Сумматоры. Интеграторы. Дифференциаторы. Активные фильтры. Генераторы

Лекция № 10.

Смещение реальной характеристики.

Параметры ОУ

Одна из главных характеристик: амплитудная (передаточная) характеристика.

Зависимость U_вых от U_вх:

Рис.9.3

Сигнал подаем на инвертирующий вход. Рабочая область линейна и имеет очень большой наклон.

Примечание: ОУ не может работать без ОС!

Условие – при U_вых=0 и U_вх=0 не выполняется.

Причина разбаланса: разброс параметров элементов дифференциального усилителя и зависимость этих параметров от температуры.

Для балансировки могут быть включены дополнительные внешние элементы (калибровочные).

Упрощенная эквивалентная схема:

Рис.9.4

В идеале R_вх=.

В реальных схемах имеется конечное значение сопротивления между входами, т.е. R_диф (пр. 500кОм).

На входе большое сопротивление синфазного сигнала, на входе текут не нулевые токи, а конечные значения токов; токи смещения являются режимными токами. I_см – параметр определяющий точность.

На выходе –R_вых ненулевое, имеет большое значение, R_вых =~200, 150 Ом, его можно уменьшить (пр., с помощью ОС).

Суммарная ошибка ОУ

U_ош=U_{cm 0} + α_t ΔT+ (I_CM+R_CM- I_CM-R_CM);

α_t=;

U_см0 зависит от температуры;

ΔΔI_см разность входных токов от температуры(дрейф);

ΔI_см- разность входных токов по температуре.

Усилительные параметры - К_нд, КООС, К_нсф;

Входные параметры – R_вхд, R_вхсф, U_{вх сф доп}, U_{вх д доп},U_{см о}, I_см, Δ I_см, ΔΔ I_см;

Выходные параметры – R_вых, U_{вых мах,} I_{вых доп}.

Типы ОУ:

- ОУ общего применения;

- ОУ быстродействующие;

- ОУ прецизионные(точные).

Временные и высокочастотные параметры ОУ. Динамические параметры.

К_u

f_ф

f₁

f

Рис.9.5

V_вых ()- скорость изменения выходного напряжения.

t_уст- время, за которое заканчивается переходной процесс установления ОУ.

Параметр	ОУ общего применения 140 УД6	ОУ 1544Д4А быстродействующие	ОУ 140УД17 прецизионные
Кнд, не менее, дб
Кнд, не более, дб
Uсм0, мВ			0,075
Iсм0, мкА	0,3	1,2	0,004
ΔIсм0, мкА	0,1	0,3	0,0038
Rвх диф, МОм
Uвых max, мВ
Uсм, мкВ\град
f1, МГц			0,4
Vн вых, В\мкс	2,5		0,1
Iпотр, мА	2,8

Функциональные узлы на ОУ:

Масштабирующий усилитель – инвертирующий и неинвертирующий.

Без ОС непосредственно они не применяются вследствие того, что:

1) без ОС линейный участок очень ограничен.

Рис.10.1

2) Коэффициент усиления ОУ меняется (имеет сильный разброс) сильно зависит от температуры и режима.

Инвертирующий усилитель:

Рис.10.2

Параллельная ООС по напряжению.

Фаза выходного сигнала отличается от фазы входного сигнала на 180°

R_вх>>R₁, (R_вх=);

R_вх>>R₁, (R_вых=0);

U₀ 0;

U*=0;

i_вх=-i_oc=i;

U_вх=i*R₁;

U_вых=i*R₂;

=;

К^-_нос= - говорит о том, что фазы входных и выходных сигналов отличаются на 180°;

К_нос не зависит от параметров усилителя;

К_нос=;

К_нос=

- коэффициент ООС.

Неинвертирующий усилитель:

Рис.10.3

R_вх=

R_вых=0

U_вых=К_н(U_вых–U_ос)

U_ос= * U_вых

=

К⁺_нос=

К_нос=1+

R_вхос=R_вх()

R_вых=

Максимальное сопротивление резистора ограничено тем, что схема несимметрична, погрешностями, возникающими на сопротивлении.

I⁺_см*R_см= I^-_см*R_см;

Минимальное сопротивление ограничено нагрузочной способностью.

На базе инвертирующего усилителя построим сумматор – вычислительное устройство, выходное напряжение которого пропорционально сумме входных напряжений.

ЦАП построен на базе сумматоров.

АЦП построен на базе ЦАП.

Рис.10.4

U_вых= - (U_{вх1 +} U_{вх2 +…+} U_вхn)

Интегратор на ОУ:

Рис.10.5

R_вх=;

R_вых=0;

K_н=-;

K_н(s)=;

где сR – постоянная времени;

U_вых(t)=.

Интегратор на ОУ практически идеальный (за счет емкости).

Неидеальный интегратор:

Рис.10.6

Рис.10.7

Для идеального интегратора:

U_вых

Рис.10.8

Дата добавления: 2014-01-06