Решение

При анализе схемы будем считать ОУ идеальным. Напряжение на неинвертирующем входе равно нулю. Напряжение на инвертирующем входе также равно нулю. Входной ток инвертирующего усилителя (Iвх) равен току в цепи обратной связи (Iос).

Поскольку :

Iвх = Uвх / R1 ;

Iос = - Uвых / R2 ,

то :

Uвых = - Uвх * R2/R1 .

 

Коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя равен :

Ku = Uвых / Uвх = - R2 / R1

 

Если выбрать R1 = R2, то схема будет инвертировать входной сигнал с коэффициентом передачи Ku = -1.

Поскольку инвертирующий вход ОУ находится под нулевым потенциалом, входное сопротивление схемы равно R1. Выходное сопротивление схемы инвертирующего усилителя очень маленькое за счет ООС по выходному напряжению.

 

Схема инвертирующего усилителя

 

При расчете параметров схемы инвертирующего усилителя на ОУ задаются коэффициентом усиления по напряжению Ku, выбирают номинал резистора R2 и рассчитывают номинал резистора R1. Необходимо учитывать, что к резистору R2 приложено все выходное напряжение, т.е. этот резистор включен параллельно сопротивлению нагрузки усилителя. Для большинства маломощных ОУ сопротивление нагрузки должно быть не менее 2-х кОм. Поэтому номинал R2 выбирают в несколько раз большим 2-х кОм - например, 10 кОм, и рассчитывают R1.

Выбирать очень большие номиналы резисторов R1 и R2 (сотни кОм и более) нежелательно, потому что наличие монтажных емкостей приводит к запаздыванию сигналов по цепям обратной связи и может нарушить работу схемы на высоких частотах.

Рассчитаем номиналы резисторов для нашего случая. Для К1=0,5:

R1 = R2/0,5 = 30/0,5=60 КОм

Для К1=4:

R1 = R2/4 = 30/4= 7,5 КОм

Схема двухвходового сумматора с заданными характеристиками:

Выходное напряжение получено как сумма входных с учетом коэффициента усиления:

Uвых=-(Uвх1*К1+ Uвх2*К2)=-(4*0,5+3*4)=-14 В

 

Подадим на вход 2 синусоидальный сигнал амплитудой 5 В.

 

На выходе получим сигнал такой формы:

 

Сигнал ограничивается на уровне примерно +5,1 В, так как напряжение питания ОУ всего +6 В, чего не достаточно для усиления входного сигнала без искажений.

Задача № 3.

Предложите фоpмиpователь коротких импульсов длительностью 5*14=70 мкс по переднему фронту положительного прямоугольного импульсного сигнала на основе интегpиpующих RC-цепей, диодов и логических элементов. Уровни входных и выходных сигналов должны соответствовать уровням

ТТЛ - логики.

В ответе пpивести: структурную и функциональную (или принципиальную) схемы; вpеменную диаграмму, котоpая показывает формы сигналов в основных характерных точках схемы; кpаткое описание пpинципа действия; объяснение – за счет чего и как можно изменять длительность фоpмиpуемого импульса.