4
19	19-01-2	39	19-01-4	59	19-01-5
20	20-08-3	40	20-08-5	60	20-08-1

Каждый вариант закодирован с помощью пяти цифр. Первые две цифры обозначают номер схемы, вторая пара цифр определяет тип входных напряжений из таблицы 2.1, а последняя цифра вариант набора параметров входных напряжений и узлов из табл. 2.2. Например, 04-02-5 означает: схема 4 (т. е. рис. 2.4), вариант 2 из таблицы 2.1 и вариант 5 из таблицы 2.2. Первый индекс «1» в обозначении входных напряжений (u₁₁ иu₁₂) обозначает «вход».

В таблице 2.2 использованы следующие обозначения:

-К – коэффициент передачи инвертирующего усилителя;

К - коэффициент передачи неинвертирующего усилителя;

К-К - коэффициент передачи дифференциального усилителя (одинаков по обоим входам);

К_Σ1,К_Σ2 - коэффициенты передачи суммирующего усилителя;

K_Д - коэффициент передачи дифференцирующего усилителя по основной гармонике входного напряжения;

К_И - коэффициент передачи интегрирующего усилителя по основной гармонике входного напряжения;

Um1,Um2 - амплитудные значения входных напряжений;

ƒ - частота синусоидального напряжения;

φ1,φ2 -начальные фазы входных напряжений;

Т - период входного напряжения пилообразной и прямоугольной форм;

I_mамплитудное значение тока входного источника тока;

а,-а - коэффициенты в показателе степени экспоненциального входного напряжения;

u(0) - начальное значение напряжения при интегрировании (начальное условие).

Значения коэффициентов передачи даны по модулю.

Необходимо выполнить следующие пункты.

1. Составить принципиальную схему с использованием схем, приведенных в теоретическом разделе. Можно предварительно начертить структурную схему заданного устройства.

2. Согласно заданному варианту выбрать параметры входных сигналов и элементов узлов, а затем определить значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов.

3. Определить выходные напряжения u_2i каждогоi-го узла (цифра «2» обозначает «выход») согласно выполняемой узлом операции.

4. Начертить графики (зависимости от времени) выходных напряжений каждого узла.