Исследование дифференцирующих и интегрирующих схем на основе ОУ

Цель:

1. Исследование схемы интегратора на ОУ.

2. Анализ влияния входных воздействий и параметров схемы на выход- ной сигнал интегратора.

4. Исследование схемы дифференциатора на ОУ.

5. Анализ влияния входных воздействий параметров схемы на выходной сигнал дифференциатора.

10.1 Краткие теоретические сведения

Интегратором называется электронное устройство, выходной сигнал ко- торого пропорционален интегралу по времени от его входного сигнала. Про- стейшая схема интегратора приведена на рисунке 10.1.

iR

Uвх

ic С

R

-

U0

+

Uвых

Рисунок 10.1 - Схема интегратора на ОУ

Данная схема является инвертирующим усилителем, в цепь обратной свя-

зи которого включен конденсатор. Выходное напряжение UВЫХ связано с вход- ным напряжением UВХ следующими соотношениями:

UВХ /R = - C dUВЫХ /dt

1 t

UÂÛÕ

=- ò uÂÕdt + UÂÛÕ 0

RC 0

Недостатком этой схемы является дрейф выходного напряжения, обу- словленный напряжением смещения и входными токами ОУ. Это нежелатель- ное явление можно ослабить, если к конденсатору С подключить резистор R2 с большим сопротивлением, как показано на рисунке 10.2, обеспечивающий ста- билизацию рабочей точки за счет обратной связи по постоянному току. Рези- стор обратной связи R2 предотвращает также насыщение ОУ, когда ток через конденсатор станет равным нулю. Выходное напряжение этой схемы при пода-

че на нее скачка входного напряжения амплитудой UВХ изменяется в соответст- вии с выражением:

UВЫХ= - UВХR2/R1[1 – exp(-t/R2C)]

Рисунок 10.2 – Схема исследования интегратора на ОУ

На начальном интервале переходного процесса изменение выходного на- пряжения UВЫХ будет достаточно близко к линейному и скорость его изменения может быть вычислена из выражения:

UВЫХ / t= - UВХ /(R1C)

Для схемы дифференциатора, показанной на рисунке 10.3, выходное на-

пряжение UВЫХ пропорционально скорости изменения входного сигнала и вы- числяется по формуле:

Рисунок 10.3 – Схема исследования дифференциатора на ОУ