Реальный интегратор

Рисунок 3. Инвертирующий интегратор на ОУ с резистором Rp в цепи обратной связи.

Типичные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) интеграторов на ОУ с шунтирующим резистором в цепи обратной связи R_Р и без него показаны на рисунке 4.

Рисунок 4. Логарифмические амплитудно-частотные характеристики интеграторов: тонкая сплошная линия – ЛАЧХ ОУ, жирная линия –ЛАЧХ идеального интегратора, штрихпунктирная линия – ЛАЧХ реального интегратора с резистором Rp в цепи обратной связи.

Частотная характеристика реального интегратора представляет собой частотную характеристику фильтра НЧ со спадом 20дб/декада и с коэффициентом усиления, большим единицы.

Для идеального интегратора (рисунок 1) коэффициент усиления на низких частотах

равен А (коэффициент усиления ОУ) и частота среза определяется по формуле:

.

Для реального интегратора (рисунок 3) коэффициент усиления на низких частотах равен R_P/R и частота среза определяется по формуле:

Полоса частот, в которой возможно интегрирование входного напряжения лежит в области от 1/2π∙R_P∙С до 1/2π∙R∙С.

В полосе частот от 0 до 1/2π∙R_P∙С реальный интегратор можно рассматривать как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления K_U = - R_P/R.

18.Генератор синусоидальных колебаний

Простейшая схема RC-генератора синусоидальных колебаний на операционном усилителе и его характеристики приведены на рис. 2.29, а, б.     В качестве звена обратной связи использован полосовой RC-фильтр, частотные характеристики которого приведены на рис. 2.29, б. Здесь по оси абсцисс отложена относительная частота: Ω = ωRC, поэтому средняя частота равна единице. Фазовый сдвиг на средней частоте ψ(1) = 0. Следовательно, для выполнения условия баланса фаз выход звена обратной связи должен быть подключен к неинвертирующему входу ОУ. Коэффициент усиления полосового фильтра на средней частоте |β(1)| = 1/3. Для выполнения условия баланса амплитуд ОУ по неинвертирующему входу должен иметь коэффициент усиления К = 3. Поэтому R₁ = 2R₂.     В общем виде цепь, подключенная к ОУ (полосовой фильтр и делитель R₁R₂), называется мостом Вина-Робинсона. При строгом выполнении условия: R₁ = 2R₂ и идеальном ОУ в схеме (рис. 2.29, а) будут существовать незатухающие колебания с частотой f = 1/2πRC. Однако амплитуда этих колебаний не будет определена. Кроме того, даже самое незначительное уменьшение R₁ вызовет затухание колебаний. Напротив, увеличение R₁ по сравнению с R₂приведет к нарастанию амплитуды колебаний, вплоть до насыщения усилителя и, как следствие, к появлению заметных нелинейных искажений формы кривой выходного напряжения генератора. Эти обстоятельства требуют использования в составе генератора системы автоматического регулирования амплитуды. В простейшем случае для этого в качестве резистора R₂ используют нелинейный элемент – микромощную лампу накаливания, динамическое сопротивление которой с ростом амплитуды тока увеличивается.

19.Триггер Шмитта

Триггер Шмитта представляет собой регенеративный компаратор с гистерезисом. Он может быть выполнен на ОУ с резистивной положительной обратной связью.

Рисунок 10. Триггер Шмита.

Часть выходного напряжения с помощью делителя напряжения R1, R2 подается на неинвертирующий вход.

Когда Uвх < Uоп, то Uвых = + Uвых макс = +Uнас и опорное напряжение Uо будет положительным и равно:

Когда Uвх > Uоп, то Uвых = - Uвых макс = -Uнас и опорное напряжение Uо будет отрицательным и равно:

При подаче на вход переменного напряжения на выходе компаратора формируется сигнал прямоугольной формы.

Рисунок 11. Временная диаграмма работы триггера Шмита.