Главная >  Источники и стабилизаторы тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

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-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84