Аналогові та підсилювальні електронні пристрої. Частина 2: Навчальний посібник, страница 12

тобто прямує до нуля.

Неінвертувальний повторювач напруги застосовується для узгодження джерела сигналу з великим внутрішнім опором, з малим опором навантаження. Такий режим інколи зветься буферним.

На рис.3.7 наведена схема неінвертувального суматора двох сигналів, що має коефіцієнт підсилення 2.

Рисунок 3.7 – Неінвертувальний суматор

Схема підсилювача змінної напруги з великим вхідним опором і коефіцієнтом підсилення 11 наведена на рис.3.8.

Рисунок 3.8 – Підсилювач змінної напруги

3.3 Диференціальні схеми включення ОП

Диференціальна схема включення ОП, рис.3.9, є поєднанням інвертувальної і неінвертувальної схем.

Рисунок 3.9 – Диференціальне включення операційного підсилювача

Для пояснення принципу дії цієї схеми, треба мати на увазі, що різниця напруг між входами ОП приблизно дорівнює нулю, тобто , а струми сигналів не течуть на входи ОП. Для розрахунку коефіцієнта передачі цієї схеми необхідно скласти систему рівнянь. Для першого входу маємо

,

або

.

Для другого входу

,

враховуючи, що , то відповідно

,

або

.

Схема диференціального включення ОП з множенням різниці двох сигналів на коефіцієнт  наведена на рис.3.10, вибір значення коефіцієнта  здійснюється резисторами. Вихідна напруга у такому випадку дорівнює

.

Диференціальне включення ОП дозволяє побудувати схему регулювання коефіцієнта підсилення, яка одночасно дозволяє змінювати знак передатної функції (це означає, що при крайніх положеннях бігунка  сигнал змінює фазу), рис.3.11.

Якщо необхідно побудувати на ОП підсилювач змінної напруги з однополярним джерелом живлення, можна також використовувати варіанти диференціального включення ОП, рис.3.12.

Рисунок 3.10 – Диференціальний підсилювач

Рисунок 3.11 – Фазообертач

Рисунок 3.12 – Інвертувальний підсилювач з однополярним живленням

Наведена схема є для сигналу інвертувальною і має , але, коли , схема підсилює потенціал зміщення

,

для якого вона є не інвертувальною

.

Якщо вимагати, щоб стала складова вихідної напруги дорівнювала , то отримаємо

.

Спрощуючи вираз можна отримати співвідношення для розрахунку елементів схеми

.

Аналогічним чином може бути побудована неінвертувальна схема з однополярним джерелом живлення.

3.4 Інтегрувальний і диференціювальний підсилювачі

Як відомо, у випадку, якщо підсилення ОП досить значне, то передатна функція пристрою визначається тільки параметрами кола ЗЗ.

Якщо взяти за основу інвертувальне включення ОП і виконати провідності  і  (ВЗЗ) з різних з'єднань  і , то з'являється можливість отримати будь–яку необхідну АЧХ. Таким чином може бути реалізований ФНЧ, ФВЧ, СФ і т.д.

Використовуючи у якості елементів ЗЗ , , рис.3.13, знайдемо коефіцієнт передачі такого пристрою

.

Вихідна напруга у такому випадку буде дорівнювати

.

Рисунок 3.13 – Інтегрувальний і диференцювальний підсилювач

Після переходу від зображення до оригіналу, враховуючи, що діленню зображення на оператор  у часовій області відповідає інтегрування оригіналу, отримаємо

.

Тобто вихідна напруга такого пристрою пропорційна інтегралу вхідної. Якщо прикласти до входу інтегратора сталу напругу, то напруга на виході буде змінюватися лінійно у відповідності з виразом

.

Такий пристрій може виконувати функцію ФНЧ першого порядку.

Якщо до неінвертувального входу ОП додатково підключити пасивний інтегратор, то такий пристрій буде інтегрувати різницю вхідних напруг

,

для випадку, коли .

Схема диференціювального підсилювача може бути реалізована у випадку, якщо , а . Коефіцієнт передачі такого пристрою у операторній формі має вигляд

,

а вихідна напруга відповідно

.

Після перетворення відповідно отримаємо

,

тобто, вихідна напруга пропорційна диференціалу вхідної.

Вхідний опір такого підсилювача ємнісний, тому його стійкість досить низька. Для забезпечення стійкості виникає необхідність застосування спеціальних кіл корекції частотної характеристики. Дещо покращити стійкість можлна шляхом послідовного включення з ємністю С невеликого додаткового опору.

Такий пристрій може виконувати функцію ФВЧ першого порядку.