Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя приведена на рисунке 3. Резисторы R₁ и R₀ образуют цепь последовательной отрицательной обратной связи по напряжению. Так как входы идеального ОУ ток не потребляют, то потенциал точки А равен U_A=U_выхR₁/(R₁+R₀). Учитывая, что потенциал точки А равен потенциалу инвертирующего входа (свойство 4 идеального ОУ) получим U_вх= U_A=U_выхR₁/(R₁+R₀). Откуда U_вых=(1+R₀/R₁) U_вх. Таким образом, коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя равен K_U=1+R₀/R₁.

Как и у идеального ОУ входное сопротивление неинвертирующего усилителя стремится к бесконечности, а выходное к нулю. Большое входное сопротивление – существенное преимущество неинвертирующего усилителя перед инвертирующим.

Инвертирующий сумматор

Пример схемы инвертирующего сумматора на три входа приведен на рис. 4. Анализ работы сумматора подобен анализу работы инвертирующего усилителя. Сумма токов протекающих через входные резисторы R₁, R₂,R₃ равна току через резистор обратной связи R₀, а потенциал точки А равен нулю. Откуда

,

где U₁, U₂,U₃ – три входных напряжения, каждое из которых умножается на свой постоянный коэффициент R₀/R_i, а затем эти произведения суммируются. В нашем примере U_вых=-(10U₁+U₂+2U₃). Сумматор может иметь и больше входов. Например, если входа 4, а входные сигналы цифровые, принимающие значения либо 0В, либо +1В, то задав R₀/R₁=1, R₀/R₂=2, R₀/R₃=4, R₀/R₄=8, получим схему цифроаналогового преобразователя, преобразующего четырехразрядное двоичное число в соответствующее ему аналоговое напряжение.

Дифференциальный усилитель

Схема дифференциального усилителя представлена на рис.5. Эта схема усиливает в R₀/R₁ раз разность двух входных напряжений:

U_вых= R₀/R₁(U₂-U₁)

Интегратор

Схема интегратора представлена на рис.6. Для этой схемы где U_вых(0) – выходное напряжение в момент времени t=0. Так, при подаче на вход интегратора постоянного отрицательного (положительного) напряжения, на выходе получим линейно растущее (убывающее) напряжение. От значения RC зависит масштаб интегрирования во времени. Например, при R=1 МОм и С=1мкФ интегрирование осуществляется в реальном масштабе времени.

Задание

Используя компоненты Electronics Workbench соберите поочередно вышеприведенные схемы инвертирующего, неинвертирующего, суммирующего, дифференцирующего и интегрирующего усилителя.

ОУ выбирать из библиотеки Default (модель Ideal). К выходу усилителя подключить нагрузочный резистор сопротивлением 10КОм, осциллограф (канал В) и вольтметр. Ко входам необходимо подключать, по мере необходимости, источники постоянного или переменного напряжения и канал А осциллографа. При исследовании интегратора на вход подавать прямоугольные импульсы (параметр Duty cycle, задающий отношение длительности импульса к периоду в процентах, задать равным 10), частотой 0,1…0,5 Гц.

Проведите анализ схем, сравните расчетные и измеренные параметры схем.

Лабораторная работа №5

Тема: Исследование логических элементов

Цель работы:

• изучение логических элементов, реализующих элементарные функции алгебры логики;

• исследование логических элементов, построенных на микросхемах серии К155.