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 Rос – сопротивление, представляющее цепь обратной связи.
- коэффициент передачи усилителя с ОС.
Условия идеальности ОУ:
, следовательно U+ U- так как Uвых 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:
Ioc=I1+I2, так как I-=0.
При R1=R2=Roc, получим Uвых=-(). Происходит суммирование с переменой знака.
Схема вычитаний.
Uвых=U--IocRoc, Ioc=I1, так как I-=0.
так как I+=0,
.
В результате найдем:
Если R1=R2=R3=Roc, то Uвых=.
Интегратор.
Имеем: , где Uc – напряжение на емкости.
Интегрирование производится более точно, чем в RC – цепочке без ОУ, однако, Uвх и Uвых 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 Roc на импеданс контура ZK, имеем:
.
Коэффициент передачи Ku получается комплексным, так как импеданс контура ZK=ZАВ 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 ZK , 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 |kU| в раз. Таким образом
- относительная полоса усиления по уровню изменения |kU| в раз.