Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 [ 115 ] 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

постоянные времени равны Xj = т, то отношение комплексных сопротивлений, а следовательно, и коэффициент обратной связи не зависят от частоты и влияние С;, таким образом, исключено. Значит, условие, накладываемое на С, имеет вид: RCt = RC.

Такой способ можно иногда использовать и для компенсации влияния емкости нагрузки. Если R > Ri, то необходимым условием такой компенсации будет равенство х. - l, где х = RiC, а Tl = RqCl.

АЛЛЛ.-


Рис. 5.40. Использование резистора для развязки от емкости нагрузки.

Другой способ сведения к минимуму дестабилизирующего влияния большой емкости нагрузки состоит в использовании резистора Rg с небольшим сопротивлением между ОУ и нагрузкой (рис. 5.40). Это позволяет частично изолировать ОУ от С, причем для этого обычно достаточно резистора с сопротивлением около 100 Ом. Использование такого резистора развязки позволяет обеспечить устойчивость ОУ, но в то же время обладает рядом недостатков: уменьшается диапазон выходного напряжения, увеличивается выходное сопротивление, сокращается общая полоса пропускания.

5.19. Применение ОУ

Часть представленных схем на ОУ рассматривается в задачах в конце данной главы. Краткое описание этих схем приведено ниже. Рисунки, на которые даны ссылки в этом разделе, можно найти в конце главы в разделе «Задачи».

5.1. Вычитающий усилитель (рис. 35.1). В этой схе.ме выходное напряжение пропорционально разности двух входных напряжений. В идеале любая синфазная составляющая двух входных напряжений полностью подавляется. В реальной ситуации из-за конечности коэффициента усиления ОУ и из-за рассогласований резисторов незначительная часть синфазного входного напряжения попадает на выход. Отметим также, что входные сопротивления, связанные с входами и Уц, не будут одинаковы: для входа - R, а для входа Ув - Ra Rf-

5.2. Суммирующий усилитель (рис. 35.2). Входные напряжения могут арифметически складываться с разными весовыми коэффициентами.



5.3. Преобразователь ток-напряжение - трансимпеданснын усилитель (рис. 35.3). Данная схема вырабатывает выходное напряжение, которое прямо пропорционально входному току. Падение напряжения на входе Vi определяется формулой Vt = = -Уо/Лоь = liRp/AoL, т. е. обеспечиваемое этой схемой э45фективное входное сопротивление равно Ri = Vi/Ji = RfAo. Следовательно, даже если Rp относительно велико, эффективное входное сонротивленне Ri будет очень малым из-за чрезвычайно большого коэффициента усиления без обратной связи. Такое незначительное входное сопротивление обладает одним существенным преимуществом: оно практически не влияет на схему, в которой производится измерение тока. Отметим также, что выходное напряжение практически не зависит от нагрузки, на которую работает эта схема.

5.4. Преобразователь напряжение-ток - источник тока, управляемый напряжением (рис. 35.4). Ток, протекающий через резистор нагрузки, не зависит от сопротивления нагрузки, но он прямо пропорционален входному напряжению, так что данная схема является источником постоянного тока, управляемого напряжением. Отметим, однако, что ни один из выводов резистора нагрузки Rl не может быть заземлен.

5.5. Активный фильтр нижних частот - интегратор (рис. 35.5). Эта схема является простым однополюсным активным фильтром нижних частот с шириной полосы пропускания BW = = 1/(2л7?р.Ср.). На низких частотах коэффициент усиления асимптотически приближается к коэффициенту усиления на нулевой частоте Aql (0) = -Rf/Ra- На высоких частотах коэффициент усиления асимптотически приближается к значению, определяемому выражением Ась - -iRACp и, таким образом, падает со скоростью -20 дБ/декада, или -6 дБ/октава.

Во временной области данная схема может быть использована в качестве интегратора. В предельном случае, когда Rp стремится к бесконечности, получим

Уо=- (1/Ср) \idt = - iMCp) I {VslRA)dt - -{MRaCf) 1 VsdU t t t

T. e. эта схема действительно работает как идеальный интегратор. В этих условиях коэффициент усиления по постоянному току ра-Аоь, поэтому выходное напряжение сильно зависит от напряжения смещения Vos и либо будет равно АоьУоз, либо, Что наиболее вероятно, попадет в область насыщения, т. е. будет близко к напряжению источника питания (либо положительному, Либо отрицательному). Для предотвращения такой ситуации в схему обычно включают резистор обратной связи Rf, хотя то и приводит к тому, что схема становится уже не таким идеальным интегратором.



5.6. Активный фильтр верхних частот - дифференциатор (рис. 35.6). Данная схема - простой однополюсный активный фпльтр верхних частот с точкой излома [ьр = 1/(2л/?аСд). Коэф-фициент усиления асимптотически стремится к -Rf/Ra на высоких частотах и асимптотически стремится к нулю на низких частотах.

Анализируя работу этой схемы во временной области и предполагая Ra = О, получим = С а {dvJdt), так чтоУо = -isRp = = -RitCa (dvJdt). Как видно, данная схема работает как идеальный дифференциатор. Однако при = О коэффициент уси-ления на высоких частотах будет относительно велик, что является причиной осложнений, связанных с шумами схемы и другими факторами, поэтому в схему часто включают резистор Ra, хотя в результате этого характеристики дифференциатора становятся менее идеальными.

5.7. Прецизионный детектор или выпрямитель (рис. 35.7). Входное напряжение Vj, которое необходимо для открытия диода, определяется выражением Vt = Vo/Aql 0,5 B/Aql, т. е. влияние падения напряжения на диоде, смещенном в прямом направлении, практически не ощущается. В результате этого схема может детектировать (или выпрямлять) сигналы с очень малой амплитудой.

5.8. Прецизионный двухполупериодный выпрямитель (рис. 35.8.) Снова отметим, что ОУ практически исключает влияние прямого падения напряжения на диоде. Первый и третий ОУ - повторители напряжения, выполняющие функцию развязки схемы соответственно от источника входного сигнала и от нагрузки.

5.9. Прецизионный пиковый детектор (рис. 35.9). Опять обратим внимание на то, что ОУ исключает влияние прямого падения напряжения на диоде. Второй ОУ выполняет функцию развязки схемы от нагрузки, так что сопротивление нагрузки не влияет на скорость разряда конденсатора.

5.10. Логарифмический преобразователь (рис. 35.10). В этой схеме в цепи обратной связи используются нелинейные элементы (транзисторы) для получения нелинейной (логарифмической) передаточной характеристики. Коэффициент усиления дифференциального усилителя Лз устанавливается таким, чтобы обеспечить логарифмическую шкалу преобразования с коэффициентом 1,0 В/декада.

5.11. Экспоненциальный усилитель (рис. 35.11). Эта схема вырабатывает выходное напряжение, которое является экспоненциальной функцией входного напряжения. Отметим, что общая передаточная характеристика этой схемы является функцией, обратной передаточной характеристике цепи обратной связи.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 [ 115 ] 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193