3.2.2. Сумматоры на оу

Сумматором называется устройство, выходное напряжение которого является суммой напряжений на его входе. Схема инвертирующего сумматора, приведенная на рис.3.8, выполнена по типу инвертирующего усилителя, но ее входная цепь представляет собой nпараллельных ветвей, каждая из которых содержит резисторR (i = 1, 2, …n), гдеn – число сигналов, подлежащих суммированию.

Соотношение, связывающее величины напряжений входных и выходного сигналов, получается на основе тех же предпосылок, что и при рассмотрении инвертирующего усилителя. Только к узлу “а” на входе ОУ подходит не один ток, а n – токов. Следовательно,

i= . (3.11)

Поэтому аналогично соотношению (3.2) при u= 0можно записать

= - . (3.12)

Откуда

u= - R. (3.13)

Рис.3.8. Схема инвертирующего сумматора на ОУ

Из соотношения (3.13) следует, что схема на рис.3.8 производит суммирование сигналов с одновременным умножением каждого из слагаемых на величину, зависящую от сопротивления резистора Rв соответствующей входной ветви. Для простого суммирования сопротивления всех резисторов схемы должны быть равны

R= R= … = R= R.

Нетрудно видеть, что соотношение (3.13) отражает принцип суперпозиции, поскольку в составе сумматора ОУ работает в линейном режиме. Действительно, при условии, что все входы схемы, кроме одного, соединены с «землей», соотношение (3.13) трансформируется в (3.5) для инвертирующего усилителя.

Схема неинвертирующего сумматора отличается от схемы неинвертирующего усилителя лишь наличием параллельных ветвей на неинвертирующем входе ОУ. Как и в случае инвертирующего сумматора, каждая из этих ветвей содержит резистор, число ветвей равно числу суммируемых сигналов.

3.2.3. Интегратор и дифференциатор на оу

Интегратором называется устройство, временная зависимость напряжения на выходе которого пропорциональна интегралу по времени входного напряжения. Его схема может быть выполнена по схеме инвертирующего усилителя при замене резистора в цепи обратной связи на конденсатор C, как показано на рис.3.9. Для узла “а” этой схемы выполняется условие (3.1), а поскольку ток в цепи обратной связи обусловлен зарядом конденсатора при подаче входного сигнала, соотношение, аналогичное (3.4), может быть представлено в виде

- C = . (3.14)

Откуда

u= - ,

где u- выходное напряжение приt = 0. Отсчет времени обычно ведется с момента поступления на вход интегратора сигнала. Если до этого времени напряжение на входе интегратора отсутствовало, u= 0.

u= - . (3.15)

Рис.3.9. Схема интегратора на ОУ

Таким образом, интегратор со схемой рис.3.9, наряду с изменением полярности сигнала, осуществляет изменение его вида: временная зависимость выходного сигнала представляет собой интеграл от временной зависимости входного сигнала. Это свойство используется для формирования импульсов специального вида. Например, для получения пилообразного импульса на вход интегратора необходимо подать прямоугольный импульс. Согласно соотношению (3.15), в течение длительности импульса τ выходное напряжение изменяется линейно

u_вых = - ,

а в конце импульса достигнет величины

U_вых = τ.

Наклон “пилы” определяется амплитудой и длительностью прямоугольного импульса, а также постоянной времени переходного процесса RCзаряда конденсатора.

Если в схеме рис.3.9 поменять местами резистор и конденсатор, как показано на рис.3.10, то для узла «а» соотношение, аналогичное (3.14) будет иметь вид

(3.16)

Откуда

(3.17)

Следовательно, схема рис.3.10 осуществляет операцию дифференцирования. Устройство, на выходе которого напряжение пропорционально производной от напряжения на входе, называется дифференциатор.

Рис.3.10. Схема дифференциатора на ОУ