Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 16

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

Оскільки на неінвертуючий вхід подана напруга UH = 0 (він з'єдна­ний з нульовою точкою), а U0=0, то і потенціал інвертуючого входу також дорівнює нулю (віртуальний нуль). У результаті джерелом вхідно­го сигналу пристрій сприймається як R1 - вхідний опір підсилювача дорівнює величині опору резистора R

За першим законом Кірхгофа для вузла а маємо:

11 =І33. (4-11)

Тобто — = -        - (4.12)

Ri R33 =0, ство

відвести струм І1 через резистор R33.

ОП, забезпечуючи рівність U0=0, створює на виході таку напругу, щоб

Тоді KU33 = ^ = - ^. (4.13)

13В

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

Отже, Кизз залежить лише від співвідношення опорів резисторів дільника НЗЗ. Знак «-» вказує на інверсію вхідного сигналу. Вхідний опір схеми дорівнює величині R

Якщо R33 > R1, то U вих =--U вх - маємо інвертуючий масштабний

підсилювач (з масштабним коефіцієнтом К   = -R33 /R1).

При R33 =R KU33 = -1 - схема набуває властивостей інвертуючого повторювача вхідної напруги (інвертор полярності).

На рис. 4.15, б наведено схему, що пояснює викладені положення.

Так, якщо R1=1 кОм, R2=10 кОм, а Uex=1 В, то матимемо наступне.

Оскільки різниця потенціалів між входами ОП Ug практично дорів­нює нулеві, то вольтметр PV3 показує нуль. Значить, подумки можна вважати цей вольтметр закороченим провідником, позначеним штри­ховою лінією, що з'єднує точку а з нульовим провідником схеми. Тоді вольтметри PV1 і PV2 показують одне й те ж значення напруги 1 В, що дорівнює Uxx. Значить через R1 в точку а з нульовим потенціалом тече струм І1 = U/ R= 1 В/1 кОм = 1 мА, а весь пристрій джерелом сигна­лу сприймається як R

Через те, що насправді провідника, позначеного штриховою лінією, немає і вхідний опір ОП нескінченний, то від точки а протікає струм І2 = І через R2 в вихід ОП. На R2 він викликає падіння напруги зі значен­ням U R2 = IR = І1 R2 = 1 мА ■ 10 кОм = 10 В, що його показує вольт­метр PV4, підімкнений до точки а з нульовим потенціалом та до вихо­ду ОП. Очевидно, що вольтметр PV5, підімкнений до виходу ОП та нульового провідника показує напругу мінус 10 В, що дорівнює Uxmx.

4.6.3. Неінвертуючий підсилювач

Неінвертуючий підсилювач, схема якого зображена на рис. 4.16, можна отримати, якщо ввести послідовний НЗЗ за напругою на інвер­туючий вхід, а вхідний сигнал подати на неінвертуючий вхід ОП.

Тут UH=Uxx , а вхідний струм 1^=0, бо RxxOn=¥.

Оскільки U=0 (див. пп. 4.6.2), то UB,=U , а U /R= L,.

0        4 7 7 R1        xx7 ex     1 33

З іншого боку

Uв

R33

33

Отже,

Uв

R33 + R\

U вих

I33

Ri     R33 + R\

R33

lex

звідки ивих = ивх (1 + —— )• (4.14) о—

R1 Uex

DA

Uo

Тоді коефіцієнт підсилення неінвер-туючого підсилювача

1

R1

Ueux

9

U

Ku33 = = 1 + (4-15)

Uвх R1

Якщо R33=0, а R1®¥, одержимо не-інвертуючий повторювач, схему якого зображено на рис. 4.17.

Неінвертуючий та інвертуючий підси­лювачі широко використовуються як високо- ф_ стабільні підсилювачі різного призначення. ивх Причому, неінвертуючий має великий вхідний опір (теоретично - нескінченний) і використовується для підсилення сигналів джерел із високим вихідним опором.

Рис. 4.16 - Неінвертуючий підсилювач на ОП

DA

Uo

V

Ueux = Uex

о

Рис. 4.17 - Повторювач напруги на ОП

4.6.4. Перетворювач струму у напругу

Схема перетворювача струму у на­пругу, зображена на рис. 4.18, є варіан-

R33

том схеми рис. 4.16 за умови, що R =0.

I33

При цьому

Ux

DA

U й

_ U

R33

■. (4-16)

звідки

вих - _ lex R33- (4.17)

Малі значення вхідного та вихідного опорів зазначеної схеми є її важливою

Ueux

1

Рис. 4.18 - Перетворювач струму у напругу

14D

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

перевагою при використанні як перетворювача струму джерела вхідного сигналу у напругу.

4.6.5. Інвертуючий суматор

Схема інвертуючого суматора зображена на рис. 4.19. Він вико­наний за типом інвертуючого підсилювача (рис. 4.15) з кількістю пара­лельних гілок на вході, що дорівнює числу сигналів. Якщо опори всіх резисторів схеми однакові

R„—R,— Л,—...— R << Rm

33      1        2 n exOIP

то при IexOn—0 маємо

ІЗЗ = I + І2 + ... + In

або

(4.18)

1 R1 Ui o^CZr-r

u2<£±\-h"

... j

In      Rn j

Un pZ±|-[4-

R33

-CD-

133

DA

Uo

Umx =-(Ui + U2 +... + Un ).(4.19)

Останнє співвідношення від­биває рівноправну вагову участь доданків у їх сумі. Підсумовуван-

10

1 1

Ueux

1

Рис. 4.19 - Інвертуючий суматор ня може виконуватись також з різними ваговими коефіцієнтами для кожного з доданків.

Досягається це використанням різних значень опорів резисторів у вхідних гілках

-(4г Ui + ^ U2 + ... + ^ Un ). (4.20)

R

R2

Rn

Тим, що точка з'єднання резисторів має нульовий потенціал ("вірту­альний нуль"), виключається взаємний вплив джерел вхідних напруг.

4.6.6. Неінвертуючий суматор

Неінвертуючий суматор можна отримати шляхом послідовного з'єд­нання суматора (рис. 4.19) та інвертора (рис. 4.15). Але на основі неінвертуючого підсилювача (рис. 4.16) його можна створити значно простіше - як це показано на рис. 4.20.

Uio

іі R —>|-

R33

І2 R

DA

...   I  I Uo

IR j

5

jl

U6uX

JL

Рис. 4.20 - Неінвертуючий суматор При U=0 напруга на обох входах ОП однакова і складає

Uн =

и R

R33 + Rj

(4.21)

Оскільки струм неінвертуючого входу дорівнює нулю (тому що R _ ®¥), маємо:

U - U я + U 2 - U я +  + и п - Uн =

або

звідки

R R

U1 + U2 +... + Un = п

R

0,

R

Ri + R33

-Uя

Задамо

Uвих

nR

Ri + R33 nR

(U + U2 +... + Un)

(4.22)

(4.23)

(4.24)

1, і тоді Ueux = Ui + U2 +... + Un. (4.25)

Але взаємний вплив джерел вхідних напруг тут не виключається, як це було у інвертуючого підсилювача. Тому джерела повинні мати яко­мога менші опори, або їх треба враховувати при розрахунку.

Якщо поєднати схеми на рис. 4.20 і рис. 4.19 (використати пристрій одночасно як інвертуючий і неінвертуючий суматор), то отримаємо суматор-віднімач. Напруга на його виході дорівнює різниці резуль­татів підсумовування напруг, поданих на неінвертуючий і на інвертую­чий входи ОП.

4.6.7. Інтегруючий підсилювач (інтегратор)

Схема інтегратора зображена на рис. 4.21. Вона створюється замі­ною в схемі інвертуючого підсилювача (рис. 4.15) резистора зворот-

C

R іс

о

DA

40

ного зв'язку RQQ конденсатором С. Оскільки R

33

п=¥> то з урахуван­ням пояснень, наведених у пп. 4.6.2,

маємо:

U6UX

О

Uя

R

1 t

RC

-C

dUeux

dt

або

t

Juexdt + Ueuxo. (4.26)

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка