Інтегратор і дифференциатор на оу, homeelectronics
інтегратор
Різні різновиди інтеграторів застосовуються в багатьох схемах, наприклад, в активних фільтрах або в системах автоматичного регулювання для інтегрування сигналу помилки.
Схеми інтеграторів: простий RC-інтегратор і інтегратор на основі ОУ.
Простий RC-інтегратор має два серйозних недоліки:
- При проходженні сигналу через простий RC-інтегратор відбувається ослаблення вхідного сигналу.
- RC-інтегратор має високий вихідний опір.
Інтегратор на основі ОУ позбавлений цих недоліків, тому на практиці застосовується частіше. Він складається з ОУ DA1, вхідного резистора R1 і конденсатора С1, який забезпечує зворотний зв'язок.
Робота інтегратора заснована на тому, що інвертується вхід заземлений, згідно з принципом віртуального замикання. Через резистор R1 протікає вхідний струм IBX. в той же час для врівноваження точки нульового потенціалу, конденсатор заряджатиметься струмом однаковим за величиною IBX. але з протилежним знаком. В результаті на виході інтегратора буде формуватися напругу, до якого конденсатор заряджається цим струмом. Вхідний опір інтегратора буде дорівнює опору резистора R1, а вихідний опір буде визначатися параметрами ОУ.
Основні співвідношення інтегратора
Основним недоліком інтегратора на ОУ є явище дрейфу вихідної напруги. В основі цього явища лежить те, що конденсатор С1, крім заряду вхідним струмом заряджається різними струмами витоку і зміщення ОУ. Наслідком даного недоліку є поява напруги зсуву на виході схеми, яке може привести до насичення ОУ.
Для усунення даного недоліку може бути застосовано три способи:
- Використання ОУ з малим напруга зсуву.
- Періодично розряджати конденсатор.
- Шунтировать конденсатор С1 опір RP.
Реалізація цих методів показана на малюнку нижче
Усунення дрейфу вихідної напруги інтегратора.
Включення резистора RСД між землею і неінвертірующего входом дозволяє знизити вхідна напруга зміщення, за рахунок врівноваження падіння напруги на входах ОУ, величина RСД = R1 || RP, або RСД = R1 (при відсутності RP).
Величина резистора RP вибирається з того, що постійна часу RP С1 повинна бути значно більше, ніж період інтегрування, тобто R1С1
Конденсатори, застосовувані в інтеграторах, повинні мати дуже малий струм витоку, особливо якщо частота інтегрування складає одиниці Гц.
дифференциатор
Дифференциатор, виконує функцію протилежну інтегратора, тобто на виході дифференциатора напруга пропорційно швидкості зміни вхідного напруги. Так само як і інтегратор, дифференциатор знаходить широке застосування в активних фільтрах і схемах автоматичного регулювання. Дифференциатор виходить з інтегратора шляхом зміни місцями резистора і конденсатора.
Схеми дифференциатора: простого RC-дифференциатора і дифференциатора на основі ОУ.
Простий дифференциатор має два суттєвих недоліки: велика вихідний опір і ослаблення вхідного сигналу, тому в сучасних схемах він майже не застосовується. Для диференціювання сигналів застосовують дифференциатор на ОУ, що складається з ОУ DA1, вхідного конденсатора С1 і резистора R1, через який здійснюється позитивний зворотний зв'язок з виходу ОУ на його вхід.
При надходженні сигналу на вхід дифференциатора конденсатор С1 починає заряджатися струмом IBX. за рахунок принципу віртуального замикання струм такої ж величини буде протікати і через резистор R1. В результаті на виході ОУ буде формуватися напругу пропорційно швидкості зміни вхідного напруги.
Параметри дифференциатора визначаються наступними виразами
Основний недолік дифференциатора на ОУ полягає в тому, що на високих частотах коефіцієнт посилення більше, ніж на низьких частотах. Тому на високих частотах відбувається значне посилення власних шумів резисторів і активних елементів, крім того можливе порушення дифференциатора на високих частотах.
Рішення даної проблеми є включення додаткового резистора на вхід дифференциатора. Опір резистора повинно становити кілька десятків Ом (в середньому близько 50 Ом).
Теорія це добре, але теорія без практики - це просто струс повітря. Перейшовши за посиланням все це можна зробити своїми руками