gr. EAB

Sposoby rozwiązań układów wejściowych we wzmacniaczach operacyjnych.

Poniżej zostaną omówione sposoby rozwiązań układów wejściowych we wzmacniaczach operacyjnych, przedstawionych na rysunku 2.9.

Komparator

Jest to jedyny układ wzmacniacza operacyjnego bez sprzężenia zwrotnego, w pobliżu U_we = 0 odpowiednio stroma charakterystyka U_we = f ( U_we ) przybliża typową charakterystykę przełączania:

( 2.15 )

(przy czym dla napięć wejściowych z zakresu liniowej pracy napięcie wyjściowe nie spełnia podanych warunków). Ponieważ komparator współpracuje z układami logicznymi lub analogowymi wymagane są inne poziomy napięcia wyjściowego, większy zakres napięć wejściowych, bardziej stroma charakterystyka w pobliżu zera, duża szybkość działania, itp. Z tego też powodu komparatory są specjalizowanymi układami

monolitycznymi (np. A 710, A 711, LM 111).

Wzmacniacz odwracający

Dla układu z rysunku 2.9. prawdziwa jest zależność

(2.16a)

co przy założeniu

Rys. 2.9. Podstawowe układy pracy wzmacniacza operacyjnego:

a) komparator, b) wzmacniacz odwracający,c) wzmacniacz nieodwracający, d) sumator, e) układ całkujący, f) układ różniczkujący,

g) wzmacniacz różnicowy, h) wtórnik napięciowy, i) przesuwnik fazowy

prowadzi do zależności określającej mnożenie przez stałą ujemną:

(2.16b)

Wzmacniacz nieodwracający

Przy tych samych założeniach co poprzednio, z zależności :

(2.17a)

otrzymujemy zależność określającą mnożenie przez stałą dodatnią

(2.17b)

Sumator

Ogólna zależność

(2.18a)

prowadzi do wzoru opisującego układ sumujący:

(2.18b)

Układ całkujący

Zapisując warunek równości prądów

(2.19a)

otrzymujemy wzór na całkowanie przebiegu wejściowego:

(2.19b)

Układ różniczkujący

Podobna zależność

(2.20a)

prowadzi do wzoru na różniczkowanie przebiegu wejściowego:

(2.20b)

Wzmacniacz różnicowy

Warunki z rysunku 2.9.g

(2.21.a)

(2.21.b)

prowadzą do zależności na wzmocnienie różnicowe:

(2.21.c)

co przy założeniu

upraszcza się do postaci

(2.21.d)

Wtórnik napięciowy

Na podstawie zależności

(2.22.a)

otrzymujemy warunek wtórnika napięciowego:

(2.22.b)

Ten sam warunek otrzymuje się przy założeniu R₁ = dla wzmacniacza nieodwracającego.

Przesuwnik fazowy

Warunek równowagi prądów

(2.23.a)

prowadzi do funkcji przenoszenia opisującej przesuwnik fazowy, którego przesunięcie fazowe zależy od wartości r i C:

(2.23.b)

Podane układy wzmacniaczy operacyjnych poza wymienionymi przekształceniami sygnałów napięciowych znajdują zastosowanie modelowaniu analogowym do otrzymywania przebiegów będących założoną funkcją czasu (np. w wyniku rozwiązania równania różniczkowego).

i)

g)

h)

f)

e)

d)

c)

b)

a)

---