Операционный усилитель как основной элемент авм 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Операционный усилитель как основной элемент авм



 

Из курса «Электроника» студентам известно назначение, устройство и принцип работы операционного усилителя (ОУ). Рассмотрим применение ОУ в звеньях аналоговых вычислительных машин, совокупность которых образует операционные блоки АВМ.

Для простоты и наглядности описания физических процессов, на которых основаны принципы работы звеньев, идеализируем параметры операционного усилителя. Предположим, что его коэффициент усиления и входное сопротивление бесконечно большие.


Схема включения ОУ:

Рис. 25 Схема включения ОУ.

 

Знак «-», т.к. операционный усилитель включен по инвертирующей схеме (фаза на выходе противоположна фазе на входе).


Структурная схема ОУ:

Рис. 26 Структурная схема ОУ.

 

Передаточная функция ОУ:

(9)

 

т.к. , т.е. . Если считать, что

то коэффициент усиления ОУ определяется:

(10)

 

Если в прямой и обратной цепи реактивные сопротивления, то соотношения сохраняются, но используют оператор полного сопротивления. Закон Ома в операторной форме:

(11)

 

таким образом, передаточная функция ОУ, охваченная ОС, зависит от операторного соотношения в цепи ОС к операторному отношению прямой цепи, т.е.:

(12)

 

Линейные операционные элементы

 

Линейные операционные элементы составляют набор необходимый для решения линейных дифференциальных уравнений.

Пропорциональный (масштабирующий) усилитель

 


Принципиальная схема пропорционального (или П) звена:

Рис. 27 Пропорциональный усилитель.

 

Согласно I закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов втекающих и вытекающих из узла равна нулю. В соответствии с законом для узла А (см. рис. 9) имеем уравнения токов:

(13)

или

(14)

т.к. то .

Коэффициент усиления пропорционального усилителя:

(15)

т.е.

(16)

 

Передаточная функция пропорционального усилителя:

(17)

 


На схемах набора пропорциональный усилитель изображают следующим образом:

Рис 28 Условное представление на схеме П - звена.

 

Где - коэффициент пропорционального звена.

С учётом масштабов записывают:

(18)

 

Звено перемены знака

 

Звено перемены знака получают со схемы пропорционального звена (см. рис. 9) при равенстве входного сопротивления и сопротивления обратной связи, т.е.:

(19)

 

Передаточная функция:

(20)

 


На схемах набора звено перемены знака изображают так:

Рис. 29 Условное представление на схеме звена перемены знака.

 

 

Суммирующий усилитель

 


Принципиальная схема суммирующего звена:

Рис. 30 Суммирующий усилитель.

 

Согласно I закону Кирхгофа запишем уравнения токов для точки А:

(21)

 

На основании закона Ома выразим токи, входящие в уравнение, через отношения напряжений к соответствующим сопротивлениям ветвей:

(22)

 

На основании этих выражений можно записать в общем виде формулу Кирхгофа:

. (23)

 

Преобразуем полученное выражение.

(24)

 

Так как отношения - коэффициенты передачи по входу, то окончательно уравнение токов для суммирующего усилителя запишется в виде:

 

. (25)

 


Полученное выражение доказывает, что данное звено обладает суммирующими свойствами.

На схемах набора суммирующий усилитель изображают:

Рис. 31 Условное представление на схеме суммирующего звена.

Интегрирующее звено.

 


Принципиальная схема интегрирующего звена:

 

Рис. 32 Интегрирующее звено.

 

(26)

 

Выходное напряжение этого звена – это напряжение пропорциональное интегралу входного напряжения по времени, т.е.:

 

(27)

 

Передаточная функция:

 

(28)

 

где Rвх.Сос = Tи – постоянная времени интегрирования.

Таким образом, окончательно запишем передаточную функцию в общем виде:

(29)

 

Графическая интерпретация работы интегрального звена:


Рис. 33 Графическая интерпритация.

 

Uвых. нарастает до Uпит ., т.к. процесс продолжается до того пока Uвых . не станет равным Uпит ..


Схема набора:

Рис. 34 Условное представление интегрального звена.

Где

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 200; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.206.238.189 (0.011 с.)