Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 67

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 67)

е. выходное напряжение равно сумме всех входных напряжений, взятых с обратным знаком. Поэтому такой усилитель называют суммирующим. Масштабирующий (взвешивающий) усилитель Усилитель называют масштабирующим или взвешивающим усилителем, если каждое входное напряжение усиливается по-разному. Это может по- Чтобы найти выходное напряжение, сделаем те же расчеты, что и в случае инвертирующего усилителя с одним входом. Из уравнения токов Кирхгоффа для узла иь 1рис. 14.20) имеем Х1 + Х2 + ХЗ = Хр. ( 404 Глава Ц, применение операционных усилипьелей ио = — Л и1 + В и2 + В из (14.40) Пусть Вр = 12 кОм, тогда для реализации соотношения 4и1+ 0,5и2 + +1,5оз сопротивления резисторов должны быть В1 = 3 кОм, Л2 = 24 кОм, Вз = 8 кОм, тогда мы будем иметь требующийся результат (правда, инвертированный) ио = — [4п1 + 0,5и2 + 1,5из).

Усредняющий усилитель В усредняющем усилителе выходное напряжение равно среднему всех входных напряжений. Для этого в схеме на рис. 14.20, сопротивления всех резисторов должны быть одинаковыми, т.е. В1 = В2 = Лз = В. Далее, коэффициент усиления каждого входа должен быть 1/Ф, где 1ч — число входов. Другими словами, Вр 1 В Ф Для трех входов имеем Вр/В = 1/3 и из уравнения (14.38) при условии В1 =В2 =Вз = В имеем (п1 + и2 + оз) (14.41) 3 Выходное напряжение равно среднему значению всех входных напряжений. Неинеертируюи1ал схема Суммирующие и усредняющие усилители также можно выполнить в неинвертирующей конфигурации, подключив источники входных напряжений и резисторы к неинвертирующему выводу, как показано на рис.

14.21 и выбрав подходящие сопротивления резисторов Вр и В1, В2 и т. д. Напряжение и . на неинвертирующем выводе можно найти, используя принцип суперпозиции. Например, вклад напряжения га в напряжение их можно найти, если считать другие источники иь и ие нулевыми. Этот результат учтен в первом члене выражения для их, равного (Ль![Л ) 1 „ [ (Л.[[Л ) 1 „ [ (Л.[[Ль) — ио + — иь + — ~ пы (14.42) где (14.43) Лж = (Ва[[Вь[!Вс). требоваться, например, если мы хотим получить выходное напряжение, равное 4о1+ 0,5и2+ 1,5из. Таким образом, резисторы В1, Л2 и Вз на схеме рис. 14.20 имеют разные сопротивления, т. е.

В1 ф В2 ~ Вз и дд.б. Ср рр ~ р бор ~ рр д р 40~5 Но ох оо Рис. 14.21. Неиивертирующая схема суммирующего усилителя Применив уравнение коэффициента усиления с обратной связью (уравнение (14.13)), найдем выходное напряжение схемы (рис. 14.21): 1до = 1 + В еи = 1 + В иа + сь + ис При Ва = Вь = В, = В, уравнение (14.43) дает Вн = В/3 и уравнение имеет вид: Вс (иа + иь + ис) (14.44) Сумдиирующий усилитель Если коэффициент усиления (1+ Вр/Вн) в уравнении (14.44) установить равным числу входов, то выходное напряжение станет равным сумме всех входных напряжений.

В нашем случае, для трех входов, если установить (1+ Вр/Вн) = 3, уравнение (14.44) дает выходное напряжение, которое равно сумме всех входных напряжений (14.45) ио — иа + иь + ис Следовательно, эта схема называется неинвертирующим суммирующим усилителем. УсреднлюиЬий усилитель Если рассмотреть уравнение (14.44), можно увидеть, что выходное напряжение равно среднему всех входных напряжений, умноженных на коэффициент усиления (1+ Вр/Вн) схемы с обратной связью.

Если в схеме на рис. 14.21 Вр = О, Вн = оо, тогда она работает как повторитель, ~~~406 Глава Ц. Прильенение операционных уеилителея и тогда выходное напряжение равно среднему значению всех входных нз пряжений. То есть (иа + из + ис) (14. 46) 3 Усилитель в такой конфигурации называется усредняющим усилителем. Пример 14.4. Рассчитать усилитель с ОУ, который выдает выходное напряжение, равное — (5из + Зиз + из + 0,2из). Каким должно быть оптимальное сопротивление компенсирующего резистора Вове? Решение. Произвольно выберем сопротивление Вг = 60 кОм.

Тогда Оптимальное сопротивление компенсирующего резистора Вом равно Вом = Вг ~лз((лз()лз ((В4 = 60 кОм((12 кОм((20 кОм((60 кОм!)300 кОм или Вом = 5,8 кОм. Полная схема приведена на рис. 14.22. яе(60 ком) Н~ ((2 ком) иа к4 Рис. 14.22. 14.7. Схема вычитания Усилитель, выходное напряжение которого равно разности двух входных сигналов, называется схемой вычитания.

Для этой операции можно применить базовую схему дифференциального усилителя, как показано на рис. 14.23. Обратите внимание, что у всех внешних резисторов в схеме одинаковое сопротивление. Вр/В| —— 5; Л/Л =3; Вг/Вз = 1) Ве/В4 = 5; Вз — — 60 кОм/5 = 12 кОм, Вз — 60 кОм/3 = 20 кОм, Вз = Вг = 60 кОм, В4 = 60 кОм/0,2 = 300 кОм. ~.В. я г о алл г о 407) Из основной теории дифференциального усилителя (уравнение (14.35б)) имеем: но — — Вр/Вг (еь — на), теперь при Вр = Вг и (не — на) = (нг — сг) получаем: но = (В/ВИег — ог) или (14.47) со = (ез — н1). Выходное напряжение этого усилителя равно напряжению, приложенному к неинвертирующему входу (н1) минус напряжение, приложенное к инвертирующему входу (ег), поэтому эта схема называется схемой вычитания.

Рис. 14.23. Дифференциальный усилитель и я в качестве схемы вычитания ог 14.8. Интеграторы и дифференциаторы Схемы интегратора и дифференциатора можно разработать при соответствующей модификации инвертирующего усилителя. Кроме выполнения математических операций, эти схемы можно применить для генерации на выходе различных форм напряжения. Например, при помощи этих схем треугольное напряжение может производить прямоугольные импульсы.

Или прямоугольные импульсы могут производить последовательность узких импульсов и так далее. Методы формирования импульсов широко применяютсл в функциональных генераторах, синтезаторах частоты и т. д. ЯишегратаоР У интегратора (также называемый интегрирующим усилителем) форма выходного напряжения равна интегралу формы входного напряжения. Интегратор получается, если резистор обратной связи Вн в базовой схеме инвертирующего усилителя заменить конденсатором Ср, как показано на рис.

14.24. ~~( 408 Глино Ц. Применение оиераииоииьп реилителея Рнс. 14.24. Идеальный интегратор на ОУ Так как ток, втекающнй в инвертирующий вывод, равен нулю, закон токов Кирхгоффа на узле и2 дает г; ее, где ы — — входной ток. Вспомним из основ теории конденсаторов, что ток заряда ге и напряжение на конденсаторе связаны соотношением ге = С ° ди/Ж.

СЛЕдОВатЕЛЬНО, В НаШЕМ СЛуЧаЕ, таК КаК ге = (ОŠ— О2)/ВЫ (Й и2) и (и2 иа) = Ср Но и2 = О (виртуальная земля), следовательно Н( — о ) В,-' й или М В~СР Интегрируя обе части уравнения по времени, получим: ио = — (1/В1СР) сей+С, (14.48) О где С вЂ” константа интегрирования, представляющая начальное напряжение конденсатора, и, в момент времени 1 = О. Уравнение (14.48) показывает, что выходное напряжение равно интегралу входного напряжения и обратно пропорционально постоянной времени В1СО. Таким образом, если входное напряжение — прямоугольные импульсы, оно вызовет на выходе треугольные импульсы (рис.

14.25). А если входное напряжение синусоидально, т.е., если (14.49) ое = АО1поо1, Ц.8. К р р д ффр ~ р 409)) выходное напряжение (принимая константу С в уравнении (14.48) равной нулю) равно сс = — 1/В1Ср АашьйМ = (А/юЛ1Са) соаш1. (14.50) 1(ввс1 1~асс) Рис.

14.25. Следовательно, выходное напряжение будет косинусом, амплитуда которого зависит от частоты (обратите внимание на ш в знаменателе амплитуды). Таким образом, если входное синусоидальное напряжение частотой 100 Гц производит выходное напряжение с амплитудой 12 В, то, при прочих равных условиях, входной синусоидальный сигнал частотой 200 Гц даст выходное напряжение амплитудой 6 В. На выходе интегратора будет постоянное напряжение, даже если входное напряжение будет равно нулю.

При о; = 0 интегратор действует как усилитель без обратной связи. Так как конденсатор для постоянного тока представляет разрыв цепи, любому постоянному току он закрывает путь обратной связи к входу усилителя. В результате конденсатор все время заряжается малыми, но ненулевыми токами дрейфа и смещения — и таким образом на выходе усилителя создает усиленное напряжение ошибки.

Характеристики

Список файлов книги