4.2.7. Неинвертирующий сумматор
Схема на два входа:
Рис. 4.2.11
В данной схеме Uвых= U1+ U2, если
;
;
и Rос' = R1' = R2', (4.2.33)
Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия
(4.2.34)
4.2.8. Интегратор
Интегратор — Устройство предназначено для выполнения математической операции интегрирования. В интеграторе скорость изменения выходного напряжения пропорциональна изменению входного напряжения, и обратно-пропорциональна постоянной времени T = RC. Интегратор представляет собой конденсатор (напряжение на котором пропорционально интегралу по времени от тока, протекающего через него), включенный в цепь обратной связи операционного усилителя. Напряжение на выходе операционного усилителя выражается формулой:
(4.2.35)
где Uout — напряжение на выходе, Uin — напряжение на входе.
Интегратор на пассивных элементах (RC-цепь) является лишь приближённым: напряжение на выходе примерно пропорционально интегралу от входного лишь для времён, много меньших постоянной времени T = RC. Интегратор на операционном усилителе можно считать точным в силу очень большого коэффициента усиления (сотни тысяч) и очень малых входных токов (доли наноампера). При этом выходное напряжение оказывается практически равным минус напряжению на конденсаторе, ток через конденсатор - практически равным току через резистор и напряжение на резисторе - практически равным входному.
Рис. 4.2.12. Интегратор
4.2.9. Дифференциатор
Зависимость между входной и выходной величиной можно представить в виде формулы:
(4.2.36)
где y(t) — выходная величина, x(t) — входная, k — коэффициент передачи.
Напряжение на выходе для идеального дифференциатора вычисляется по формуле:
(4.2.37)
где uout — выходное напряжение, uin — входное.
Идеальный дифференциатор способен усиливать паразитные высокочастотные помехи входного сигнала. На практике применяются схемы дифференциаторов, реализующие операцию дифференцирования приближенно.
Рис. 4.2.13. Дифференциатор
4.2.8. Активные фильтры
Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру транзистор или операционный усилитель.
В активных фильтрах используется принцип отделения элементов фильтра от остальных электронных компонент схемы. Часто бывает необходимо, чтобы они не оказывали влияния на работу фильтра.
Существует несколько различных типов активных фильтров, некоторые из которых также имеют и пассивную форму:
Фильтр высоких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала ниже частоты среза.
Фильтр низких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше частоты среза.
Полосовой фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше и ниже некоторой полосы.
Режекторный фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала в определённой ограниченной полосе частот.
Рис. 4.2.14. Пример активного фильтра высоких частот. Операционный усилитель U1 используется в качестве повторителя напряжения