Другие распространенные схемы на ОУ

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Схема аналогового сумматора (рис. 12.5, а) есть одна из та­ких классических схем. Представляет она собой обычный инвертирующий усилитель, на который подается несколько входных напряжений — каждое от своего источника. Легко сообразить, что в этой схеме коэффициент усиле­ния будет для каждого из входов определяться соотношением резистора об­ратной связи R1 и соответствующего входного резистора — так, как если бы остальных входов и не существовало. Потому сигнал на выходе будет равен (усиленной) сумме сигналов на входе (с противоположным знаком).

В простейшем случае, если все резисторы (включая и R1) равны между со­бой, то выходное напряжение будет равно просто сумме входных. Если же значения резисторов варьировать, то можно получить так называемую взве­шенную сумму — когда каждый из входных сигналов вносит вклад в общее дело в соответствии с заданным ему коэффициентом. Кстати, если взять схе­му простого дифференциального усилителя (см. рис. 12.4, а) и заменить в ней резистор R4 такой же многовходовой цепочкой, то получим неинвертирую­щий сумматор. А если то же самое проделать еще и на инвертирующем вхо­де, то получим сумматор, в котором весовые коэффициенты могут иметь раз­ные знаки. Сумматор был неотъемлемой частью систем моделирования дифференциальных уравнений, для решения которых операционные усили­тели в составе аналоговых машин изначально и использовались.

Второй необходимой составляющей таких машин был интегратор на ОУ, схема которого приведена на рис. 12.5, б. Этот интегратор, в отличие от ин­тегрирующей RC-цепочки из главы 5, действительно осуществляет операцию интегрирования в корректной форме. Например, если подать на его вход по­стоянное напряжение (отрицательное), то напряжение на выходе будет линейно возрастать со скоростью UJRC вольт в секунду (интеграл от кон­станты есть прямая линия). Входной сигнал можно подать и на неинверти­рующий вход, заземлив резистор R— получим неинвертирующий интегра­тор. Можно также объединить интегратор с сумматором — тогда интегрирование будет осуществляться по сумме входных напряжений с соот­ветствующими весовыми коэффициентами. Интеграторы, как и сумматоры, используются и по сей день в различных схемах.

На рис. 12.5, в приведена любопытная схема, которая в зависимости от со­стояния ключа К меняет знак напряжения на выходе. Если К замкнут, то это инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления, равным 1.

clip_image002

Рис. 12.5. Распространенные схемы на ОУ: а ~ аналоговый сумматор; б — интегратор; в — повторитель/инвертор;

г — источник тока

Если же ключ разомкнут, то схема превращается в повторитель — ведь по­тенциалы во всех точках схемы в этом случае должны быть равны. В качест­ве ключа очень удобно использовать, скажем, транзистор или малогабарит­ное электронное реле— тогда такая схема может пригодиться для автоматического изменения знака усиления при необходимости отобразить отрицательную часть диапазона напряжений на входе в положительную об­ласть. Такая задача может возникнуть, скажем, для датчиков, показывающих температуру — и выше нуля градусов Цельсия, и ниже его характеристика должна быть возрастающей, так как абсолютное значение величины темпера­туры возрастает в обоих случаях, в то время как сам сигнал с выхода датчика меняется линейно в одну сторону.

Еще одна давно обещанная и очень полезная схема (рис. 12.5, г) представляет собой почти идеальный источник тока с выходным сопротивлением, равным бесконечности. Здесь может использоваться однополярное питание, как и показано на схеме. Ток можно задавать как соотношением резисторов дели­теля R1—R2, так и резистором R. Обратите внимание, что отрицательная об­ратная связь подается на неинвертирующий выход ОУ, так как здесь исполь­зован полевой транзистор с «-каналом и стабилизируется его стоковое напряжение, которое есть инверсия напряжения на затворе. Если использо­вать транзистор с /7-каналом, то его в этой схеме нужно подключить наобо­рот— стоком с направлении нагрузки, а обратную связь, снимаемую с исто­ка, подавать нормально, на инвертирующий вход.

Для высокой стабильности тока в этой схеме требуется столь же высокая стабильность напряжения питания, поэтому если важна абсолютная вели­чина тока, то резисторы приходится питать от отдельного прецизионного стабилизатора (не только делитель R1—R2, но и резистор R). От характе­ристик транзистора стабильность тока почти никак не зависит, единствен­ное требование-г- чтобы начальный ток стока превышал установленный выходной ток схемы. Если применить не полевой, а биполярный транзи­стор, то будет иметь место некоторая зависимость выходного тока от изме­нений базового тока транзистора (ибо коллекторный ток отличается от эмиттерного на величину тока базы), потому чаще в таких источниках при­меняют полевые транзисторы.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты