Реальный дифференциатор

Рисунок 7. Инвертирующий дифференциатор на ОУ.

Резистор Rк и емкость C образуют дифференцирующую цепочку с частотой среза fc₁ = 1/2π∙Rк∙С.

Резистор R и емкость Cк образуют интегрирующую цепочку с частотой среза

Fc₂ = 1/2π∙R∙Ск.

Типичная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ) реального дифференциатора на ОУ показана на рисунке 8.

Рисунок 8. ЛАЧХ реального дифференциатора

Частотная характеристика реального дифференциатора представляет собой частотную характеристику полосового фильтра с подъемом и спадом 20 дб/декада и с коэффициентом усиления, большим единицы.

В области частот меньших частоты среза fc₁ = 1/2π∙Rк∙С возможно дифференциирование входного напряжения.

В полосе частот от fc₁ до fc₂ реальный дифференциатор можно рассматривать как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления K_U = - R/Rк.

В области частот больших частоты среза fc₂ = 1/2π∙R∙Ск возможно интегрирование входного напряжения.

Компараторы

Компараторы предназначенные для сравнения величин двух аналоговых сигналов.

Рис.1. Схема компаратора

На один вход компаратора подается опорное напряжение Uоп, а на другой входной сигнал с напряжением Uвх.

Дифференциальное напряжение Uдиф = Uоп – Uвх.

Если Uвх > Uоп, то Uдиф < 0 и выходное напряжение будет отрицательным и равно Uвых = - Uвых макс.

Если Uвх < Uоп, то Uдиф > 0 и выходное напряжение будет положительным и равно Uвых = + Uвых макс.

Когда входной сигнал в процессе изменения становится больше или меньше опорного, то напряжение на выходе компаратора изменяется скачкообразно.

Рисунок 9. Временная диаграмма работы компаратора.

16.Логарифмические и экспоненциальные преобразователи на оу

• Отношение между входным   и выходным   напряжениями представлено следующей формулой:

где   - ток насыщения.

• Предположив, что операционный усилитель идеальный и инвертирующий вход виртуально заземлен, то ток, протекающий через резистор от источника (и далее через диод на выход, таким образом, через входы операционного усилителя ток не протекает) описывается следующей формулой:

где   - ток, протекающий через диод. Как известно, отношение между током и напряжением для диода:

Когда напряжение больше нуля, эта формула может быть преобразована в:

Рассмотрение этих двух формул вместе и предположение, что выходное напряжение   является обратным по отношению к напряжению на диоде, является доказательством формулы.

Учтите, что расчеты не учитывают температурную стабильность и другие эффекты, присущие реальным устройствам.

Экспоненциальный преобразователь

17.Активные фильтры на оу

14.Интегрирующие усилители Интеграторы

Интеграторы предназначены для интегрирования во времени электрических входных сигналов.

Идеальный интегратор

Рисунок 1. Схема инвертирующего интегратора на ОУ.

Для идеального ОУ для входного тока ί_R и тока через конденсатор ί_C справедливо следующее равенство

ί_C = − C(dU_вых/dt) = U_вх/R = ί_R.

Решая это выражение относительно dU_вых получим:

dU_вых = −(1/RC)U_вхdt,

Интегрируя последнее уравнение, найдем выходное напряжение:

U_вых =

Постоянный член U_вых(0) определяет начальное условие интегрирования.

Пример интегрирования. На вход интегратора подается периодический сигнал прямоугольной формы

Рисунок 2. Временные диаграммы напряжения на входе и на выходе интегратора.

Так как сигнал периодический, то для описания выходного напряжения достаточно рассмотреть один полный период. Выходной напряжение можно записать как функцию времени

,

После интегрирования получаем наклонную прямую на каждом полупериоде. Пределами интегрирования в этой формуле являются моменты времени t₁ и t₂