Главная
>
Источники и стабилизаторы тока ряжения, запирающего р-п-переход. Аналогичные перечисленным элементы включены в нижний логарифмический усилитель. Выходные сигналы усилителей А1 и А2 подаются на дифференциальный усилитель A3, коэффициент передачи которого выбран так, чтобы [/вых = 5 log({/i/f/2). Регулировкой сопротивлений R6 и R9 устанавливается минимальный уровень диапазона логарифмирования Lbx, а подстройкой R3 и R10 - максимальный уровень. Изменением сопротивления R11 достигается минимальная ошибка из-за усиления синфазной составляк>щей входного сигнала усилителем A3. Динамические характеристики описанных ЛУ зависят от входного сигнала. При входных токах больше 1 мкА частотная характеристика определяется в основном постоянной времени /исцели, включенной в цепь ОС входных усилителей. Если /вх< 1 мкА, то определяющей является постоянная времени ГэСкИ, следовательно, скоростные характеристики ухудшаются пропорционально уменьшению тока /вх [44~ 2.3. СУММАТОР И ВЫЧИТАТЕЛЬ В обычном инвертирую1щем сумматоре (рис. 2.23,а) сумма токов /о, протекающих через входные резисторы Roi, равна току, протекающему через резистор /?о.с в цепи обратной связи, Т. е. 2 /ог = -/о.с, где знак /ог определяется полярностью входного аналогового сигнала Ui- Поскольку hiUsx i/Roi и /о.с - = fBbix/To.c, выражение для выходного напряжения записывается В виде [/вых= S/Coil/exf, где Koi = -Ro.clRoi - коэффициент передачи i-ro входного сигнала. Чтобы исключить влияние входного тока ОУ на точность суммирования, необходимо неинвертирующий Рис. 2.23. Инвертирующий (а) и параллельный (б) сумматоры вход ОУ заземлить через резистор R, сопротивление которого вы- числяется из уравнения \/R=\IRo.c+ 2 l/Roi- Операционный усилитель позволяет суммировать или вычитать сигналы одновременно по обоим входам (параллельное суммирование). Расчеты при суммировании с использованием неинвертирующего входа достаточно трудоемки. Поэтому для выполнения параллельного суммирования часто применяют последовательное-соединение двух обычных сумматоров (последовательное суммирование), что увеличивает ошибку, обусловленную входными токами ОУ. Ниже приведен расчет сопротивлений суммирующих цепей с равными полными сопротивлениями по обоим входам усилителя значительно упрощающий проектирование параллельного сумматора. При использовании обоих входов ОУ (рис. 2.23,6) можно сложить входные сигналы с различными по знаку коэффициентами передачи, т. е. выполнить операции суммирования или вычитания произвольного числа сигналов на одном ОУ. В этом случае выходное напряжение [45] 6вых= 2 KoiUsxi + 2 Кп jUx j, где Koi<0; Кпз> >0; Knj - коэффициент передачи /-го входного сигнала Ubx j по неинвертирующему входу. Выравнивание полных сопротивлений по входам достигается подключением поправочных резисторов Ro или Rn. Используя принцип суперпозиции, нетрудно получить выражение для напряжения на неинвертирующем входе при Ro - оо: /=1 L + Rn ) Поскольку такое же напряжение должно быть и на инвертирующем входе, ток в резисторе Ro.c /= S {VBxi~Un)/Roi-= u t/Roi-Vn S (i/oO-. =1 i=l i=l Тогда Л%.с i=l<olJj \J<n /=1 Knj /J/=i Raj JL Rr Ж Ri Чтобы обеспечивалось равенство сопротивления Ry на вхо- дах ОУ, необходимо выполнить условие (1 ?о.с) -Ь 2 (l/Roi) = т п т = (1 ?п) +2 (1 ?п,). Отсюда l ?n=(l/i?o.cj/(l-2/Сог-2/Сп,). /=1 t=l /=1 Если Rn=oo, то из аналогичных вычислений получим 1 ?о = = -(1-i-~Knj)IRo.c=-llRu. Только положительные значения сопротивлений, найденные по двум последним формулам, имеют смысл. Поэтому если 1-2 Koi> > S Knu то сухмматор должен содержать только резистор Rn, если п т п 1-2/Со г < 2/Сп j, ТО только резистор Ro, а если 1-2/Со / = i=\ /=1 1=1 = 2 /Сп j, то резисторы /?о и /?п не требуются. /=1 При проектировании параллельных сумматоров на ОУ обычно! заданы либо только весовые коэффициент входных сигналов, либо! дополнительно величины R-,. В первом случае алгоритм проектирования следующий: выбирается удобное Rax, вычисляются СОЦрОТИВЛеНИЯ резисторов Ro ху Ruj, Rn, если /?п<0, то инвертирующий вход заземляется через, резистор Rn, а если Rn>0, то неинвертирующий вход заземляется через резистор с сояротивлением Rn. Пример. Требуется выполнить операцию {7вых = 4{71 + 2[/2-2{7з-U, т. е. Ко1=4, 02=2, 03 = -2, Kot = -1- Выбирая 7?о.с = 10 кОм, получаем i?ni=2,5 кОм; /?п2=5 кОм; Roi = кОм; Ro2=10 кОм; ;п=-5 кОм. Следовательно, инвертирующий вход ОУ должен-быть заземлен через резистор с сопротивлением 5 кОм. Во втором случае проделываются аналогичные вычисления, только сопротивление Ro.c не выбирается, а вычисляется и равно произведению Rj на больший (по абсолютной величине) из коэффициентов 1-f- 2 Koi или S Knj Хотя в полученных выше формулах все резисторы предполагались активными полученные выражения справедливы и для реактивных Rot и Raj- 2.4. АНАЛОГОВЫЕ ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ И ДЕЛИТЕЛИ В аналоговом перемножителе напряжений выходное напряжение пропорционально произведению входных. Если произведение получается с правильным алгебраическим знаком, перемножитель называют четырехквадрантный. На базе перемножителЯ) можно построить схемы возведения в квадрат, извлечения квадратного корня, можно решать многие задачи автоматического управления и контрольно-измерительной техники. Использование перемножителей упрощает решение сложных нелинейных уравнений нахождение действующих значений сигналов, вычисление тригонометрических функций и т. д. Современные интегральные перемножители и операционные усилители дополняют друг друга по функциональным возможностям, а их комбинации позволяют реализовать практически любые операции над аналоговым сигналом [46].. Среди разнообразных аналоговых перемножителей на ИС наи-
|