Билет№6

1.Понятие обратной связи. Идеальный операционный усилитель: свойства и правила расчёта схем. Схема суммирования и вычитания 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:

7. Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю

8. Входы операционного усилителя ток не потребляют.

Схема вычитания на ОУ.

Принципиальная схема, показанная на рисунке является наиболее распространенной схемой включения ОУ. (справа - схема в американском стандарте обозначений)

Резистор R2 в цепи обратной связи служит для передачи части выходного сигнала обратно на вход. При подаче входного напряжения (U1) через резистор R1 протекает входной ток i1. Напомним, что входное напряжение ОУ (DU) имеет дифференциальный характер, т.е. фактически это разность напряжений на неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя. Неинвертирующий вход чаще всего заземляют. Чтобы получить передаточную характеристику, учтем тот факт, что потенциал U1 практически равен нулевому потенциалу.

Входная цепь: i1 =U1/R1, выходная цепь: i2 = - U2 / R2

Т.к. ОУ - идеальный (R_вх - очень большое): i1 = - i2, отсюда U1/R1=U2/R2

Коэффициент усиления k _ус = - U2/U1= - R2/R1

Тогда выходное напряжение будет равно U2 = - (R2 / R1) U1

Отношение номинальных значений резисторов R2/ R1 называется коэффициентом передачи усилителя, охваченного обратной связью, а знак минус означает, что выходной сигнал инвертирован. Следует обратить внимание, что коэффициент усилителя, охваченного обратной связью, можно установить посредством выбора сопротивлений двух резисторов, R1 и R2.