Билет № 5

1.Понятие обратной связи. Идеальный операционный усилитель: свойства и правила расчёта схем. Неинвертирующий сумматор на оу.

Понятие "обратная связь" (ОС) относится к числу распространенных, оно давно вышло за рамки узкой области техники и употребляется сейчас в широком смысле. В системах управления обратная связь используется для сравнения выходного сигнала с заданным значением и выполнения соответствующей коррекции.

Обра́тная связь в технике — это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы. Другими словами, на вход системы подаётся сигнал, пропорциональный её выходному сигналу (или, в общем случае, являющийся функцией этого сигнала). Часто это делается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.

Различают положительную и отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительная обратная связь, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. Системы с сильной положительной обратной связью проявляют тенденцию к неустойчивости, в них могут возникать незатухающие колебания, т.е. система становится генератором.

Отрица́тельная обра́тная связь (ООС) — тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.

Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.

Положи́тельная обра́тная связь (ПОС) — тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых систем, называемых генераторы (производители).

Идеальный операционный усилитель- это усилитель постоянного тока имеющий 2 входа: инвертирующий и неинвертирующий и выход и характеризуется следующими свойствами:

1)входное сопротивление равно бесконечности

2)Выходное сопротивление равно нулю

3)Коэфициент усиление равен бесконечности и бесконечной полосе частот

Правила:

5. Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю

6. Входы операционного усилителя ток не потребляют.

Сумматором называется электронное устройство, имеющее несколько входов и один выход, напряжение на котором пропорционально сумме напряжений всех входов. Такие устройства применяются, когда необходимо объединить в одном канале сигналы различных источников (например, в микшерах, наложение в технике звукозаписи и т.п.)

Неинвертирующий сумматор - это вариант схемы сложения-вычитания, в котором использованы только неинвертирующие входы.

Схема неинвертирующего сумматора с двумя входами представлена на рис. 2.19. Во входной цепи сумматора разность напряжений Е_ВХ1-Е_ВХ2 распределяется поровну между резисторами R так, что U=(Е_ВХ1-Е_ВХ2)/2. Следовательно потенциал точки А может быть определен как сумма падения напряжения на резисторе R и ЭДС источника входного сигнала Е_ВХ2:

(2.4)

Если R_ОС=R, коэффициент усиления неинвертирующего усилителя равен 2. С учетом (2.4) выходное напряжение схемы оказывается равным сумме входных напряжений: U_ВЫХ=Е_ВХ1+ Е_ВХ2.

В случае необходимости суммирования более двух входных напряжений, величину сопротивления обратной связи следует выбирать из соотношения:

где n -число входов сумматора. Тогда

К_ОС=n и выходное напряжение представляет собой сумму входных напряжений: