СУММАТОР

Ко входу операционного усилителя могут быть подключены параллельно несколько резисторов. В этом случае выходное напряжение будет суммироваться по входным напряжениям с учетом знака и коэффициента масштабирования. Такие усилители называются сумматорами.

Сумматор на операционном усилителе.

Выходное напряжение на сумматоре пропорционально сумме входных напряжений:

Uвых= - (R4/R1)*(Uвх1+Uвх2+Uвх3)

При использовании резисторов в качестве масштабирующих элементов схем для идеального операционного усилителя коэффициент передачи не зависит от частоты. В случае использования реактивных элементов (конденсаторов, катушек индуктивности) получается частотная зависимость коэффициента передачи.

ИНТЕГРАТОР

Если в инвертирующем усилителе резистор обратной связи заменить на конденсатор, то получится интегратор

Рис. !. 8. Интегратор.

Учитывая, что потенциал инвертирующего входа равен нулю (неинвертирующий вход заземлен), принимается, что входное напряжение падает на входном элементе, а

выходное – на элементе цепи обратной связи. Ток через конденсатор описывается выражением:

Тогда коэффициент передачи для интегратора будет рассчитываться по формуле:

Если входное напряжение представляет собой синусоиду вида:

U_вх=U₀Sin(ωt)

То зависимость выходного напряжения от частоты для интегратора будет описываться выражением:

А амплитудно-частотная характеристика:

ДИФФЕРЕНЦИАТОР

Если резистор входной цепи инвертирующего усилителя заменить на конденсатор , то получится дифференциатор.

Рис. !. 9. Дифференциатор.

Коэффициент передачи для дифференциатора:

Если входное напряжение представляет собой синусоиду вида:

U_вх=U₀Sin(ωt)

То АЧХ для дифференциатора будет описываться выражением:

Так как интегрирующая цепь, как и дифференцирующая, образованы последовательно включенными R и C, то между входными и выходными напряжениями возникнет сдвиг фаз. Эту зависимость отражает фазо-частотная характеристика.

Экспериментальная часть

1. Исследование линейного инвертирующего усилителя.

Собрать схему 1. Установить параметры: R1 = 100 Ом, R2 согласно варианту,

установить параметры ОУ:

предельная частота FU = 10⁷ Гц и FP2 = 0.

Параметры генератора:форма прямоугольная, частота 1 кГц, заполнение 50 %, амплитуда 1 мВ, смещение 0. Осциллограф: развёртка 0,5 мс/дел, левый канал 5 мВ/дел, правый канал 50 мВ/дел.

Боде-плоттер: частоты 1Гц – 10 МГц, пределы по вертикали +60 дб, - 20 дб.

Снять частотную характеристику усилителя с обратной связью, определить верхнюю граничную частоту по спаду на 3 дб.

Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений при частоте входного напряжения 1, 10, 100, и 1000 кГц

.

Схема 1. Инвертирующий усилитель

1. Исследование сумматора.

Собрать схему 2. R3 = R4 = 100 Ом, R5- согласно варианту.

Определить коэффициент передачи при Е= 10 мВ и E1 =0.

Определить коэффициент передачи при Е=0 мВ и E1=20 мВ.

Найти выходное напряжение при подаче Е=10 мВ и E1 согласно варианту. Написать формулу для выходного напряжения при произвольном напряжении E1.

Схема 2. Сумматор

1. Исследование интегратора

Собрать схему 3. (Параметры генератора и осциллографа по пункту 1) С = 10 пФ, R1согласно варианту.

Снять частотную характеристику в пределах 1мГц - 10 МГц, ± 100 дб.

Определить частотный диапазон, в котором допустимо интегрирование.

Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений при частоте входного напряжения 1,10,100 кГц.

Схема 3. Интегратор

1. Исследование дифференциатора.

Собрать схему 4. (Параметры генератора и осциллографа по пункту 1) С = 100 пФ, R1= 20 Ом, R6 согласно варианту.

Снять частотную характеристику в пределах 1мГц - 10 МГц, ± 100 дб.

Определить частотный диапазон, в котором допустимо дифференцирование.

Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений

при треугольной форме напряжения и частоте входного напряжения 1,10,100 кГц.

Схема 4. Дифференциатор

Варианты заданий