реальні дифференциатора

Конденсатор Ск вибирається так, щоб ділянка АЧХ зі спадом 6 дб / окт починався на частоті більш високою, ніж максимальна частота корисного диференційованого сигналу. Зменшується частка ВЧ шумів у вихідному сигналі.

Ця ділянка починається на частоті F2 =

Опір Rк обмежує коефіцієнт посилення на BЧ, забезпечує динамічну стійкість.

Частотна характеріcтіка скоригованого дифференциатора приведена на рис. 2.15

Додавання Rк призводить до появи на АЧХ горизонтальної ділянки і припинення диференціювання на частотах, що перевищують частоту:

Приклади диференціювання сигналів

1. Подаємо на вхід синусоїдальна напруга.

Таким чином напругу на вході змінюється за законом косинуса, тобто dsinU = cosUdU

2. Подамо на вхід сигнал трикутної форми:

Вихідний сигнал - це прямокутна напруга, частота якого дорівнює частоті вхідного сигналу

таким чином, будь-якого лінійно змінюється сигналу на вході дифференциатора відповідає постійний вихідний сигнал, величина якого пропорційна крутизні вхідного сигналу; цей вихідний сигнал залишається постійним протягом всього часу, поки вхідний сигнал зберігає постійний нахил.

3. На вхід подаємо прямокутний сигнал:

Ділянки вхідного сигналу, на яких його значення постійно не дають ніякої напруги на виході дифференциатора, так як похідна постійної величини дорівнює нулю.

Ділянки наростання і спаду імпульсів можна апроксимувати похилими прямими. Так як tн = tс вихідна напруга під час наростання дорівнює вихідному напрузі під час спаду і протилежно йому за законом. Ненульове вихідна напруга взагалі з'являється тільки під час спаду або наростання імпульсів:

1. Напруга на виході інтегратора пропорційно середньому по часу від його вхідної напруги. АЧХ інтегратора повинна мати спад - 6 дб / окт в діапазоні частот, в якому схема використовується як інтегратор.

2. Вихідна напруга інтегратора задовольняє рівняння:

3. Якщо інтегратор використовується для інтегрування змінних напруг, то для зменшення його чутливості до дрейфу напруги зсуву і до заряду конденсатора струмом зміщення слід паралельно З включати коригуючий опір Rp. Для отримання хорошої точності нижня гранична частота повинна бути задана на рівні не більше 1/10 найнижчою частоти інтегруючого сигналу; при наявності Rp ця гранична частота дорівнює:.

4. Якщо інтегратор використовується для інтегрування повільно мінливих сигналів, то конденсатор інтегратора слід періодично розряджати, щоб за рахунок струму зміщення, чи не з'явилася надмірна помилка.

5. Якщо R і Rp вибирати так, щоб забезпечити бажаний коефіцієнт посилення по напрузі, а З вибирати так, щоб задати бажану першу граничну частоту, то інтегратор можна використовувати як RC - фільтр НЧ з посиленням.

6. Вихідна напруга дифференциатора пропорційно швидкості зміни вхідного напруги. Вираз для вихідного напруги дифференциатора має вигляд:

7. коефіцієнт посилення дифференциатора повинен зростати з нахилом 6 дб / окт в діапазоні частот, в якому схема використовується як дифференциатор. Така АЧХ забезпечується застосуванням конденсатора на вході.

8. Щоб уникнути появи не бажаних ВЧ шумів на виході дифференциатора його слід коригувати.

9. Для здійснення корекції паралельно R включається конденсатор Ск для отримання хорошої точності Ск треба вибирати таким чином, щоб частота приблизно в 10 разів перевищувала найбільшу частоту дифференцируемого сигналу.

10. Так як дифференциатор має ємнісний вхід, слід в уникненні перевантаження джерела напруги: Uвх включати послідовно з C опір Rк. Це опір вибирається так, щоб виконувалося рівність:

Випрямлячі середнього значення дають на виході напруга, постійна складова якого пропорційно середнього значення випрямленої вхідної напруги. Робота подібних випрямлячів заснована на тому. Що при одній полярності вхідної напруги з деяким масштабним коефіцієнтом подається на вихід. А при іншому - вихідна напруга підтримується рівному нулю (однополуперіодний випрямляч) або інвертований вхідній напрузі (двонапівперіодний випрямляч). Використання ОУ в точних випрямлячах має на меті зменшити похибки перетворення, обумовлені не ідеально ВАХ діодів.

Випрямляч, схема якого наведена нижче, побудований на основі инвертирующего підсилювача, що містить діод в ланцюзі ОС.

При позитивній полярності вхідного сигналу відкритий діод Д1 і ОС замикається через резистор R2. При негативної полярності вхідного сигналу струм ОС тече через діод Д2 і резистор R3. Таким чином, при синусоидальном вхідному сигналі на затискачах U вих 1 будуть присутні позитивні напівхвилі напруги, і на затискачах U вих 2 - негативні, відповідні однополуперіодним випрямляння вхідного сигналу. Оскільки відкритий діод входить в пряму ланцюг замкнутого контуру, то падіння напруги на ньому практично не позначається на вихідній напрузі. Тому при Uвх> 0 отримуємо

а при Uвх <0 и соответственно

При приєднанні навантаження до виходів U вих 1 і U вих 2 потрібно враховувати мінливість вихідного опору випрямляча. Коли відкритий діод, приєднаний до даного вихідного затиску, то вихідний опір близько до нуль. Коли ж діод закритий, то вихідний опір стає рівним опору R2 для U вих 2 або R3 для U вих 1.

Доповнення випрямляча ОУ А2 дає можливість отримати двохнапівперіодне випрямлення і постійне близьке до нуля вихідний опір.

Якщо відкритий діод Д1 (Uвх> 0), то справедлива рівність:

Якщо ж відкритий діод Д2 (Uвх <0)

Наступний випрямляч здійснює двохнапівперіодне випрямлення, але його навантаження не заземлена.

В ОС ОУ включений діодний місток Д1. Д4 і опір навантаження Rн. При будь-якої полярності Uвх ток Iн через навантаження проходить в одному напрямку і дорівнює:

Двухполуперіодні випрямлячі, мають заземлену навантаження наведені на наступних схемах .:

Якщо в першій схемі прийняти R1 = R2 = 2R3. а в другій схемі - 2R1 = R2 = R3. то в обох випадках отримаємо U вих = 0.5 Uвх

Однак вихідний опір цих випрямлячів змінюється в залежності від полярності вхідного сигналу.

Двухполуперіодний випрямляч має при будь-якому знаки вхідного сигналу близьке до нуля вихідний опір.

Перевагою випрямляча є те, що для його побудови достатньо всього лише двох точних резисторів. Коли вхідна напруга позитивно, воно через резистор R2 проходить на вхід повторювача виконаного на ОУ А2, і таким чином отримаємо U вих = U вх. Діод Д2 при цьому закритий, і напруга з виходу ОУ А1 ні як не впливає на стан ОУ А2.

При негативному вхідному напрузі діод Д2 відкритий і повторювач на ОУ А2 виявляється підключеним до виходу ОУ А1. ОС замикається через резистор R3. і вихідна напруга дорівнює

Якщо R3 = R1. то для розглянутого випрямляча отримаємо U вих = U вх.

Компаратори є ОУ спеціального призначення призначені для порівняння за рівнем двох вхідних напруг і стрибкоподібного зміни вхідного напруги в разі, коли одне з порівнюваних напруг більше іншого.

Компаратор повинен мати низьку напругу зсуву, низький дрейф напруги зсуву стійко працювати без самозбудження і мати низьке значення струму зміщення.

Один вхід компаратора з'єднаний з джерелом опорного напруги, а на інший подається вхідний сигнал.

Так як U вих подається на інвертується вхід, то вихідна напруга буде мало, коли Uвх> Uоп. і велике, коли Uвх

Якщо бажано, щоб U вих було велике, коли Uвх> Uоп. то слід поміняти порядок приєднання вхідної напруги до інвертується і неінвертуючий входів компаратора. Коли вхідний сигнал в процесі зміни стає більше опорного, то вихід компаратора негайно змінює свій стан або рівень напруги.