Вопрос 27. Эквивалентные схемы операционного усилителя. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений.

Эквивалентные схемы замещения ОУ

Напряжение на выходе ОУ не может быть больше :

Если , тои. На практикене равно, но величина очень большая, поэтомусуществует, но эта величина очень маленькая, её почти невозможно измерить. Исходя из этого, существуетдве схемы замещения ОУ:

1. входные зажимы разомкнуты, и ;

2. входные зажимы замкнуты накоротко и .

ОУ как преобразователь сигнала

Напряжение на выходе ОУ не может быть больше, чем , поэтомуОУ используют для ограничения сигнала, т. е. получения сигнала прямоугольной формы.

Подадим на вход ОУ три сигнала с разной амплитудой. После прохождения через ограничитель все сигналы станут прямоугольной формы одинаковой амплитуды. Ограничитель сигнала используют в буквопечатающих устройствах, телевизорах, приёмниках.

Сумматор

Сумматор— это активно-резистивная цепь, которая позволяет складывать напряжение различных сигналов в любой момент времени. Мгновенное напряжение на выходе сумматора пропорционально сумме мгновенных напряжений на его выходе.

Напряжение на выходе сумматора рассчитывается по формуле:

,

где — коэффициент передачи ОУ с ОС. Знак “–” говорит о том, что напряжение на выходе сумматора меняет полярность по сравнению с напряжением на входе.

Конвертор отрицательных сопротивлений (КОС)

Отрицательнымназывается сопротивление, которое, будучи подключенным последовательно с обычным резистором, не увеличивает, а уменьшает входное сопротивление цепи.

Природой таких сопротивлений не создано, поэтому для их получения используют ОУ с двумя ОС(ПОС и ООС):

Доказано, что входное сопротивление такого конвертера рассчитывается по формуле:

Если , то , т. е. входное сопротивление этой схемы имеет знак, противоположный знаку сопротивления нагрузки, значит оно отрицательно.

Используют КОС для уменьшения потерь мощности.

Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз.

Колебания, которые изменяются по закону синуса или косинуса, называются гармоническими.

Получают синусоидальную ЭДС с помощью явления ЭМИ (электромагнитной индукции).

Рамку помещают в магнитное поле и равномерно вращают вокруг своей оси. Она пересекает магнитные линии, и на её концах образуется ЭДС ЭМИ:

Угол, на который поворачивается рамка за одну секунду, называется угловой скоростью или угловой частотой().

—циклическая частота

, где—период колебаний(см.вопрос 5)

За время рамка повернётся на угол, тогда:

Начальная фаза— угол, под которым рамка находится к положительному направлению горизонтальной оси в нулевой момент времени. Может быть положительной и отрицательной.

,,— начальные фазы тока, напряжения и ЭДС соответственно

Общее уравнение гармонических колебаний (математическая модель):

Фаза определяет значение переменной в любой момент времени, а начальная фаза — в нулевой момент времени.

Гармонический сигнал имеет действующее значение. Оно характеризует энергетические свойства сигнала, его показывают приборы. Для гармонического сигнала максимальное и действующее значения связаны формулой:

Угол сдвига фаз— разность начальных фаз двух переменных:

Та переменная, которая раньше достигает положительного максимума, опережает по фазе, которая позже — отстаёт по фазе:

Если две переменные одновременно проходят максимум и 0, то они совпадают по фазе:

Если угол сдвига фаз равен 180°, то переменные находятся в противофазе: