7. Неинвертирующий сумматор

Данная схема может быть получена как частный случай схемы сложения — вычитания. Для этого в схеме на рис. 8.9 входные напряжения необходимо подавать только на неинвертирующий вход ОУ, что и реализовано на рис. 8.11 на примере трехвходового сумматора.

Чтобы выходное напряжение усилителя определялось выражением

(8.29)

должно выполняться условие (8.27), т. е.

(8.30)

Необходимую балансировку схемы можно выполнить соответствующим подбором сопротивления резистора R.

Посмотрим, как полученные условия баланса схем на рис. 8.9 и 8.11 соотносятся с полученными ранее условиями отсутствия погрешности выходного напряжения, обусловленной протеканием конечных входных токов ОУ. Сравнивая выражение (8.10) с условиями (8.27) и (8.30), можно прийти к заключению, что если в схемах на рис. 8.9 и 8.11 при выборе резисторов R' и R_oc руководствоваться условием

R' = R_oc , (8-31)

то выполнение условий (8.27) и (8.30) ведет к автоматическому выполнению условия (8.10).

Действительно, если в выражении (8.30) выполнено условие (8.31), то . Из этого вытекает, что сопротивление R равно сопротивлению параллельно включенных резисторов R₁ ,R₂ , R₃ и, следовательно, между входами ОУ и общей шиной включены одинаковые резисторы. Это означает выполнение условия (8.10).

Сделанный вывод справедлив и для схемы дифференциального усилителя на рис. 8.7. Чтобы в данном усилителе на выходе не только присутствовала разность напряжений его инвертирующего и неинвертирующего входов, но и была минимизирована возникающая при этом погрешность, необходимо при проектировании пользоваться условием (8.21), а не (8.23).

8.Интегратор

Интегратором называется ЭУ, выходной сигнал которого пропорционален интегралу по времени от его входного сигнала.

Простейшая схема интегратора, выполненная на ОУ, приведена на рис. 8.12, а. Данная схема является инвертирующим усилителем, в цепь обратной связи которого включен конденсатор С. Передаточная функция такого устройства может быть получена использованием ранее найденного соотношения (8.5) при условии R_oc=Z_oc(p).

(8. 32)

Полученное выражение является передаточной функцией идеального интегрирующего звена с постоянной времени T=RC. Соответствующая этому случаю ЛАЧХ показана на рис. 8.13 штриховой линией.

К аналогичному выводу можно прийти, записав для инвертирующего входа ОУ уравнение по первому закону Кирхгофа, полагая, как и ранее, получим

или .

Откуда

(8.33)

Вполне естественно, что выражения (8.32) и (8.33) аналогичны. Напомним, что полученные выражения справедливы для идеального ОУ. Очевидно, что в реальном ОУ К_Uо и f_в имеют некоторые конечные значения. Вследствие этого частотная характеристика на рис. 8.12 отличается от характеристики идеального интегратора.

Получим передаточную функцию интегратора при условии ограниченности коэффициента усиления ОУ значением К_Uо. Для этого воспользуемся общим выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС

(8.34)

Очевидно, что данной передаточной функции соответствует частотная характеристика, имеющая на низких частотах до частоты асимптоту с нулевым наклоном. Расположение этой асимптоты определяется собственным коэффициентом усиления ОУ (показано на рис. 8.13 сплошной линией левое ).

Как следует из (8.32), при выполнении условия модуль W(p) равен единице. Отсюда частота, при которой ЛАЧХ пересекает ось частот, равна

(8.35)

Замечания :

частота, на которой коэффициент передачи интегратора равен единице, не зависит от собственного коэффициента усиления и полностью определяется параметрами его внешней цепи;

диапазон интегрирования реального интегратора ограничен снизу частотой , что является следствием ограничения максимального коэффициента усиления ОУ;

диапазон интегрирования реального интегратора ограничен сверху частотой , что является следствием ограничения полосы пропускания ОУ.

Таким образом, схема, приведенная на рис. 8.12, может использоваться как интегратор только в диапазоне частот .