38.Сумматоры и вычитатели.

Инвертирующий и неинвертирующий сумматоры:

Действие этой схемы в точности соответствует ее названию. Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких напряжений и меняет ее знак на обратный.

Если отдельным входным напряжениям надо придать раз­личные веса, то используется схема суммирования с масштаб­ными коэффициентами. Используется для суммирования сигналов, для цифро-аналогового преобразователя. В сумматоре отсутствует взаимное влияние источников сигналов.

Для инвертирующего сумматора выходное напряжение определяется по формуле

.

При равенстве входных сопротивлений R₁=R₂=R

U_вых=- (U_вх.1+U_вх.2+...+U_вх.n) - для инвертирующего сумматора;

- для неинвертирующего сумматора.

В схеме сумматоров переменным параметром является сопротивление обратной связи R_о.с, которое и определяет коэффициент усиления. Формулы приведены для постоянных величин (числовой сумматор) U_вх.1, U_вх.2 и т.д.

Достоинство инвертирующего сумматора: невлияние источников питания друг на друга, возможность усиления (ослабления) сигнала до необходимого уровня.

Недостатки инвертирующего сумматора: относительно низкое входное сопротивление, которое тем меньше, чем выше необходимый коэффициент усиления.

И спользуется для суммирования аналоговых сигналов, а также простейших АЦП.

Вычитатель:

Условия, выполнение которых необходимо для правильной работы этой схемы сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была рав­на сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. Другими словами, инвертирующий и неинвертирующий коэф­фициенты усиления должны быть сбалансированы.

Для схемы выходное напряжение пропорционально разности напряжений на входах Uвх1 и Uвх2.

. При R9=R11=R10=R21, получаем .Используются в измерит.дифф. схемах

Пассивный сумматор.

Недостатки: взаимное влияние источников сигнала друг на друга;

необходимость согласования уровней.

Активный неинвертирующий сумматор.

Достоинства: позволяет усилить сигнал до необходимого уровня.

Недостаток: влияние источников сигнала друг на друга.

39.Интергратор и дифференциатор

И нтегратор

На основе ОУ можно строить почти идеальные интеграторы на которые не распространяется ограничение Uвых « Uвх. Входной ток Uвх/R протекает через конденсатор С. В связи с тем что инвертирующий вход имеет потенциальное заземление, выходное напряжение определяется следующим образом:

,

где =R₁C_о.с - постоянная времени.

Может служить фильтром НЧ первого порядка

Используется в генераторах пилообразного и треугольного напряжения, а также в качестве звена фильтра низких частот 1-го порядка.

Дифференциатор: выполняет операцию

.

Дифференциаторы подобны интеграторам, в них только меняются местами резистор R и конденсатор С . Инвертирующий вход ОУ заземлен, поэтому изменение Uвх некоторой скоростью вызывает появление тока I = C(dUвх/dt) а следовательно, и UвыхUвх = - RC(dUвх/dt). Дифференциаторы имеют стабилизированное смещение, неприятности создают обычно шумы и нестабильность работы на высоких частотах, что связано с большим усилением ОУ и внутренними фазовыми сдвигами. В связи с этим следует ослаблять дифференцирующие свойства схемы на некоторой максимальной частоте. Компоненты R1 и С2, с помощью которых создается спад, выбирают с учетом уровня шума и ширины полосы пропускания ОУ. На высоких частотах благодаря резистору R1 и конденсатору С2 схема начинает работать как интегратор.

Д ля интегратора и дифференциатора на инвертирующий вход подаются прямоугольные импульсы с выхода симметричного мультивибратора. На рисунке, а приведен электрический аналог и на рисунке,б временные диаграммы, поясняющие принцип дифференцирования и интегрирования в электрических и электронных цепях.

U_вых = -I_осR_ос

I_ос = C·dU_с/dt

U_с = U_вх

U_вых = -R_осC·dU_вх/dt

Используется для выделения переднего и заднего фронтов сигнала, а так же в качестве звена ФВЧ первого порядка. Эти схемы обеспечивают линейные нарастание и спад выходных сигналов при прямоугольных сигналах на входе, т.к. заряд и разряд конденсатора осуществляется постоянным током (т.к. U_вх=0). В генераторе разверток.