шпора (Шпоры по Созинову), страница 8

Н а основе инвертирующего включения операц. усилителя может быть построен преобразователь напряжение - ток (рис. 5). Найдем зависимость выходного тока преобразователя i_ВЫХ от входного напряжения u_ВЫХ.

Согласно первому закону Кирхгофа, полагая операц.усилитель идеальным, можно за­писать:

i_ВХ + i_ОС = 0

Поскольку инвертирующий вход операционного усилителя является точкой виртуального нуля, то

i_ВЫХ + (u_ВХ / R) = 0

i_ВЫХ =  u_ВХ / R

Из последнего соотношения находим: т.е. i_ВЫХ пропорционален u_ВХ.

В схеме рис. 5 ни один из выводов нагрузки R_H не заземлен. В этом случае говорят, что преобразователь имеет незаземленную на­грузку. R компенсирующего резистора R_K = R || R_H.

Рассмотрим неинвертирующий Ус. (рис.6).

В этой схеме имеет место последовательная отрицательная обратная связь по напряжению, которая увеличивает входное сопротивление и уменьша­ет выходное сопротивление усилителя. Найдем К_U. Если на неинвертирующий вход подано u_ВХ.Н = u_ВХ  на инвер­тирующем входе установится то же самое U: u_ВХ.И = u_ВХ, т.е.

u_ВЫХR₁/(R₁ + R₂) = u_ВХ 

Е сли R2 = 0, а R1 = ∞, то K_U = 1. Такую схему называют повторителем напряжения (рис.7).

Неинвертирующий усилитель хуже инвертирующего, так как операционный усилитель работает в нем с большим син­фазным напряжением (u_ВХ.СФ = u_ВХ).

Рассмотрим дифференциальное включение операционного усилителя, которое представляет собой комбинацию инвертирующего и неинвертирующего включений (рис. 8).

При дифф-­ном вкл. операц. Ус. U_ВЫХ пропорц-но разности u_ВХ2 и u_ВХ1 на его входах.

И спользуя метод суперпозиции (наложения), находим выходное напряжение усилителя как сумму откликов на воздействия u_ВХ1 и u_ВХ2:

 опера­ц. усилитель в дифф-ом вкл.  математиче­ская операция вычитания.

R₁ = R₂ = R₃ = R₄  U_ВЫХ = -(U_ВХ1 – U_ВХ2)

R₃ = R₁, R₄ = R₂  U_ВЫХ = -(R₂/R₁)(U_ВХ1 – U_ВХ2)

R_ВХ по инвертирующему входу r_ВХ1 = R₁.

R_ВХ по неинвертирующему входу r_ВХ2 = R₃ + R₄, т.е. r_ВХ2 > r_ВХ1 (≠).

Это нарушает сим­метрию Ус.

Еще одним недостаток: работа операц. Ус. при больших синфазных U-ях.

-ют схемы дифф. Ус., сво­бодные от указанных недостатков схемы рис. 8, но они содержат 2 или 3 операц. Ус.

52. Линейные схемы на операционных усилителях: интегрирующий усилитель, дифференцирующий усилитель.

Рассмотрим идеальный интегрирующий усилитель.

По первому закону Кирх­гофа:

Инвертирующий вход будет точкой виртуаль­ного нуля (неинверти­рующий вход операц. усилителя имеет нулевой по­тенциал) 

После интегрирования уравнения получим:

 схема осуществляет матема­тическую операцию интегрирования.

Т.к. амплитудно-частотная хар-ка интегрирующе­го усилителя имеет завал в области высоких частот, то он устойчив к самовозбуждению.

Рассмотрим идеальный дифференцирующий усилитель.

По первому закону Кирхгофа: i_ВХ + i_ОС = 0.

Т.к. инвертирующий вход будет точкой виртуального нуля:



 схема математической операцию дифференцирования.

Недостатки дифференцирующего усилите­ля на практике:

склонность к самовозбуждению  подъема амплитудно-частотной хар-ки в области высоких частот.

В обеих схемах в цепи неинвертирующего входа м.б. включен компенсирующий резистор, сопротивление ко­торого R_K = R.

70