Аналогові схеми на базі ОП

Враховуючи,що ОП мають малий діапазон лінійного підсилення вхідного сигналу, то на практиці ці підсилювачі використовуються з ланками від'ємного зворотного зв'язку. Це значно розширює діапазон підсилення, а також забезпечує регулювання величини вихідної напруги. Таким чином здійснюється масштабування вхідного сигналу.

 

Масштабні інвертувальні підсилювачі

У цьому випадку вхідна напруга подається на інвертувальний вхід ОП (рис.3.9), а вихідна напруга u _вих ОП змінюється в протифазі до вхідної u _вх (у випадку синусоїдного сигналу фаза змінюється на 180°). В схемах таких підсилювачів від'ємний зворотний зв'язок реалізується через елемент R ₂  на інвертувальний вхід ОП з метою зменшення коефіцієнта підсилення розімкненого ОП. Наявність такого зв'язку призводить до того, що завжди у стані рівноваги u _вих.оп = 0. Тоді, за другим законом Кірхгофа

 u _вх - u _вх.оп = R ₁ і_вх , u _вих - u _вх.оп = R ₂ і_зв.з ,

і_вх = u _вх /R ₁,           і_зв.з = u _вих /R ₂.

Враховуючи, що R _вх.оп = ∞, то  і_оп = 0 і відповідно і_вх = - і_зв.з , тобто   

u _вх /R ₁ = u _вих /R ₂. Звідси отримаємо, що для такого підсилювача коефіцієнт підсилення за напругою

К _u = u _вих / u _вх = R ₂ / R ₁ = 1/β,

де β = R ₁/R ₂- передатний коефіцієнт ланки зворотного зв'язку ОП.

Необхідно визначити, що коефіцієнт підсилення ОП зі зворотним зв'язком не залежить від частоти сигналу.

Рисунок 3.9 – Масштабний інвертувальний підсилювач:

а) схема; б) передатна характеристика

 

Масштабні неінвертувальні підсилювачі

У цьому випадку вхідний сигнал подається на неінвертувальний вхід ОП (рис.3.10), вихідна напруга u _вих ОП має такий самий знак як і вхідна, а зворотний зв'язок забезпечується через елемент R ₂ на інвертувальний вхід ОП.

Оскільки в цьому випадку і_вх = і_оп = 0, то за умови, що u _вх.оп = 0, отримаємо

u _вх = u _зв.з =u _вих ∙( R ₃ /( R ₂ + R ₃ )), де β = R ₃ /( R ₂ + R ₃ ).

Тоді коефіцієнт підсилення для такого підсилювача буде визначатись

Рисунок 3.10 – Масштабний неінвертувальний підсилювач:

а) схема; б) передатна характеристика

Масштабні суматори

На основі ОП шиоко використовуються схеми інвертувальних та неінвертувальних суматорів. На рис.3.11 показано схеми інвертувального та неінвертувального суматорів.

Рисунок 3.11 – Схема інвертувального (а) та неінвертувального (б) суматорів

 

Розглянемо роботу інвертувального суматора. Враховуючи особливості роботи інвертуючого підсилювача, запишемо за першим законом Кірхгофа

і_вх1 + і_вх2 + і_зв.з =0

Виразивши струми через напруги, отримаємо:

- u _вих / R ₃ = u _вх1 / R ₁ + u _вх2 / R ₂ .

Звідки

u _вих = - ( u _вх1 R ₃ / R ₁ + u _вх2 R ₃ / R ₂ ) .

Переважно, в схемах суматора опори вхідних резисторів приймають однаковими за величиною (R ₁ = R ₂ = R ), тоді вихідна напруга

u _вих = - R ₃ / R ( u _вх1 + u _вх2 ) .

Отже, вихідна напруга ОП буде визначатись сумою вхідних напруг із відповідним масштабним множником.

Якщо вхідні сигнали подавати на неінвертувальний вхід ОП (рис.11,б), то отримаємо схему неінвертувального суматора.

Враховуючи, що R _{вх оп} = ∞ , отримаємо за першим законом Кірхгофа

і_вх1 + і_вх2 =0

Або визначивши струми через вхідні напруги за другим законом Кірхгофа,

( u _вх1 – u _зв.з )/ R +( u _вх2 – u _зв.з )/ R = 0.

Звідки ( u _вх1 + u _вх2 )=2 u _зв.з . З врахуванням того, що u _зв.з = β u _вих ,

де β = R ₁ / ( R ₁ + R ₂ ), отримаємо

u _вих = ( R ₁ + R ₂ )( u _вх1 + u _вх2 )/2 R ₁ .

Якщо неінвертувальний суматор має n входів, то вихідна напруга такого суматора, буде визначатись

u _вих = (( R ₁ + R ₂ )/ nR ₁ )∙( u _вх1 + u _вх2 +…+ u _{вх n} ).

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: