Тема 1. 12. Операционный усилитель и регуляторы, построенные на базе

Операционного усилителя.

     Операционный усилитель представляет собой усилитель постоянного тока, обладающий большим коэффициентом усиления - от 5000 до 100000, охваченный отрицательной обратной связью.

    Выходное напряжение данного операционного усилителя определяется по формуле:

 

 

    где U_вх – напряжение на входе усилителя;

            R_oc- сопротивление резистора цепи обратной связи;

            R₁ = R_вх.- входное сопротивление усилителя;

            k = R_oc / R_вх – коэффициент усиления усилителя.

     Из формулы видно, что операционный усилитель не только усиливает входной сигнал, но и изменяет знак входного сигнала на противоположный.

     Операционный усилитель (микросхема) состоит из транзисторов, диодов и резисторов выполненных в бескорпусном исполнении. Принцип работы операционного усилителя рассматривается в дисциплине «Основы электроники».

       На базе ОУ создаются так называемые регуляторы – устройства, позволяющие не только усиливать входной сигнал, но и получать различные формы выходного сигнала.

      Существуют следующие основные типы регуляторов:

1.Пропорциональный (П - регулятор).

                                                   2.Интегральный (И – регулятор).

3.Дифференциальный (Д – регулятор).

                         4. Пропорционально – интегральный (ПИ – регулятор).

       Схемы, формулы и графики входных и выходных сигналов основных регуляторов  приведены в таблице:

                                                                                                        

 

 

 

 

1. Про­порциональный П-регулятор. Этот регулятор осуществляет уже рассмотренное выше масштабное (пропорциональное) преобразование входного сигнала с коэффициентом k = R_ос / R₁> 1(инвертирование знака входного сиг­нала не является принципиальным признаком преоб­разования). Выходной сигнал такого регулятора повторяет входной с ко­эффициентом преобразования k. Отметим, что за­висимость U_вых(t) при подаче на вход регулятора ступенчатого входного сигнала получила название его переходной функции.

    2. Интегральный И-регулятор. Вторая строка таблицы показывает реализацию этого регулятора, для чего в цепь обратной связи ОУ включается конденсатор С_ос, а во входную цепь — резистор R₁. В результате этого регулятор приобретает свойства интегрирующего устройства и напряжение на его выходе определяется интегралом от входного сигнала.

3. Дифференциальный Д-регулятор. Реали­зация этого регулятора показана в третьей строке таблицы.Схема соединения обеспечивает дифферен­цирование входного сигнала с коэффициентом T=R_ocC₁. Переходная характеристика идеального Д- регулятора представляет собой электрический им­пульс бесконечно большой амплитуды и малой длительности (для упрощения рисунков здесь и далее график входного сигнала U_вх(t) на них не показан).

СР Тема 1.13. Схемы и принцип работы   функциональных преобразователей.