76. Инвертирующий сумматор

Это устройство, у которого выходное напряжение равно алгебраической сумме входных напряжений, взятой с противоположным знаком (рис.5). Его условное обозначение и принципиальная схема на ОУ приведены на рис. .:

Установим связь между выходным и входными сигналами этой схемы. Если считать, что ОУ идеальный т.е. I_оу=0 и U⁺_вх=U^–_вх=0, то при подаче на его входы напряжения U₁, U₂,..., U_n, для узла «а» по первому закону Кирхгоффа можно записать, что

I_вх = I₁ + I₂ +...+ I_n = I_ос ,

Расписав каждый из токов по закону Ома: I₁ = U₁/ R₁, I₂ = U₂/ R₂ ,..., I_n = U_n/R_n, I_ос =-U_вых/R_ос , получим выражение связывающее входные и выходное напряжения

U_вых=- (U₁R_ос/R₁+ U₂R_ос/R₂+ ...+ U_nR_ос/R_n)

77. Усилитель разности напряжения

Э то усилитель, в котором выходное напряжение пропорционально разности входных сигналов U_вх2 и U_вх1 (рис.6). ). Его условное обозначение и принципиальная схема на ОУ приведены на рис. .:

Установим связь между выходным и входными сигналами этой схемы. Для узла «а» по первому закону Кирхгоффа можно записать, что

I_вх = I_ос + I_оу

Если считать, что ОУ идеальный т.е. I_оу=0 и U⁺_вх=U^–_вх = U_вх+ = U_вх2 R₂/(R₁+R₂) , то записав токи по закону Ома (I_вх= (U_вх1- U^–_вх)/R₁ а I_ос= (U^–_вх - U_вых)/R₂) получим выражение связывающее выходное и входное напряжения примет вид

U_вых=R₂/R₁(U_вх2-U_вх1).

Идеальный разностный усилитель при подаче на оба входа одинаковых напряжений, т.е. U_вх1 = U_вх2 , имеет на выходе напряжение равное нулю. Такие входные напряжения называются синфазными U_cc. В общем случае синфазный сигнал представляет собой среднее значение двух входных напряжений, т.е. U_cc= (U_вх1 + U_вх2)/2. Если U_вх1=-U_вх2, то U_cc= 0.

Разность двух входных напряжений называется дифференциальным сигналом U_дс=U_вх2-U_вх1. Поскольку усилитель разности усиливает только разностный (дифференциальный) сигнал, то такой усилитель часто называют дифференциальным усилителем.

78 Дифференцирующий усилитель

, это устройство, в котором входное и выходное напряжение связано соотношением (рис. ) U_вых=KdU_вх/dt . (7) Простейшие дифференцирующие цепи (например RC - цепь) выполняют эту операцию со значительными погрешностями, причем с повышением точности дифференцирования существенно уменьшается уровень выходного сигнала.

Схема дифференцирующего усилителя на ОУ приведена на рис.7. Установим связь между выходным и входным напряжениями этой схемы. Для узла «а» по первому закону Кирхгоффа можно записать, что

I_вх = I_ос + I_оу Если считать, что ОУ идеальный, т.е. I_оу=0 и U⁺_вх=U^–_вх = 0, то записав токи по закону Ома (I_вх= I_с = Сd(U_вх- U^–_вх)/dt, а I_ос= (U^–_вх - U_вых)/R₂) получим выражение связывающее выходное и входное напряжения

U_вых=-R_осCdU_вх/dt , где R_осС= t - постоянная времени дифференцирующего усилителя.

Коэффициент передачи дифференцирующего усилителя определяется выражением

К_(jw) = U_вых/ U_вх = jwt =K_(w)e ^jj(w) , K_(w) = wt - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ); j_(w) = p/2 - фазово- частотная характеристика (ФЧХ) коэффициента передачи.