Операційні підсилювачі і cхемотехніка на їх основі, страница 17

 5.4. Основні напрямки використання ОП

5.4.1. Реальний ОП в структурах з зворотніми зв'язками

Паралельний зворотній зв'язок

Принципова схема включення ОП з паралельним зворотнім зв'язком  приведена на рис.5.28.  Диференційна напруга, що подається на вхід ОП, створюється внаслідок дії паралельно включених двох джерел –джерела вхідної напруги е_ВХ  з внутрішнім опором r_ВХ  і внутрішнього джерела ОП е_ВИХ з послідовно включеним вихідним опопром Z_ВИХ. До інвертуючого входу підсилювача перше джерело приєднується через вхідний опір R₁, а друге- через опір

                                  Рис.5.28.                                зворотнього зв'язку R_З. В розглядаємій схемі величина диференційної напруги u_P може бути обчислена методом суперпозиції як сума напруг, що прикладаються до Z_ВХ.Д   від вхідного джерела е_ВХ   і внутрішнього е_ВИХ.  Приймаючи  Z_ВХ >> R₁ +r_ВХ,   Z_ВИХ << R_З і враховуючи опір  r_ВХ вхідного джерела е_ВХ  в значеннях R₁ маємо:

               .                                   (5.13 )

Величина вихідної напруги, в відповідності з рис.5.28.  

              u_ВИХ = - К_U×u_P – Z_ВИХ × i_ВИХ                                                          (5.14 )

Приймемо

               .                                                                    (5.15 )

Сумісне розв'язання (5.13 ) – ( 5.15 ) відносно u_ВИХ  дає можливість отримати слідуючу залежність:

                     (5.16 )

З  ( 5.16 ) знаходимо величину коефіцієнта підсилення ОП при наявності зворотньоо зв'язку.

                    .

Розділяючи чисельник і знаменик на К_U знаходимо:

                                         (5.17 )

Величина вихідного опору ОП при наявності зворотнього зв'язку:

                 .                                            (5.18)

Отримані формули повністю відповідають приведеним в 4 розділі теоретичним основам зворотніх зв'язків.

Величина вхідного опору для даної схеми обчислюється виходячи з послідовного з'єднання опорів R₁ і R_З  по відношенню до загальної шини при умові узгодження струмів, що протікають через них. Враховуючи, що вихідна напруга u_ВИХ впливає на величину струму через R_З значно більше, ніж u_P = u_ВИХ/K_U, ефективне значення опору зворотнього зв'язку буде знижене в 1 + К_U раз. Тому величина вхідного опору буде обчислюватись по формулі:

                        R_ВХ = R₁ + R_З/ (1 + K_U)

без врахування диференційного вхідного опору ОП.  Реальне значення вхідного опору буде визначатись  опором R₁.

Послідовний зворотній зв'язок  Для оцінки параметрів схеми з послідовним зворотнім зв'язком звернемось до схеми, приведеної на рис.5.29. Виходячи з формули (5.15) , знайдемо величину напруги u_ , що прикладається до інверсного входу:

                       u_ = g×u_ВИХ .                                            ( 5.19 )

Напруга, прикладаєма до прямого входу

                      u ₊ = e_ВХ .

Вихідна напруга підсилювача обчислюється по формулі (5.14 )

Напруга u_P знаходиться як 

                             u_P = u ₊ - u_  = e_ВХ  - u_                 ( 5.20 )

З врахуванням  (5.20) формула (5.14) прийме вигляд:

               u_ВИХ  = К_U× (e_ВХ -- u_) - і_ВИХ×R_ВИХ .

Враховуючи в останній формулі (5.19), знаходимо:

             

Вхідний опір підсилювача з зворотнім зв'язком обчислюється аналогічно тому, як це зроблено в розділі 4, тобто, маємо:

                   Z_ВХ.З = Z_ВХ×(1+g×К_U)

5.4.2. Схеми на ОП для реалізації простих арифметичних операцій.

5.4.3. Схеми з нелінійнитм перетворенням сигналів.

5.4.4. Схеми інтегрування і диференціювання.

5.4.5. Активні фільтри.

5.4.6. Схеми спеціального призначення ( Пік-детектори, фазові детектори, пристрої вибірки- зберігання, прецизійні випрямлячі, перетворювачі струм-напруга, напруга струм, схеми з регулюємим коефіцієнтом підсилення, схеми оптичної розв'язки аналогових сигналів.

6. Генератори синусоїдальних сигналів.