Т 8.4. Примеры аналоговых узлов на операционных усилителях

УСИЛИТЕЛЯХ

Т 8. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ

Схемы с диодами и стабилитронами на основе ОУ

Рассматриваемые схемы являются нелинейными, так как содержат нелинейные элементы — диоды и стабили­троны. Однако часто такие схемы анализируют, без ис­пользования ЭВМ, как линейные. При этом часто диоды и стабилитроны считают идеальными и заменяют откры­тые диоды и стабилитроны закоротками, запертые диоды и стабилитроны — разрывами, а стабилитроны, работаю­щие в режиме пробоя, — источниками напряжения.

При использовании подобных способов линеаризации нелинейных схем основная проблема состоит в том, что­бы перед анализом определить, в каком режиме работает каждый нелинейный элемент. Здесь большую помощь может оказать опыт анализа подобных схем. Пусть сдела­но некоторое предположение о состоянии нелинейных элементов (например, предполагается, что первый диод открыт, второй закрыт и т. д.). Тогда после анализа схемы, выполненного на основе этого предположения, необходи­мо проверить его правильность. Например, необходимо убедиться, что через предположительно открытый диод, замененный закороткой, ток протекает в прямом направ­лении. При машинном анализе схемы, подобные рассмат­риваемым, анализируются как нелинейные.

Для примера выполним анализ схемы на рис. 8, предполагая, что диоды — идеальные. Пусть вначале Uвx = 1 В. Если диод VD₁ открыт (заменяем его закороткой), а диод VD₂ — закрыт (заменим его разрывом), то получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 9. Из дан­ной схемы следует, что

Рис. 8

Рис. 9

Проверим правильность сделанного предположения, для чего определим ток i_VD1 диода V D₁ и напряжение U_VD2 диода V D₂. Используя допущение о том, что и_диф = 0, по­лучаем U_VD2 = -2 В и i_VD1 = 0,2 мА. Так как напряжение на диоде V D₂ отрицательное, а ток через диод V D₁ положителен, можно утверждать, что предположение было правильным.

Пусть теперь и_вх = -1 В. Предположим, что диод VD₁, закрыт, а диод V D₂ открыт. Тогда получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 10, из которой получаем, что

Для проверки правильности сделанного предположе­ния определим i_VD2:

Рис. 2.34

Очевидно, что U_VD1 = 0. Полученные результаты позво­ляют утверждать, что предположение было правильным.

Для построения линейных функциональных узлов на ОУ в цепь ООС включаются элементы, параметры которых не зависят от величины токов и напряжений в схеме. К таким элементам относятся резисторы и конденсаторы, которые наиболее часто применяются в схемах суммирования, вычитания, дифференцирования и интегрирования входных сигналов.

Дата добавления: 2014-01-20