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, UC(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:
.