Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 59
Текст из файла (страница 59)
и,„„н - — ) и,„+ Л У,', „(бТ, 'С)( Рос!Р<. (8 1б) где Рассуждая аналогично, можно записать выражение для темпе. ратурного дрейфа выходного напряжения иеннвертнрующего усилителя на рис. 8.8 и, „=-(г«б(7,'„е(ЬТ. "С)) (77ос 1 )т,)/Яо (8 18) где ~<гг,'с1 я+и ~йт,'с( ос) Пример а.4. Определять нннннвпьное входное няпрюкепне, прп котором погрешность выходного ненрях<ення усидятехя пз прнмера 5.3 прп работе в днапнзоне тенкерятур л-60'С, не будет превышать ~5 (ь: йаг,ййг, <С 1,5 нд/'С. Реве н и е. 1.
Определим макс«нальную температурную пшреиниятьиыаваного напражанип в предполо кении, что схема была полностью сбапаиенрнвава при температуре 0 "С Ли- (ат 'С) г 'ЛОС Ни" Л Ф'Гах ФТ, 'С Аа, г(Т, 'С оСЛТ,аС вЂ” ((1+100)/1! 4 10""'-1-100.10-а,16,10-а ТЫ,10- ° В) С.
Ь(уаы (ЬТ, С) (л()а (ау, С)/ПТ. С]ЬТ С 606 ГО с 60 0046 В. 2. Найдем приведенную входную погрешность 60'аа(ЛТ, С) а9()аыа(ЬТ,'С) Лв((Я~+Лес) 0 045 1/(1+ 100) 449- !О с В 3. Выходное напра кение усилители раино и „-Р, )Л,)(()а„+аиа,(ЛТ, С)). Гогда, нредполагап, сто согласно успению Л(ус.(ЬТ,'С) состаелпет 59т от !Лы ы,. получим (Га. „, 206аУ'а.(АТ.'С) — 20 4,49.10 с 6.99 10 ' В.
Из прнведенного примера следует, что относительная погрешность выходного напряжения, обусловленная температурной завн< нмостьо напряжения О, н тока йгаю уменьшается с увеличением «бсол!Отного значения входного напряженна усилителя. яа, усйлнтель с )(НФФереннилльий!м Вхп)еом Принципиальная электрическая схема усилителя с днфференцнальным входом припсдена на рнс. 8.7. ))о сунтеству, данная схема является комбинацией рассмотренных рпнее схем ннвертнручон!его н г!ен!!нертпр)нуц!его усилителей.
Так как мы нмсеч дело с лицейнын устройством, то, используя принцип суперпознцня для выходного нап,>яження, можно записать: «аыа(ггахус и) = Ггааус а((ос()уб гс~ ' кос «аых(«юус и) = Ггах ус а )а ! )» т ! Суммируя полученные выражения, найдем ))т т )!нос нос «аых==гтваах(«исуса)+пою(«а~уса) ) о )е «ах ус » опт и .у. (8 20) с На практике часто выяолняетсн условие И~=-йт н Нас==))'. (8 21) Тогда выражснне (8.20) примет более простой ннд «еы («ю у и ц у ) )рос/Кт (8.22) 299 гг Рнс. В.У. Схема усилителя с лпфферсп паяльным аховом Из полученного выражения следует, мо при выполнении уело. «ия (8,2() сигнал на выходе схемы иа рис. 8.7 равен усиленной разности сигналов, присутствующих на его инвертнруюшем н ненипертирующем входах.
При этом коэффициент усиления соответ. стаует коэффициенту усиления инвертнруюшего усилители. Следовательно, рассматриваемая схема может выполнять математиче. скую операцию выч!павия двух чисел. Посмотрим, яву!яг !си ли условие (8.2)) единственным, ири котором справедливо равенство (8.22).
Для этого выражение (8.20) перепишем так, чтобы оно содержало только отношения сопротивлений резнсто)зон И'Мт и ЯосЯ!. Тогда ! тмос Л~ кос Ланх ! 1)з Л„! 1увхусп = о Ньхусн Нетрудно замстигь, что если отношения однотипных резисторов равны, т. с. й'/йз — )лгос я,, (8.23) то выражшиц (8.22) также справедливо. Прнмер йб, !!гпо пыуя Оу знна К!5ЗУххз. разрабогать усплпгель, обсспечн аапгнгпгг прн вычньшнн напряженна, озлпчаюапхсн пе менее мп нл !О мВ. в> ~ревность результата нг более 5 т',: К~ г с=200: Т. С=п.аб'С. ггз!„/Л. С= 1,5 !О " ЛРС Рснгенне ! Схема усилителя прпведепа на рпс. 57. Мнннмальног вы хохнос напрянгсняс уснлптеля равно ()а» м.ч Ь()в| ьтчКи оос !О' !О т'200 2 В 2.
Маснмальпо допустимая ппгрснгность выходного напрян ения 'г!1 ° (ЛТ.'С) !1 5 та=2 5/!00=0,! В 3 Опреяелпм сопротавленпе резистора й~ пз условна полученнп заланноа температурной вотрен!носта выходного напра~левон )т, лт, с 300 и!ч.йос '™сы 3(гаых — а 7 и, Лу', С ос ндㄠ— '* ду 47, «С йос-О,! — (1+200» !О.!О-а 40/1,5.10-а 40 326 кОм, Приипмаем Во=300 кОм.
4 Найдем сопротивление резистора йи Кк оос Аогlйи откуда й, йог!Ко оос 300(200=1.5 кОм. 5 Определим максимальиую температурную погре1ииость Ь(7аы„((1,5+300(/1,51. Ю.(О-а 40+300 !О' 1,5 !Π— а 40-. =0,0804+0018 0,0984 В, 6.
Реальиап температурила погрешность вмходкого иапримеиип в про. пеитах А(!вы~уз -5(1,»,.!0073(!а«.ы, -0.0984.10072 +92 95. Окоичательио имеем (см. рис, 8 71 й, йа 1,5 кОм, йос и' 300 кОм 8,7. ийвертиРуюгциВ суммлтОР Данное ЭУ предназначено для формирования напряжения, равного усиленной алгебраической сумме нескольких входных сигналов, т. е. выполняет математическую операцию суммирования нескольких сигналов.
При этом выходной сигнал дополнительно инвертируется, .отсюда и название — инвертирующий сумматор. Н качестве примера на рис. 8.8 прнведена схема устройства, выполняющего данную операцию для трех входных напряжений, Считая ОУ идеальным, можно сказать, что иаа, и,„,. Однако ~о~~асио привел«иной с~~~в паха=0. С~ел~в~~~~~~~, н нааа О. В этом случае для кнвертнрующего входа согласно первому закону Кирхгофа можно записать лаыаЖж = иаазЮт + НахзЖг + !таагЮз откуда не представляет труда получить выражение для выходного напряжения иаых = — ласт(посо! — лаагВкЛг — иа з!тзос / юз (8 й4) т.
е. сигнал на выходе равен инверсии от алгебраической суммы входных сигналов, взятых со свонмн масштабными коэффициентами. 301 лат Р»с. 6.0. Схема трехвходового пипер ворующего сумматора В частном случае, если /т1 /тх=/та=/т, яз выражения (8.24) получнм «»мх («»х! + «а»2+ «ахз) )»ОС%* (8 25) Выражение (8.25) справедливо для любого числа входных на пряженнй.
Если в схеме на рнс. 8.8 выбрать /~~=/т»х= ... гх' =/т и /т»ое /т/л, то согласно выражению (8.25) получим «,= — («, +«„,+ ... +« „Нл. (8.26) Следовательно, на выходе схемы будет формнроввться нвпряж< нне, равное инвертированному среднему арифметическому от и входных напряжений. Поэтому такие схемы называют схемвмп усреднения. Прпмер 06. Длп схемы иа рис. 53 »меем //~=/г, /4 2/2; /7, 4/7; й, =1ОЙ; (/»ы 05 В; 1/ т= — 1,5 В; (/».»-04 В. Опрехелпть (/» .. Реюеипе 1.
Согласно вырагпению (6.24)»меем (/ — 0,5 (10/1 ) — ( — 1,5) 1О/2 — О 4 (1О/4) = 1,5 В Пример В7. Дла схемы ах примера 66 паат» выход»ое папражеаие а случае и„„= -0.7 В; и„т=1,5 моем; а„т=0,6 — 0,2 ми юг Решепае и „вЂ” ( — 0,7) ГО/1 — (1,5 в1п го/)10/2 — (О 6 — 0,2 в)п ы/) 1О/4 = 7 — 7 5 а)п ы/-1 5+ 0 5 мп ег/ -5 5 — 7 5 Мп мС Последний пример поквзывает, что выражения, полученные дл» неннвертнрующего сумматора, справедливы для входных напр» женнй произвольного вида. В.В. СХЕМА С4ЮЖЕНИЯ вЂ” ВЬ)ЧИТАИПЯ В схеме нв рнс. 8.8 нходные сигналы подввалнсь па ннвертн. рующнй вход ОУ.
Вследствие это~о выходной сигнал рввнялс» ннвертнроввнной сумме входных нвпряженнй. Ранее (см. рнс. 8.7) 302 ж эас кис к%2 "Альт Ркс 69 Схема слоя,еииа — выиита. Рис. Вдо. Схема сложения — амчита. ииа нескольких каир" кепка ииа гмло показано, что входное напряжение можно подавать на разкпчиые входы ОУ через соответствующие резисторы. Это позво~кет получить на выходе усиленную разность входных напряжеипй. Схема усилителя, в которой на инвертнрующий и неинвертира ющнй входы ОУ одновременно подается несколько напряжений, и казана па рнс. Ь.9.
Общее выраженне для рассматриваемого усилителя достаточно миомоадко. Поэтику воспользуемся найденным ранее для дифференциального усилителя условием (8.23), согласно которому для еолучення на выходе усилителя сигнала разности входных иапряю пий необходимо, чтобы Я'/Яа=Я с/Яь Применительно к схеме на рис, 8.9 резисторы Я~ я Ах схемы на 1 ос, 8.7 превратились в параллельное включение нескольких реасторов, Тогда, складывая проводимости соответствующих рези«~оров, применительно к схеме иа рис.
8.9 условие (8.23) можно ~преписать в виде Я'(1/Я,+1/Яа+...+1/Р„1-Яос(!/Я + + 1/Я +т+".+1/Я.) (827) Каждтай член полученного выражения равен значению коэффинпеита передачи схемы по соответствующему ее входу. Поэтому ~ ~я обеспечения работоспособности усилителя по схеме на рис, 8.9 1мм» коэффициентов передачи по его ннвертирующнм входам ~лжив равняться сумме коэффициентов передачи по его иеинверпрующим входам, При выполнении условия (8.27) для выходного напряженна рассматриваемого усилителя можно записать 303 Й» Й' и' Йос и, — и„+ — и„+ ...+ — и,„- — и, м+< м+< м+3 |воз "* Й я ю е » Йос Йос и»|з " и и»| (8»»1 На практике при разработке схем, аналогичных схеме и рнс. 8.9, может оказаться, что при обеспечении требуемых коэ) фицнентов передачи по каждому входу условие (8.27) не бух< выполняться и выходное напряжение такой схемы не будет опр< деляться выражением (8.28).
В этом случае необходимо провес< так называемую балансировку схемы. Она сводится к введению схему дополнительного резистора, включенного между общей ши ной и входом усилителя, суммарный коэффициент передачи по к<, торому в смысле выражения (8,27) будет меньше.
Требуемо сопротивление дополнительного резистора определяется условию (8.27). Пример 8.8. Разработать схему усилителя, реалпзующую на выходе выр» жение вида 6» 1О 17»~<+с<».т — 447».» — 24)» ° . Р е щ е н и е. 1. В схеме, реализующей приведенное выражение, сигнал 47„< и 4)„з должны подаваться на ненивертирующпе входы, а 7).ы и 47,.» и ° внвертирующие входы усилителя.
Схема, реализующая заданное выражена< приведена на рпс. 8,10 2, з<опуст»<м, что сопротивление Йш:=и'=100 кОы. Тогда ЙТЙ< 10, откуда Й<-10 кОм; ЙТЙ» 1, огкуд» Йз 100 кОм; Йос)дз 4, откуда Йз 25 кОм; Й»с7Й»~ 2, откуда Й»=80 кОм. 3. Проверни условие (8,27): К.-Й )Й,+и )Й,=П, К.=ЙТЙ»+ЙТЙ;б. Проверка показала, что К»<К|. Следовательно, для обеспечения работоспособ. ности схемы ее необходимо сбалансировать.
4. Определим разность коэффппвентов усиления по входам схемы. К;. — К, 5, Следовательно, по инвертируюшему входу необходимо добавить пень, обеспечивающую дополнительный коэффикиепт передачи, ранима 5. тогда Йос)Й - Ь и Й|,|-20 кОм. После введения между иивертирующпм входом и общей шиной дополнительного резистора Й|„условие баланса будет выполнено н выходное наири. жение усилнтеля будет определяться заданным выражением. 8.0.
НВНИВЕРТИРУНЗЩНИ СУММАТОР Данная схема может быть получена как частный случай схемы сложения — вычитания. Для этого в схеме на рис. 8.9 входные напряжения необходимо подавать только иа неинвертнруюпйий 304 Рнв. а.! 1. Схема неннвертнруаннесо сумматора вход ОУ, что и реализовано иа рис. 8.1! на примере трехвходового сумматора, Чтобы выходное напряжение усилителя определялось выражением и и „НЩ+ и ф'Яе+ и )е'Яе, (8.29) должно выполняться условие (8.27), т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
