Повторювач напруги

.

Якщо замкнути вихід зі входом, як показано на рис.8.7., то при цьому Зворотний зв'язок негативний, тому при збільшенні U_вих зменшується Таким чином

Рис.8.7

Неінвертуючий підсилювач (рис. 8.8.). Значення резистора ланцюга зворотного зв'язку в цій схемі вибирається набагато менше вхідного опору ОП. Тому при розгляді роботи цієї схеми ми маємо право нехтувати вхідними струмами ОП.

Рис.8.8.

Напруга на інвертуючому вході таким чином пов'язана з вихідною напругою і вхідною напругою U _вих

,

далі можна одержати:

.

Виходячи з того, що вхідний струм ОП практично дорівнює 0, а також завдяки великому коефіцієнту підсилювання () можна рахувати, що ,

звідки

Якщо знехтувати величиною 1/K<, то можна одержати рівняння, що пов'язує вхідну напругу з вихідною:

,

де - коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача.

З даної формули видно важливу першу властивість, притаманну всім схемам на ОП, охопленому негативним зворотним зв'язком: робота схеми визначається тільки параметрами ланцюга зворотного зв'язку і не залежить від параметрів ОП.

Другу властивість схем з негативним зворотним зв’язкомможна знайти, підставивши значення U_вих у вираз для визначення U_вх

, тобто

напруги на обох входах ОП рівні.

Використовуючи ці дві властивості, розберемо роботу інвертуючого підсилювача (рис.8.9).

Рис.8.9.

З другої властивості схем із зворотнім зв’язком витікає, що напруга на інвертуючому вході рівна нулю, а це значить, що U_вх і завжди мають протилежну полярність. Це можна записати, якщо знехтувати значенням вхідного струму ОП. При цьому тому по першому закону Кирхгофа (рис.8.2) одержуємо:, звідки

.

З даного виразу витікає рівняння інвертуючого підсилювача:

,

в якому - коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилювача.

Графічно зв'язок між вхідною і вихідною напругою електронних вузлів описується передавальною характеристикою. На рис.8.10. представлені передавальні характеристики інвертуючого (ІП) і неінвертуючого (НП) підсилювачів, для випадків, коли .

Рис.8.10.

Максимум модуля значення вихідної напруги ОП визначається величиною напруги живлення. Це значення вихідної напруги називається напругою насичення. Слід сказати, що вказані вище дві властивості охопленого від’ємним зворотним зв’язком ОП існують лише тоді, коли модуль вихідної напруги ОП менший за модуль напруги насичення.

Підсилювач з диференційним входом. Принципова схема підсилювача наведена на рис. 8.11.

Рис.8.11.

Дана схема є комбінацією двох попередніх схем підсилювання. Якщо нехтувати опором ОП, знаходимо:

Вважаючи, що ОП відноситься до лінійних схем, то за методом вузлових потенціалів знаходимо:

В стаціонарному режимі , звідки знаходимо:

=

,

де ;

Якщо R₁ = R₂, та R₃ = R₄, то k₁ = 1; k₂ = 1.

При цьому одержуємо

Якщо R₁ = R₃, та R₂ = R₄, то k₂ = k₁

При цьому одержуємо

ІНВЕРТУЮЧИЙ СУМАТОР призначений для формування напруги, рівної посиленій алгебраїчній сумі декількох вхідних сигналів, тобто виконує математичну операцію підсумовування декількох сигналів. При цьому вихідний сигнал додатково інвертується, звідси і назва — що інвертує суматор. Як приклад на рис. 8.12 приведена схема пристрою, що виконує дану операцію для трьох вхідних напруг.

Рис.8.12.

Якщо рахувати ОП| ідеальним, можна сказати, що . Проте згідно приведеній схемі отже, і . В цьому випадку для інвертуючого входу згідно першому закону Кирхгофа можна записати:

,

або

,

звідки можна одержати вираз для вихідної напруги

,

тобто сигнал на виході дорівнює інверсії від алгебраїчної суми вхідних сигналів, узятих з своїми масштабними коефіцієнтами.

Неінвертуючий суматор, схема якого наведена на рис.8.13.,дозволяє підсилюватиалгебраїчну суму вхідних сигналів, що подаються на неінвертуючим вхід.

Величина напруги на виході неінвертуючого підсилювача, у даному випадку визначається виразом:

, де

Рис.13

Для спрощення виразу в схему додається резистор R_п , що підключається до неінвертуючого входу, як показано на рис 14, величина якого повинна дорівнювати опору кола зворотного зв’язку: R_п = R_зз , а величина опору, що підключається до інвертуючого входу R₀ , повинна дорівнювати опору паралельно включених резисторів R₁, R₂, R₃, тобто:

Рис. 8.14.

При цьому вихідна напруга підсилювача визначається виразом:

Приклад.8.1. Визначити величину напруги на виході неінвертуючого підсилювача (рис.8.8.), якщо:

U_вх = 2 В; R₁ = R₃=10 кОм; R₂ = 40 кОм.

Відповідно до визначення знаходимо:

Приклад.8.2. Розрахувати параметри ОП для реалізації функції:

де згідно рис.8.8. , звідки

Нехай R₁ = R₃=10 кОм, тоді одержуємо:

Приклад 8.3. Визначити величину напруги на виході інвертуючого підсилювача (рис.8.9.), якщо:

U_вх = 2 В; R₁ = R₃=10 кОм; R₂ = 40 кОм.

Відповідно до визначення знаходимо:

Приклад 8.4. Розрахувати параметри ОП для реалізації функції:

де згідно рис.8.11.

Величина вихідної напруги за даною схемою визначається виразом:

,

де

Припустимо, що R₁ = 20 кОм тоді з виразу знаходимо:

Нехай R₂ = R₄ тоді з виразу одержуємо:

звідки

Приклад 8.5. Визначити величину напруги на виході сумуючого інвертуючого підсилювача, якщо:

U_вх1 = -0,5 В; U_вх2 = 2 В; R₁ = 10 кОм; R₂ = 20 кОм;

R_зз = R_п = 100 кОм.

Приклад 8.6. Визначити величину напруги на виході сумуючого неінвертуючого підсилювача, якщо:

U_вх1 = -0,5 В; U_вх2 = 2 В; R₁ = 10 кОм; R₂ = 20 кОм;

R_зз = R_п = 100 кОм.

Визначимо величину опору R₀

звідки

При цьому

Дата добавления: 2014-01-07