Электротехника \ Электроника и микросхемотехника

Операционный усилитель. Дифференцирующий усилитель на ОУ. Нелинейные функциональные преобразователи. Усилители-ограничители. Счетчики с недвоичным коэффициентом деления, страница 2

7. 

Многовходовый сумматор-вычитатель

Roc 100 kOm…1Mom

При помощи Ra и Rb уравниваем

                   

                   

Интегратор

При быстро меняющихся сигналах интеграторы имеют характерную ошибку, связанную с конечным быстродействием ОУ.

          Если на вход интегратора подать напряжение скачком, то в первый момент времени выходное напряжение изменится под действием части входного сигнала прошедшего по цепи RC, затем начинает работать ОУ, выходное напряжение начинает изменяться линейно, но с отставанием по отношению к идеальному случаю.

Разновидности интеграторов

Диф. интегратор

Интегратор после диф. усилителя

Дифференциатор

Дифференциатор на ОУ не работоспособен из-за бесконечно большего усиления в области высоких частот. В реальных схемах необходимо избегать использования дифференциаторов. Можно применять дифференцирующее звено первого порядка на ОУ.

 при

8.  Нелинейные функциональные преобразователи. Прецизионный выпрямитель.

Прецизионный выпрямитель – предназначен для получения идеальной диодной характеристики без начальной мертвой зоны, характерной для диодов.

При Uвх>0  Uвых ОУ>0, диод VD1 открыт и Uвых= –(R2/R1)Uвх

При Uвх>0 Uвых ОУ<0, диод VD1 закрыт и Uвых=0.

Открывается диод VD2 для сохранения линейного режима работы ОУ. Такая схема имеет амплитудную характеристику, аналогичную диоду, но без нелинейного участка (Такая схема работает весьма точно!)

Прецизионный двухполупериодный выпрямитель

9.  Кусочно-линейные функциональные преобразователи.

Пусть имеется функция F. Заменим ее функцией Fa, состоящую из отрезков.

Задача получения Fa сводится к задаче регулирования наклонов отрезков. Это может быть достигнуто приращением на каждом отрезке по сравнению с предыдущим. Для этого нужен набор элементов, который до некоторого значения входного сигнала на выходе имеет 0, а выше этого значения – имеет постоянный наклон. Такими элементами могут служить прецизионные выпрямители. Если производная функции Fa имеет постоянный знак, то такая схема может быть реализована на одном ОУ, но эта схема будет иметь большой температурный дрейф.

По мере возрастания  запертые напряжением смещения диоды отпираются, и входной сигнал через резисторы  поступают на вход ОУ, а затем передается на выход с коэффициентом .

Эта схема рассчитана только для функции, которая монотонно возрастает.

10.  Генератор синусоидального сигнала на ОУ с мостом Вина.

Генераторы синусоидального сигнала содержат активный элемент и частотно-избирательную схему в цепи ОС. В качестве активного элемента может быть использовано всё, что угодно усилительное (тоннельный диод, транзистор, ОУ, электронные приборы).

В качестве частотно-избирательной схемы могут быть резонансный LC-контур, кварцевый резонатор, RC-, LR-цепи.

Кварцевый резонатор позволяет наиболее точно выбрать частоту. Так как он не вязкий =>малые потери. Этот резонатор является звеном 2-го порядка.

Для возникновения колебаний необходимо выполнение 2-х условий:

1. условие баланса амплитуд – петлевой коэффициент усиления должен быть >=1.

2. условие баланса фаз – фазовый сдвиг вместе с частотно-избирательной цепью должен быть равен 0 или кратен .

Для НЧ и СЧнаибольшее распространение получили RC-генераторы на ОУ.

Схема с мостом Винна.

При  - вызываются колебания с частотой . Причём коэффициент усилителя, состоящий из операционного усилителя, R3 и R4, должен быть КН>3, т. е. .

После возникновения колебаний их амплитуда стабилизируется на таком уровне, при котором за счёт нелинейного элемента в петле коэффициент усиления уменьшается до 1. Если не предпринять специальных мер, то таким элементом будет сам операционный усилитель, а форма будет значительно отличаться от синусоиды.

Для получения качественного сигнала необходима инерционно-нелинейная ООС, т.е. с ростом амплитуды выходного сигнала необходимо, чтобы R3 уменьшилось или R4 увеличилось, что вызовет изменение коэффициента элемента.

Самое простое использовать вместо R3 полупроводниковый терморезистор или вместо R4 – металлический (лампа накаливания).

Стабилизация частоты достиг использованием более качественных резисторов.

11.  Генератор синусоидального сигнала на ОУ с лестничной обратной связью.

Скачать файл