Преобразователи электрических сигналов на ОУ

 

Преобразователи, предназначенные для обработки сигналов в аналоговой форме, преимущественно строятся на основе операционных усилителей. Многообразие преобразователей (дифференциальные, линейные и нелинейные усилители, сумматоры и интеграторы) обеспечивается за счет различной по виду и элементной базе цепей ОС: отрицательной (резистивной, частотно-зависимой), положительной.

Неинвертирующий усилитель напряжения построен с использованием последовательной ООС по напряжению (рис. 5). Для этого усилителя:

- коэффициент уси-ления напряжения;

- входное сопротив-ление (- дифференциальное входное сопротивление и коэффициент усиления ОУ);

- выходное сопротив-

Рисунок 5. ление (- выходное сопротивление ОУ).

Инвертирующий усилитель построен с использованием параллельной ООС по напряжению (рис. 6).

Основные параметры усилителя:

; .

Данные параметры приведены без учета частотных свойств ОУ и справедливы для ограниченного диапазона частот.

 

Сумматоры строят на основе рассмотренных усилительных схем путем добавления числа входов (рис. 7).

Рисунок 6. При равенстве сопротивлений

для выходного

напряжения справедливо соотношение

, которое описы-вает сумматор с инвертированием входных сигналов.

 

Дифференциальный усилитель, представленный на рисунке 8, построен с

Рисунок 7 использованием двух входов ОУ.

При выполнении соотношения

выходное напряжение пропорционально разностному сигналу

.

Нелинейная резистивная ООС, введенная в схему с ОУ, дает возможность построить различные типы нелинейных усилителей, фор-

Рисунок 8. мирователей сигналов и устройств на их основе (аналоговые умножители, делители и др.).

Инвертирующий интегратор получается, если между входом и выходом ОУ включить конденсатор (рис. 9). Передаточная функция интегратора записывается в виде

где T=RC – постоянная интег-

Рисунок 9. рирования, U_C(0) – начальные условия.

Если обеспечить нулевые начальные условия, то получившемуся выражению для передаточной функции во временной области будет соответствовать процедура интегрирования:

.

АЧХ интегратора описывается выражением: , ФЧХ:

.

 

Электрическая схема дифферен-циатора представлена на рисунке 10. Напряжение на выходе этого устройства

Рисунок 10. пропорционально значению производной

входного напряжения:

.