Лабораторные задания

Рассчитать схемы инвертирующего и неинвертирующего включения операционного усилителя, моделирующие математическую зависимость z=a*x,

где а – постоянный коэффициент

х – независимая переменная

с учётом масштабных соотношений. Значения для расчёта выбираются из таблицы :

Номер варианта	Инвертирующее значение	Неинвертирующее значение	Область изменения х
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	-2.0 1.6 -0.2 -1.3 2.1 1.0 -1.9 0.1 0.7 1.5 3.1 -2.5 0.4 0.9 -3.3 -0.7 2.3 -1.5	2.0 -2.3 3.0 2.7 -2.2 -2.9 2.4 -1.6 2.4 -3.0 3.3 -4.0 -3.7 3.2 3.9 -3.4 2.6 -3.4	0 < x < 2.0 -2.3 < x < 0 -1.4 < x < 0 < x < 2.2 –3.2 < x < 0 < x < 3.4 0 < x < 2.7 < x < 5.3 -3.2 < x < 0 -2.8 < x < 0 -1.3 < x < 0 -1.1 < x < 0 < x < 1.6 0 < x < 2.4 < x < 0.8 -0.8 < x < 0 < x < 2.8 -2.1 < x < 0

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

Исследование суммирующего ОУ

Цель работы:

Ознакомиться со схемами включения операционных усилителей как сумматоров.

Краткие теоретические сведения.

Сумматор на операционном усилителе является одним из основных решающих блоков аналоговой техники. По принципу действия сумматоры на основе ОУ можно разделить на три типа: инвертирующие, неинвертирующие и дифференциальные.

Передаточная функция инвертирующего сумматора (рис.1) для идеального операционного усилителя по i входу равна

K_1i = R₁₀ / R_1i

и определяется только входным сопротивлением и сопротивлением обратной связи.

Для компенсации влияния входных токов ОУ величина R₂ выбирается из соотношения

Рис. 1. Инвертирующий сумматор

Достоинством схемы инвертирующего сумматора является отсутствие составляющей погрешности, обусловленной коэффициентом подавления синфазного сигнала и отсутствие взаимного влияния входов.

В неинвертирующем сумматоре (рис. 7) при использовании идеального ОУ выходное напряжение равно

Для компенсации влияния выходных токов необходимо выбирать R₁₁ и R₁₀ из формулы:

Рис. 2. Инвертирующий сумматор

Коэффициент передачи по i входу равен:

K_2i = R₁₀ / R_2i

Погрешность неинвертирующего сумматора несколько выше, чем инвертирующего, так как в данном случае возникает погрешность, обусловленная коэффициентом усиления синфазной составляющей. Поэтому часто неинвертирующий сумматор выполняют по схеме инвертирующего сумматора с включением на выходе инвертирующего масштабирующего усилителя.

Дифференциальный сумматор (рис. 3) позволяет складывать и вычитать сигналы с различными по знаку коэффициентами передачи, т. е. Выполнять операции суммирования и вычитания произвольного числа сигналов на одном ОУ.

Однако эти расчеты достаточно трудоемки, поэтому для выполнения параллельного суммирования применяют последовательное соединение обычных сумматоров, что увеличивает ошибку, обусловленную входными токами ОУ.

Рис. 3. Дифференциальный сумматор

Анализ статической погрешности суммирующих решающих блоков на основе ОУ

В связи с тем, что наиболее широкое применение находят инвертирующие сумматоры, проанализируем статические ошибки схемы (рис. 1).

Заменяя операционный усилитель эквивалентной схемой с учетом уравнения

Можно получить

Таким образом, составляющая систематической ошибки суммирования уменьшается с ростом коэффициента усиления и входного сопротивления ОУ. Для заданных значений коэффициента усиления сумма

Ограничивается допустимой ошибкой U.

Влияние разброса номинальных значений сопротивлений, определяющих коэффициенты суммирования, можно оценить с помощью приведенной ошибки

где

R₁₀ =R₁₀  R₁₀

R_1i =R_1i  R_1i

K_1i =R₁₀  R_1i

Влияние других параметров неидеальностей ОУ определяется как и в лабораторной работе №7, при этом следует иметь виду, что

U(U_ош)=U(U_ош)/U_выхmax

Суммарную ошибку решающего блока в наихудшем случае можно определить как сумму всех составляющих.