Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

UЗМ

На першій ділянці у межах від 0 до Uвх1 коефіцієнт підсилення такого підсилювача (без урахування знака)

рисунку 9.9), то у (9.33) необхідно зменшити опір резистора R1 так, щоб коефіцієнт підсилення дорівнював K2 (якщо ж

коефіцієнт підсилення K2 зменшується, то необхідно змінювати опір резистора R6 , у цьому випадку подальші

зміни в схемі та у виразі для розрахунку параметрів легко виводяться аналогічним чином). Нове значення опору вхідного резистора інвертувального підсилювача

визначається за формулою R1' R6 К2 і це значення менше, ніж початкова величина R1 . Для зменшення опору резистора

217

R1 необхідно паралельно йому підключити додатковий резистор, проте він повинен вмикатися лише тоді, коли вхідна напруга перевищить величину Uвх2 . Для цього в схемі інвертувального підсилювача використано додатковий ланцюжок R2 , R4 і VD2 . Зверніть увагу, що

анод діода приєднаний до одного з входів ОП, отже, згідно з принципом «уявної землі», його потенціал завжди буде дорівнювати 0. Діод відкриється тоді, коли напруга на катоді U А зменшиться нижче за потенціал анода, тобто

нижче 0. Цю напругу можна визначити із співвідношення

використовувати напругу джерела живлення UЗМ Еж ), тоді з (9.34) визначаємо опір резистора R4 .

Якщо характеристика апроксимована ще однією прямою, то аналогічно використовується і розраховується додатковий ланцюжок із двох резисторів та діоду (для напруги Uвх3 це R1 , R5 і VD1 ).

9.6Інтегратор

Інтегратором називається пристрій, у якого вихідна напруга пропорційна інтегралу за часом від вхідної напруги. Схему інвертувального інтегратора на операційному підсилювачі наведено на рисунку 9.11.

218

Якщо вважати ОП ідеальним, то вихідну напругу можна обчислити виходячи із рівності струмів у вузлі а:

Uвх C dUвих ,

R dt

звідси

Uвих RC1 Uвхdt A,

де А – постійна, що враховує початкові умови.

У разі, коли вхідним сигналом є струм, резистор R у схемі не потрібний.

Передавальна функція ідеального інтегратора в операторній формі буде дорівнювати

де RC – стала часу інтегратора.

Якщо врахувати скінченне значення коефіцієнта

Таким чином, реальний інтегратор поводиться як інерційна ланка першого порядку, що має коефіцієнт

момент часу t=0 вхідна напруга зміниться стрибкоподібно від нуля до Uвх , то напруга на його виході змінюватиметься

відповідно до формули

uвих t Uвх KОП 1 e t / екв

(9.35)

uвих 0 e t / екв RIвх U зм 1 KОП 1 e t / екв ,

де uвих 0 – початкове значення (при t=0) вихідної напруги,

Iвх та U зм – вхідний струм інвертувального входу та

напруга зсуву ОП.

Як випливає з (9.35), при стрибку напруги на вході на виході реального інтегратора напруга не лінійно змінюється (як це було б в ідеальному випадку), а експоненціально. Такий характер зміни вихідної напруги відповідає зміні вихідної напруги звичайного RC- ланцюга, постійна часу якого дорівнює екв , а на вхід подана напруга Uвх KОП ,

але якщо коефіцієнт підсилення ОП досить високий, то рівень, до якого прагне ця експонента, буде також досить

t екв обмежена лінійною ділянкою роботи ОП (10–12 В),

що майже не відрізняється від прямої лінії.

Для зменшення впливу на точність перетворення

220