Преобразователи на базе ОУ

Назначением преобразователей на базе ОУ является реализация тех или иных алгоритмов обработки информационных сигналов в зависимости от назначения измерительного устройства. Преобразо-ватели могут использоваться как самостоятельно, так и в составе многокаскадных усилителей.

Повторитель сигнала – функциональный узел, в котором входной и выходной сигналы одина-ковы по знаку и величине. Коэффициент усиле-ния повторителя равен 1. Входное сопротивление – очень большое, а выходное близко к нулю. Такие параметры делают повторитель удобным каскадом согласования высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки.-

Инвертор представляет собой инвертирующий ОУ с коэффици-ентом передачи равным единице.

Двухвходовой инвертирующий сумматор.

Здесь инвертирующий ОУ с коэффициентом передачи равным единице.

Лек10

Интегратор. В цепь ООС вместо R2 включен конденсатор С. В частном случае, когда на вход интегратора подается импульс постоянного нап-ряжения Uвх = U длительностью tи, на выходе образуется линейно изменяющееся напряжение Uвых = - Utи/τ, где τ = R1C - постоянная времени обратной связи. Интегратор, работающий в указанном режиме, используется в генераторах линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), а также в схемах формирования пилообразного напряже-ния развертки.

Компаратор – служит для определения мо-мента равенства двух напряжений. Здесь входное синусоидальное напряжение срав-нивается с нулевым потенциалом. ОУ ис-пользуется без обратной связи, что является особенностью данной схемы. При положительном входном сигнале напряжение на выходе отрицательное. При переходе входного напряжения через 0 выходное напряжение меняет знак.

Широкое применение в измерительной технике находят активные фильтры на базе ОУ. Термин «активный» объясняет-ся включением в схему RC фильтра ак-тивного элемента – ОУ. Смысл такого включения заключается в компенсации потерь на пассивных элементах фильтра в целях получения высокой равномерности коэффициента передачи в полосе пропускания и бо-льшой крутизны спада передаточной характеристики. Теория актив-ных фильтров в настоящее время хорошо разработана, методика их расчетов доведена до таблиц и номограмм. Последовательное сое-динение рассмотренной схемы (многополюсные фильтры) позволя-ет добиться необходимой формы передаточной характеристики.

Измерительный усилитель тока использует-ся для измерения малых токов без внесения искажений в цепь за счет внутреннего сопро-тивления обычного микроамперметра. Источ-ник измеряемого тока показан в виде эквива-лентной схемы, содержащий источник ЭДС (Евх) с внутренним сопротивлением Rи, которое выполняет роль резистора R1 в схеме инвертирующего усилителя.

Заменив в схеме резистор R2 на конденсатор, получим интегратор входного тока (усилитель электрического заряда), удобный для уси-ления сигналов пьезоэлектрических датчиков. В этом случае суще-ственно снижается погрешность измерения по сравнению с обыч-ной схемой усиления напряжения пьезоэлектрического датчика.

Свойство усилителя на базе ОУ поддержи-вать ток в цепи обратной связи, равный току во входной цепи, используется для прецизи-онных преобразователей сопротивления в напряжение (ПСН), особенно если резистивный датчик (обычно тензодатчик) находится на значительном уда-лении от измерительной части схемы.

Схемы генераторов и формирователей на базе ОУ.

В генераторных схемах ОУ охвачен положительной обратной связью, обеспечивающей выполнение двух условий возникновения автоколебаний: условия баланса амплитуд и условия баланса фаз.

В схеме гармонического генератора (генератора синусоидально-го напряжения) с RC-времязадающей цепью (мостом Вина) сопро-тивления резисторов и емкости конденсаторов одинаковы и служат цепью положительной обратной связи.

Модуль коэффициента передачи моста Вина К = 1/3. Поэтому условие баланса амплитуд будет выполнено, если коэффициент усиления ОУ будет не менее трех единиц, что обеспечи-вается вспомогательной цепью отрицательной обратной связи (R2, R3).