Операционные усилители

В современных электронных устройствах и вычислительных машинах для преобразования сигнала применяются операционные усилители ОУ. Под ОУ принято понимать микросхему – усилитель постоянного тока, имеющий два входа и, как правило, один выход. ОУ обладает большим коэффициентом усиления по напряжению, высоким входным и низким выходным сопротивлением.

На рис.6.21 представлена базовая схема включения ОУ с однопетлевой обратной связью. Знаком плюс отмечен неинвертирующий вход, на который через подается входной сигнал. Знаком минус отмечен инвертирующий вход, на который через комплексное сопротивление подается напряжение обратной связи. Коэффициент усиления ОУ – К. Напряжение на входе ОУ , на выходе ОУ .

Рис.6.21. Схема включения ОУ с однопетлевой обратной связью

Для упрощения расчета электронных схем вводят понятие линейного идеального ОУ, для которого принимают: ,, , тогда:

,

Для усилителя (рис.6.21) по первому закону Кирхгофа:

,

т.к. для ОУ:

, то

Выразив токи через соответствующие им напряжения, получим:

,

с учетом того, что для ОУ

.

Таким образом, величину коэффициента усиления усилителя можно регулировать величиной сопротивления обратной связи .

На основе ОУ выполняются различные преобразователи сигналов. Так, например, для изменения временных параметров импульсов, а также их формы применяются дифференцирующие и интегрирующие устройства.

Для дифференциатора на идеальном ОУ (рис.6.22):

Рис.6.22. Схема дифференциатора на идеальном ОУ

,

т.к. , то:

, , ,

Поэтому:

,

где – постоянная времени цепи.

Таким образом, сигнал на выходе цепи пропорционален дифференциалу входного сигнала, причем для повышения точности дифференцирования необходимо, чтобы постоянная времени цепи была как можно меньше длительности входного импульса.

Для интегратора на идеальном ОУ (рис.6.23):

Рис.6.23 Схема интегратора на ОУ

, , ,

тогда:

Таким образом, сигнал на выходе цепи пропорционален интегралу входного сигнала, причем интегрирование тем точнее, чем больше величина постоянной времени цепи по сравнению с периодом сигнала на входе.

Дата добавления: 2014-01-06