Анализ устройств, содержащих оу.

В линейных устройствах ОУ всегда используются с обратными связями. Из-за разнообразия обратных связей и элементов которые используются в них возможно построение большого числа устройств различного назначения

Инвертирующий усилитель.

U_вх U_вых U_вых=-K*U_вх – инвертирование сигнала, К>1 усиление.

U_вых=f(U_вх)=?

Для «а» по первому закону Кирхгоффа

I_вх=I_oc+I_oy

I_oc

I_вх Iоу

Y₁>Y₂ I=(Y₁-Y₂)/R

Неинвертирующий усилитель.

U вх

U_вых=К*U_вх

R₁,R₂, обращают цепь последовательно обратной связи.

R₃ выбирается R₃= R₁||R₂ – устраняет дисбаланс ОУ за счёт входных токов.

U_вых=f(U_вх)– ?

1 )

Преобразователь тока в напряжение.

U_вых=К*I_вх

«а» I_вх=I_ос+I_оу

I_ф=S*Ф

U_вых=-S*R*Ф

S– считается известной, чувствительность фотодиода к потоку. Ф_max U_{вых max}

Инвертирующий сумматор.

U

_вх1

«а» I₁+I₂+…+I_n=I_oc+I_oy

Неинвертирующий сумматор.

U _вх1

U_вхn

«а» I₁+I₂+…+I_n=I_oy=0

R₁=R₂=…=R_n=R₀

Усилитель разности сигналов (дифференциальный).

U _вх1

U _вх2

«а» I_вх=I_ос+I_оу

K=

Дифференцирующий усилитель.

U_вх

«а» I_вх=I_ос

С

=0

Интегрирующий усилитель (интегратор).

U _вх

«а» I_вх=I_ос

Усилитель сигнала резистивного датчика.

Резистивным датчиком называют измерительный преобразователь, сопротивление которого зависит от измеряемой физической величины.

R₀ - номинальное значение резистивного датчика

- приращение сопротивления за счет воздействия физической величины

Н - воздействующая физическая величина

S – чувствительность резистивного датчика

Схема преобразования – сопротивление – напряжение.

а) Полумостовая резистивная схема.

«а» I₁-I₂=I_oc+I_oy

0<H<H_max

E_n, R₀, S – известны | R_oc=?

Компараторы напряжений.

• это устройства, которые предназначены для сравнения двух напряжений.

U_x- исследуемый сигнал

U_oп- опорный сигнал

В момент сравнения компаратор изменяет свое состояние. Состояние компаратора определяется величиной его выходного напряжения.

U_пор=f (U_оп)

Компаратор с такой характеристикой называют неинвертирующим.

Инвертирующий компаратор.

Инвертирующий компаратор

В качестве компаратора используют ОУ. Из-за большого коэффициента усилителя их АХ совпадает с АХ компаратора.

U_вых

E_n+=U^’

U_вх

E_n-=U₀

Недостатком ОУ является недостаточно высокое быстродействие переключения. Это связано с тем, что в состав ОУ входит большое число элементов. При высоком быстродействии применяют схемы специализированных компараторов. По структуре они аналогичны схемам ОУ, но состоят из меньшего числа элементов, потому более быстродействующие.

Основные параметры компараторов аналогичны параметрам ОУ, но имеются также специфические.

1. Зона неопределенности- такой диапазон изменения входного сигнала U_x вблизи U_пор, при котором компаратор не принимает ни одного из своих двух стационарных состояний.

Схемы компараторов напряжений.

1. Схемы компараторов без положительной обратной связи.

а) двухвходовые, для сравнения однополярных входных сигналов, т.е. U_x и U_оп – одного знака.

б) одновходовые, для сравнения разнополярных входных сигналов, т.е. U_x и U_оп – разного знака.

2. Компараторы с положительной обратной связью.

Двухвходовой неинвертирующий компаратор.

U_пор=? Это такое входное U_x, при котором компаратор измеряет свое состояние.

т.к. - схема изменяет состояние, то U_пор=U_оп.

Двухвходовой инвертирующий компаратор.

U_пор-?

U_пор=U_оп

Одновходовой неинтервирующий компаратор.

U_пор=?

Компаратор срабатывает, когда

«а» I₁=I₂+I_oy

U_x=U_пор

Если R₁=R₂, то

Одновходовой инвертирующий компаратор.

Наоборот.

Копараторы с положительной обратной связью.

Благодаря ПОС:

1. Повышается быстродействие их переключения.

2. Повышается помехоустойчивость.

Компараторы с ПОС называются триггерами Шмидта.

Инвертирующий компаратор с ПОС.

R₁, R₂ образуют цепь ПОС. За счет нее часть выходного напряжения поступает на неинтервирующий вход.

Т.к. выходной сигнал принимает два значения, то в таких компараторах возникает два порога срабатывания.

1. Если то

2. Если то

Uвых

Ux

Uпн Uпв

U_пв-U_пн называется напряжением гистерезиса.