Загрузка...

Решающий усилитель


Операционный усилитель (ОУ) – усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных опреаций над аналоговыми величинами при работе в схеме с отрицательной обратной связью. В качестве ОУ обычно используют усилитель постоянного тока, способный усиливать как переменный, так и постоянный ток, т.е. сигнал, в спектральный состав которого может входить нулевая частота.

В интегральном исполнении современный ОУ обычно имеет один выход и два входа (прямой и инвертирующий) (рис. 4.1).

Схема решающего усилителя

Рис. 4.1. Схема решающего усилителя

Решающий усилитель – функциональный узел, состоящий из ОУ и внешних элементов, образующих цепи отрицательной и положительной обратной связи, и выполняющий операции над аналоговыми веоичинами.

В общем виде схема решающего усилителя на базе дифференциального ОУ представлена на рис. 4.2.

Схема решающего усилителя в общем виде

Рис. 4.2. Схема решающего усилителя в общем виде

Используя закон Кирхгофа для алгебраической суммы токов в узловой точке, составим уравнение, описывающее происходящие в схеме процессы:

закон Кирхгофа для алгебраической суммы токов в узловой точке

Выражая токи через соответствующие разности напряжений и проводимости цепей clip_image008 и учитывая формулу clip_image010, получим систему уравнений для решающего усилителя.

clip_image012

clip_image014

Из этой системы уравнений определим

clip_image016

, где

clip_image018,

clip_image020

Т.о., решающий усилитель на базе дифференциального ОУ выполняет операцию вычитания алгебраических сумм входных напряжений, подаваемые через входные проводимости clip_image022 на инвертирующий вход ОУ. Причем каждое напряжение одновременно умножается на свой собственный коэффициент передачи clip_image024 или clip_image026. Выбирая соответствующим образом электронные цепи для реализации проводимостей рассматриваемого решающего усилителя, можно осуществлять сложные преобразования зависящих от времени входных напряжений clip_image028 и clip_image030 в зависящее от времени выходное напряжение clip_image032.

Наличие в схеме цепей обратной связи, в том числе положительной, требует решение в каждом конкретном случае проблемы устойчивости создаваемой схемы. Это несколько затрудняет широкое использование возможностей схемы, но при создании специализированных аналоговых устройств не является существенным ограничением, поскольку достигаемый выигрыш в простоте реализации требуемой функции может быть существенным.

Можно заметить, что коэффициенты передачиclip_image034 и clip_image026[1] описываются громоздкими выражениями. Существенно упростить формулы и облегчить задачу практического использования схемы можно, если выполнить следующие равенства:

clip_image036, т.е. из схемы убирается цепь положительной обратной связи и несколько других проводимостей. В этом случае для коэффициентов справедливы равенства:

clip_image038, clip_image040.

Загрузка...