Билет №7
1. Понятие обратной связи. Идеальный операционный усилитель: свойства и правила расчета схем. Интегратор на оу.
Понятие "обратная связь" (ОС) относится к числу распространенных, оно давно вышло за рамки узкой области техники и употребляется сейчас в широком смысле. В системах управления обратная связь используется для сравнения выходного сигнала с заданным значением и выполнения соответствующей коррекции.
Обра́тная связь в технике — это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы. Другими словами, на вход системы подаётся сигнал, пропорциональный её выходному сигналу (или, в общем случае, являющийся функцией этого сигнала). Часто это делается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.
Различают положительную и отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительная обратная связь, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. Системы с сильной положительной обратной связью проявляют тенденцию к неустойчивости, в них могут возникать незатухающие колебания, т.е. система становится генератором.
Отрица́тельная обра́тная связь (ООС) — тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.
Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.
Положи́тельная обра́тная связь (ПОС) — тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.
Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых систем, называемых генераторы (производители).
Идеальный операционный усилитель- это усилитель постоянного тока имеющий 2 входа: инвертирующий и неинвертирующий и выход и характеризуется следующими свойствами:
1)входное сопротивление равно бесконечности
2)Выходное сопротивление равно нулю
3)Коэфициент усиление равен бесконечности и бесконечной полосе частот
Правила:
Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю
Входы операционного усилителя ток не потребляют.
Интегратор
Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.
где Vin и Vout — функции времени, Vinitial — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.
Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.
Интегрирующий усилитель на ОУ
Схема
интегратора, в которой в цепи ООС
установлен конденсатор, показана на
рисунке:
Пусть на вход подается прямоугольный импульс Uвх. На интервале t1...t2 амплитуда Uвх равна U. Так как входной ток ОУ равен нулю, то |iвх| = |-ic|, iвх = Uвх/R1, ic = C · dUвых/dt.
Uвх/R1
= C · dUвых/dt или
где Uвых(0) – напряжение на выходе (конденсаторе С) к моменту начала интегрирования (к моменту t1).
τ = R1 · C – постоянная времени интегрирования, т.е. время, в течение которого Uвых изменится на величину ΔUвых = U.
Таким образом выходное напряжение на интервале t1...t2 изменяется по линейному закону и представляет интеграл от входного напряжения. Постоянная времени должна быть такой, чтобы до конца интегрирования Uвых < Eпит.