Интеграторы и дифференциаторы на ОУ

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 15Следующая ⇒

В данном случае в схеме инвертирующего ОУ используется частотно-зависимая ООС. Поскольку входы ОУ тока не потребляют, , а из-за ООС , имеем . Таким образом, данная схема является интегратором, так как .

Поменяв местами конденсатор и резистор, получим дифференциатор. Действительно, и .

а б

Рис. 8.18. Интегратор (а) и дифференциатор (б) на ОУ

Контрольные вопросы к лекции

1. Какая транзисторная схема лежит в основе ОУ и какими свойствами она должна обладать?

2. За счет чего рассогласование на входах ОУ сводится к нулю?

3. Чем характеризуется инвертирующий ОУ?

4. Чем характеризуется неинвертирующий ОУ?

5. Каким образом следует подключить нагрузку в источнике тока на ОУ?

6. За счет чего можно обеспечить логарифмическую зависимость коэффициента передачи в ОУ?

7. Каким образом осуществляется вычитание двух сигналов на ОУ? Чем определяется коэффициент передачи схемы?

8. Что представляет собой суммирующий ОУ и каким образом обеспечивается задание весовых коэффициентов?

9. За счет чего обеспечиваются интегрирующие свойства схемы на ОУ?

10. За счет чего обеспечиваются дифференцирующие свойства схемы на ОУ?

ЛЕКЦИЯ 9

9.1. Активный пиковый детектор
на основе ОУ

Простейший пиковый детектор, отслеживающий максимальные значения сигнала, основан на односторонней проводимости диода, подключаемого к накопительному конденсатору.

Рис. 9.1. Принцип работы простейшего пикового детектора

Простейший пиковый детектор обладает рядом недостатков:

1. Входной импеданс – переменная величина, так как ВАХ нелинейная.

2. Схема не чувствительна к сигналам с амплитудой менее 0, 6 В, поскольку диод откроется, когда напряжение на его аноде превысит напряжение на катоде на 0, 6 В.

3. Температурная нестабильность.

Указанные недостатки устраняются операционными усилителями. ОУ₁формирует выходной сигнал, пока напряжение на выходе U_ВЫХ не достигнет значения напряжения, накопленного на емкости U_С. ОУ₂ является буфером, высокое входное сопротивление которого препятствует разряду конденсатора через цепь выхода.

Рис. 9.2. Пиковый детектор с использованием ОУ

Схема обладает постоянным и очень большим входным сопротивлением, высокой чувствительностью и температурной стабильностью.

ОУ в усилителях мощности

Для усиления мощности ОУ используются в сочетании с транзисторами, например, с ЭП. Обратной связью охватывается вся схема, что повышает ее стабильность. Для получения еще большей мощности может использоваться двухтактный каскад.

а б

Рис. 9.3. Усилитель мощности на ОУ:

а – с использованием ЭП; б – с использованием двухтактного каскада

9.3. ЦАП на ОУ с матрицей R-2R

Каждое звено матрицы R-2R обладает эквивалентным сопротивлением R_ЭКВ = = R. Действительно, при разомкнутой схеме, где U_ОП – опорное напряжение, а эквивалентное сопротивление .

Рис. 9.4. Пример матрицы R-2R

Для построения ЦАП резистивную матрицу R-2R подключают к ОУ, а на ее звенья с помощью ключей подается либо высокий уровень U_ОП (лог. 1), либо низкий (земля) уровень (лог. 0).

Рис. 9.5. ЦАП на ОУ с матрицей R-2R

Рассмотрим работу ЦАП.

1. Пусть U_ОП (лог. 1) подается на звено N. Тогда схема приобретает следующий вид:

Рис. 9.6. Эквивалентное преобразование первого звена схемы ЦАП с матрицей R-2R

Поскольку входы ОУ тока не потребляют, , а из-за ООС , то , а , что соответствует весовому коэффициенту 2¹= 2.

2. Пусть U_ОП (лог. 1) подается на звено (N – 1). Тогда , а , что соответствует весовому коэффициенту 2²= 4.

Рис. 9.7. Последовательность эквивалентных преобразований первого и второго звеньев
схемы ЦАП с матрицей R-2R

Проведя аналогичные рассуждения с применением теоремы об эквивалентном преобразовании источников и генераторов и определив (разомкнутая схема) и (замкнутая схема), получим в общем случае , а , где N = 1, 2, ...

Преобразуемое двоичное число задается ключами. В качестве ключей могут быть использованы, например, транзисторы, включение и выключение которых определяется двоичным кодом.

Влияние ООС на входное сопротивление ОУ

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒