2.Типовые применения операционных усилителей

.

Традиционными областями применения ОУ являются решающая аналоговая техника, аппаратура обработки сигналов, радиоизмери­тельные устройства и др., в которых часто требуется выполнение операторных уравнений при замыкании выхода ОУ на инвертирующий вход с помощью пассивных цепей отрицательной обратной связи.

Рис.4. Эквивалентная схема суммирующего (а) и масштабного (б) усилителя.

Сумматор со многими входами. На вход сумматора (рис. 4 а) входные сигналы. U_и1 ,U_и2, U_и3 и т. д. поступают от нескольких источников с выходными сопротивлениями R₁ R_2. R₃ кроме того, ко входу усилителя (точка р) через Rо.с подводится часть выходного напряжения U_вых Для такой схемы включения ОУ при R₁= R₂=R₃=R напряжение на выходе будет равно:

Масштабный усилитель. Назначение этого усилителя — изменение масштаба электрической величины посредством умножения входного сигнала на некоторый постоянный коэффициент.

Если положить в схеме на рис 4_а R₂=R₃ = (усилитель с одним входом), то получим схему, показанную на рис.4б, для которой:

что соответствует назначению усилителя. Уровень выходного напряжения (масштаб) устанавливается соотношением сопротивлений R_ос и R_и – весового коэффициента коэффициента.

Компаратор напряжения. Компараторное включение ОУ используется для сравнения напряжения источника сигнала U_и. с опорным сигналом U_оп .ОУ обычно используется без внешних цепей отрицательной обратной связи с подачей сравнивающих сигналов на один или оба входа усилителя.

Для сравнения разнополярных входных напряжений используется одновходовой компаратор (рис. 5, а), в котором исследуемый • и опорный сигналы поступают на инвертирующий вход ОУ. В промежутке времени 0—t (рис. 5, б) выполняется неравенство.IU_и| < Uоп , поэтому Uвx. > 0 и напряжение на выходе компаратора Ивых = Uвых. мякс  -U_ип (напряжения на инвертирующем входе ОУ и. его выходе—разнополярны). В момент времени t₁ входной сигнал достигает порогового значения

(1)

а затем(при tt₁) превышает его, чему соответствует наличие отрицательного потенциала на инвертирующем входе ОУ (Uвх<0), сопровождающееся переключением компаратора в другое состояние, При котором Uвыx. макс =+ U и.п.

М оменту времени, при котором выполняется равенство (1), соответствует неустойчивый линейный режим усилителя компаратора. При этом наклон переходной характеристики определяется собственным коэффициентом усиления усилителя К_U- Поэтому отсутствие в ОУ отрицательной обратной связи способствует увеличению скорости переключения компаратора.

Рис. 5

В двухвходовом компараторе (рис.6 в) сравнивающие сигналы поступают на оба входа ОУ. Поэтому состояние выхода компаратора (полярность выходного напряжения) опреде-ляется большим по уровню напряжением одного из входов, что отражено переходной характеристикой компаратора. При равенстве входных напряжений (момент времени ti) выходное напряжение компаратора в соответствии с принципом работы интегрального ОУ, равно нулю. Уровень входного напряжения компаратора ограничивается допустимым синфазным входным напряжением ОУ.