Применение ОУ

                                                      Лекция №8

Применение ОУ.

ОУ  имеют разнообразные  применения. Укажем ряд из них:

1). Усилители.

2). Генераторы.

3). Активные фильтры.

4). Аналоговые вычислители, производящие различные операции: сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование.

Инвертирующий усилитель.

Рекомендуемые материалы

Усиливает входное напряжение с изменением его знака

На схеме R_ос – сопротивление, представляющее цепь обратной связи.

- коэффициент передачи  усилителя с ОС.

Условия идеальности ОУ:

, следовательно U₊ U_-  так как U_вых ограниченно,

, поэтому I_®0.

Считая ОУ идеальным, получаем в данной схеме:

, следовательно,

 и в результате                                    

Применение ОУ (продолжение).

Сумматор – производит сложение входных сигналов.

Имеем:

В силу идеальности усилителя U_-=U₊=0.

Вычислим  I₁ и I₂:    

I_oc=I₁+I₂, так как I_-=0.

При R₁=R₂=R_oc, получим U_вых=-(). Происходит суммирование с переменой знака.

Схема вычитаний.

U_вых=U_--I_ocR_oc,  I_oc=I₁, так как I_-=0.

 так как I₊=0,

.

В результате найдем:

Если R₁=R₂=R₃=R_oc, то U_вых=.

Интегратор.

 Имеем: , где U_c – напряжение на емкости.

Интегрирование производится более точно, чем в RC – цепочке без ОУ, однако, U_вх и U_вых должны лежать  в пределах линейного участка I амплитудной характеристики.

Дифференциатор.

Считая, как  и прежде, ОЧ идеальным имеем:

.

Быстродействие приведенных здесь аналоговых схем вычислителей больше, чем у цифровых вычислителей, так как в последних для каждой операции используется большое количество транзисторных ключей. Однако точность вычислений в аналоговых схемах меньше, так как существенно зависит  от параметров элементов.

Резонансный усилитель.

Для избирательного усиления узкой полосы частот около выбранной частоты w₀ в цепь ОС включается колебательный контур, настроенный на эту частоту.

Для идеального ОУ:

U_=U₊=0,

 так как I_-=0.

По аналогии с инвертирующим усилителем, заменяя в его схеме R_oc на импеданс контура Z_K, имеем:

.

Коэффициент передачи K_u получается комплексным, так как импеданс контура Z_K=Z_АВ определяется выражением:  и является комплексной величиной.

Упростим это выражение, используя параметры контура:

r - волновое сопротивление контура,

w₀ - резонансная частота,

Q - добротность контура,

Считаем добротность большой, Q>>1

Преобразуем выражение для импеданса контура Z_{K ,} вводя w₀, r, Q вместо C, L, R и пренебрегаем членами ~<<1. Тогда:

, где  - расстройка контура.

Лекция "22 Технология нежирных сыров" также может быть Вам полезна.

Для коэффициента усиления получаем выражение:

Максимум усиления получаем при x=0, то есть w=w₀,

x=1 - расстройка, соответствующая уменьшению |k_U| в  раз. Таким образом

 - относительная полоса усиления по уровню изменения |k_U| в  раз.