- Подробности
- Категория: Электротехника и электроника
Операционные усилители широко применяются в электронике, радиотехнике, в системах автоматического регулирования и управления.
На основе операционных усилителей выполняются типовые усилители с разными коэффициентами усиления, интеграторы, сумматоры и дифференцирующие звенья.
Операционный усилитель представляет собой усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления по напряжению (десятки и сотни тысяч). Динамические свойства усилителя таковы, что он может быть замкнутым 100%-ной отрицательной обратной связью через резистор или конденсатор без потери устойчивости (без генерации) в замкнутом состоянии. сумматор на основе операционных усилителей.
Это обычный инвертирующий усилитель, охваченный обратной связью через резистор R2. Первое, что бросается в глаза — это подключение неинвертирующего входа к земляному проводу. То есть потенциал в точке «В» равен нулю. Следовательно, как известно из теории операционных усилителей, потенциал в точке «А» так же будет нулевым (равен потенциалу земли). Отсюда вывод:
Iвх = Uвх-Uдиф/R1; и Iвых = Uвых-Uдиф/R2.
Если принять во внимание, что входное сопротивление ОУ (между входами усилителя) бесконечно большое (стремиться к бесконечно большому значению), то входные и выходные токи будут стремиться к значению бесконечно малому. То есть к нулю. А при равности входного и выходного тока (или, говоря грубо, его отсутствии) формулы приведённые выше можно прировнять между собой:
Uвх/R1 = Uвых/R2 или Uвых/Uвх = — R2/R1, или Кус = — R2/R1.
Поскольку неинвертирующий вход соединён с землёй напряжение Uдиф будет бесконечно мало получаем, что потенциал инвертирующего входа так же стремиться к нулю.
Отсюда имеем:
Iвх = Uвх/R1.
То есть, полное входное сопротивление устройства будет равно R1.
Наличие в точке «А» потенциала земли, позволяет подключать к схеме различное количество сопротивлений, работающих параллельно R1, что превращает инвертирующий усилитель в прекрасный сумматор.
По скольку точка «А», напомню, имеет потенциал земли (и токи стремятся к нулю), то имеем:
Uвх1/R1+Uвх2/R3 = 0
Отсюда:
Uвых = — (Uвх1 + Uвх2)
Резисторы не обязательно должны быть одинаковыми. Если они различны, то на выходе получим взвешенную сумму. Это явление используют, например, в микшерах, когда необходимо суммировать несколько сигналов от различных источниках и имеющих различные уровни. Количество смешиваемых источников, также, может быть различно.
Смотрите также: