Контрольные вопросы

1. Напишите зависимости выходного напряжения интегратора при постоянном, линейном и квадратичном изменениях входного сигнала.

2. Если задать положительное опорное напряжение интегратору, то что изменится на его выходе?

3. Укажите области практического использования компараторов.

4. Для чего необходимы прецизионные выпрямители, если функции выпрямления можно реализовывать полупроводниковыми диодами?

5. Поясните работу двухполупериодного прецизионного выпрямителя.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Исследование ОУ в схемах с положительной обратной связью (Ч.1)

Краткая теория

Если сигнал обратной связи в ОУ подаётся с выхода на неинверсный вход, то обратная связь будет усиливать действие входного сигнала. Такое соединение называется положительной обратной связью. На таком соединении работают все генераторы электрических колебаний сигналов той или иной формы.

Генератор колебаний прямоугольных импульсов

Г енератор колебаний прямоугольной формы – это схема, используемая в вычислительной технике для получения сигнала, синхронизирующего работу отдельных частей всей вычислительной системы. Он работает как автоколебательный ключ, непрерывно переключающийся взад и вперёд между двумя уровнями постоянного напряжения без использования внешнего сигнала запуска.

На рис. 4.1,а показана упрощённая структура, выполняющая данную функцию. График на рис. 4.1,б показывает изменение выходного напряжения. Частота колебаний здесь равна 1/ Т.

На рис.4.2,а представлена схема генератора прямоугольных колебаний, в котором в качестве переключающего устройства используется ОУ.

Источники питания +Vи.п. и -Vи.п. задают амплитуду выходного напряжения с крутыми передними и задними фронтами импульсов. Период колебаний определяется формулой

Т = 2RC ln (1+ 2R₁/R₂ ), (4.1)

где RC –постоянная времени схемы.

Для того чтобы понять, как работает генератор, предположим, что положительная обратная связь ввела усилитель в насыщение с положительным напряжением на выходе, так что Vвых = +Vи.п.. В этом состоянии напряжение на неинверсном входе

V+=R₁Vи.п. / (R₁+R₂). (4.2)

Напряжение на инверсном входе ( верхняя кривая на рис. 4.2,б ) будет нарастать по экспоненте в направлении к +Vи.п. с постоянной времени RC. При

V- = V₊ схема переключится из состояния с положительным выходом (+Vи.п.) в состояние с отрицательным выходом (-Vи.п. ) (нижняя кривая на рис. 4.2,б). В этом новом состоянии

V+ = - R₁Vи.п./(R₁ + R₂) . (4.3)

Однако конденсатор С препятствует мгновенному изменению уровня V-. Схема остаётся в состоянии с отрицательным выходом до тех пор, пока V- не

станет равным V+ , которое определяется выражением (4.3). При V- = V₊ напряжение на выходе вновь переключится на +Vи.п., и цикл повторяется. Отметим, что положительная обратная связь подводится к неинвертирующему входу через R₁ и R₂. Чтобы гарантировать соответствующее переключение, общий коэффициент усиления по напряжению этой цепи усилителя должен превышать 1.