Інвертуючий суматор

Для випадку, коли

справедливі співвідношення

На практиці буває необхідним додати напруги з різними ваговими коефіцієнтами.

У цьому випадку:

тоді

.

тобто додавання здійснюється з різними К.

Неінвертуючий суматор

- напрямок на неінвертуючому вході.

- напруга на інвертуючому вході

При - напруга на входах:

При подачі вхідних напруг

де n – число входів.

Інтегратор

ОП включається в режимі інтегрування

У ланцюзі ЗЗ інтегратора включена ємність С замість .

Тоді для вузла т.1 справедливе співвідношення:

чи

тоді

де - вихідна напруга інтегратора при .

Відлік часу інтегрування t ведуть з моменту подачі вхідної напруги.

Звичайно при .

Тоді:

де - постійна чи часу постійна інтегрування.

При інтегрування здійснюється в реальному режимі часу.

У такий спосіб вибором вибирається масштаб інтегрування.

Компаратор напруги

Цей пристрій призначений для порівняння вхідної напруги з опорною напругою .

У цьому режимі ОП звичайно використовується без ланцюгів НЗЗ.

Подача порівнюваних сигналів може здійснюватися по одному вході чи по обох.

Компаратори будуються по таких схемах.

1. Компаратор з використанням одного входу.

Тому що .

Такий компаратор застосовують для порівняння різнополярних напруг.

По рис. видно, що в момент часу .

.

У момент цієї рівності вихідна напруга компаратора змінюється від .

2. Компаратор з використанням обох входів.

Якість компаратора залежить від чутливості ОП і від K_{U ОП}.

Логарифмічний підсилювач

Якщо в ланцюг зворотного зв'язку ОП включити p-n перехід, то вихідна напруга такого підсилювача буде описуватися залежністю

Застосовується в схемах аналогових дільників

де

де - напруга потенційного бар'єра.

Таку залежність одержимо в силу того, що ВАХ p-n переходу описується залежністю

при чому p-n перехід включений у прямому напрямку.

Розділ: Генератори синусоїдальних коливань

Генератор синусоїдальних коливань являє собою пристрій, що служить для перетворення енергії джерела постійного струму в змінний струм необхідної частоти.

Структурно генератори містять підсилювач, охоплений ланкою позитивного зворотного зв'язку.

Для виникнення незатухаючих коливань у такому контурі необхідно виконати дві умови:

1. Фазовий зсув вихідної напруги і фазовий зсув ланки зворотного зв'язку в сумі з.б. кратними .

Прийнявши n=0,

Це значить

Цю умову (1) назвали балансом фаз.

Співвідношення (1) показує, что вхідна напруга, передана ланкою зворотного зв'язку, повинна збігатися по фазі з вихідною напругою чи відрізнятися від неї на .

1. Друга умова самозбудження випливає з виразу (2)

Ця умова являє собою нерівність

(3)

Ця умова зветься балансом амплітуд і говорить про те, що втрати в ланцюгах генератора повинні заповнюватися вибором відповідного значення K_U.

Добуток повинний виконуватися в момент включення генератора, тобто в момент його запуску. Ця нерівність повинна дотримуватися при перехідному процесі.

У сталому режимі

При виконанні умов (1) і (3) у генераторі виникають незатухаючі коливання з визначеною частотою.

Ці генератори, як і вибіркові підсилювачі створюються з LC-контуром і частотно-залежними ланцюгами.

LC-генератори створюють на частоти вище десятків кГц

RC-генератори – від декількох герців до десятків кгц

У LC-генераторах, як у вибіркових підсилювачах умова самозбудження виконується для резонансної частоти f₀.

У цьому випадку опір контуру носить чисто активний характер.

Схеми LC-генераторів різноманітні. Вони відрізняються способами включення коливального контуру в підсилювач і організацією ланцюга позитивного зворотного зв'язку.

Серед цієї різноманітності можна виділити три схеми LC-генераторів, що відрізняються один від одного по зазначених ознаках.

1. LC-генератори з трансформаторним зворотним зв'язком

Приведена схема LC-генератора відрізняється від вибіркового підсилювача елементами . Умова балансу амплітуд здійснюється вибором визначеного співвідношення між числами витків котушок .

для створення ДЗЗ.

Крім цього коефіцієнт передачі струму транзистора повинен дорівнювати

(4)

де - коефіцієнт передачі транзистора в точці спокою (робоча точка)

Частота генерації визначається виразом

(5)

Крім трансформаторного зв'язку широке застосування одержали так звані 3-х точкові генератори (схеми включення) (індуктивна і ємнісна трьохточка)

Свої назви вони одержали від того, що коливальний контур із транзистором з'єднується трьома точками. У цих схемах напруга ДЗЗ знімається безпосередньо з коливального контуру.

Розглянемо ці схеми

Індуктивна трьохточка

Для розрахунку такого генератора справедливі співвідношення (4) і (45) з врахуванням, що .

Напруга ДЗЗ знімається з обмотки і на вхід транзистора надходить через роздільний конденсатор С1 (т.2) і точкою 3 через .

Для НЧ паралельно джерелу живлення ставиться шунтуюча ємність Сш. Загальною точкою індуктивностей є -Е_К.

Ємнісна трьохточка

У представленій схемі коливний контур, що складається з L₁ послідовно включеного з ємностями , паралельно вихідного ланцюга транзистора трьома точками.

Напруга ЗЗ знімається з ємності в протифазі, тому що ємності мають загальну точку на масі (1).

Напруги на знаходяться в протифазі в зв'язку з чим зв'язок є позитивним. Розрахунок частоти здійснюється також по залежності (5), де

Строго кажучи f₀ залежить не тільки від параметрів LC-контуру, а визначається і параметрами транзистора. Параметри транзистора залежать від температури, отже, на f₀ впливає температура. На стабільність частоти також впливає нестабільність джерел живлення.

Нестабільність частоти визначається коефіцієнтом нестабільності:

, де

- абсолютне відношення частоти.

Для підвищення стабільності частоти в коливальному контурі застосовують ємності з різним знаком температурного коефіцієнта ємності. З цієї причини ємнісна «трьохточка» має стабільність вищу, ніж індуктивна.

Радикальним засобом зміни частоти є застосування кварцових резонаторів. Завдячуючи тому, що резонатор являє собою послідовний коливальний контур з високою добротністю.

нестабільність частоти

може бути зведена до такого значення.

Побудова LC-генератора на низьких частотах не доцільна, через великі габарити L і С.

Тому НЧ-генератори створюються з застосуванням частотно-залежних RC-ланцюгів. Такі генератори одержали назва RC-генераторів.

Структурно вони також містять підсилювач і ланку ДЗЗ. При цьому підсилювачі можуть змінювати фазу вхідного сигналу на .

У першому випадку для одержання умови балансу фаз необхідно, щоб ланка ЗЗ (RC-ланцюг) змінила фазу на . В другому випадку такої зміни не повинно бути.

В якості частотно-залежного RC-ланцюга застосовуються трьохланкові чи чотирьохланкові RC-чотириполюсники.

У такому ланцюзі здійснюється поворот фази на .

Рис. Залежність коефіцієнта передачі і кута фазового зсуву.

Значення частоти, при якій фазовий зсув дорівнює , а коефіцієнт передачі , називають частотою квазирезонансу. Вона дорівнює

.

Представлена ланка є ланкою зворотного зв'язку з коефіцієнтом передачі і для виконання умови балансу амплітуд необхідно, щоб підсилювача був рівний K_U²⁹.

Для побудови RC-генератора останнім часом застосовують ОП

Схема генератора синусоїдальних коливань.

Достоїнством генератора RC на ОП є його висока стабільність. В представленому генераторі висока стабільність пояснюється малим значенням ємностей С, тому що на значення частоти впливає збільшення ємності і високих параметрів ОП.

Коефіцієнт підсилення ОП визначається вибором резисторів тому що

.

Для розрахунку частоти потрібно, щоб .

Виконати розрахунок генератора на на ОП типу ДО140УД1Б.

Серед ланцюгів, що не здійснюють поворот фази на найбільше поширення одержав міст Вина.

Залежність коефіцієнта передачі і кута зсуву фаз від частоти

Характеристики показують, що на частоті квазирезонанса , а , тобто коефіцієнт підсилення підсилювача не менше 3 дБ.

Для побудови генератора на ОП міст Вина виконують у такий спосіб.

Так як міст Вина не змінює фазу, то його вихід поданий на вхід неінвертуючого підсилювача, а таке підключення підсилювача не змінює фазу вихідної напруги.

Вибір елементів моста проводиться з умов:

Тоді частота квазирезонанса вибирається з умови

Для того, щоб одержати генератор, що переналаштовується, необхідно змінювати величину R чи величину С.

Причому ці зміни повинні здійснюватися одним органом керування.

Вибір коефіцієнта підсилення підсилювача здійснюється вибором резистора R_зз.

Представлена схема набула широкого застосування в силу простоти, високої стабільності частоти й амплітуди.

Нестабільність частоти .