2.6. Схема установки нуля і частотної корекції

У операційного підсилювача наявна напруга зсуву зумовлена різницею напруг бази–емітер вхідних кіл , та різницею вхідних струмів .

; (2.18)

. (2.19)

Цю напругу зсуву необхідно компенсувати елементами зовнішнього кола. Схема установки нуля зображена на рис. 2.14.

Рис. 2.14

Схема установки нуля містить 2 дільника напруги. Перший з них утворений опорами та ( додатковий опір, опір потенціометра) та підключений до джерела живлення . Номінали резисторів підбираються таким чином, щоб у крайніх положеннях рухомого виводу потенціометра вузлова напруга у точці А дорівнювала .

Другий дільник, утворений опорами та , зменшує вузлову напругу у точці В до величини, що сумірна з напругою зсуву. Максимальне значення вузлової напруги у точці В .

Реальні значення опорів

, .

Рухомий контакт потенціометра переміщують у таке положення, щоби при заземленому вході ( ) вхідна напруга .

Для зменшення рівня шумів та підвищення стійкості операційного підсилювача високу граничну частоту штучно обмежують ланками частотної корекції.

У мікросхемі ОП є спеціальні входи для підключення корегувальних ланок (показані пунктиром) підключаються конденсатори та резистори (параметри задаються у паспорті). У більшості сучасних мікросхем ОП передбачена внутрішня частотна корекція.

2.7. Схема логарифмування та антилогарифмування

Для побудови схем з логарифмічними передавальними функціями використовують ВАХ p-n переходів.

, (2.20)

де – температурний потенціал,

k – стала Больцмана,

e – заряд електрона,

струм насичення.

Рис. 2.15

Виразимо напругу діода через його струм :

. (2.21)

Для достатньо великих струмів одиницею у дужках можна знехтувати :

. (2.22)

. (2.23)

Схема логарифмічного підсилювача показана на рис. 2.16, де у якості ланки зворотного зв’язку виступає p-n перехід, позначений діодом.

Рис. 2.16

, .

. (2.24)

Якщо , то .

Схема антилогарифмування

Рис. 2.17

, .

. (2.25)

.

2.8. Помножувачі напруги

Для побудови помножувачів напруг застосовують схеми логарифмування та антилогарифмування (рис.2.18) .

Рис. 2.18

Перший каскад – це логарифмуючий суматор. Другий каскад – це схема антилогарифмування. На виході у підсумку виходить добуток двох аналогових величин.

2.9. Дільники напруги

Реалізують за аналогічною схемою, але на вхід першого каскаду на ОП напруга , на яку ділять, подається через інвертор на ОП .

Рис. 2.19

3. Імпульсні пристрої

Імпульсні пристрої використовують активні електронні компоненти (транзистори, ОП) та перехідні процеси у колах першого порядку для формування імпульсів прямокутної форми.

Узагальнена спрощена формула для розрахунку перехідного процесу у колі першого порядку.

, (3.1)

де змінна стану для якої виконується закон комутації ( або ); початкове значення змінної стану в момент комутації ; усталене значення змінної стану по закінченні перехідного процесу ; стала часу.

або ,

де − еквівалентний опір кола після комутації відносно точок підключення реактивного елементу при видалених джерелах (джерела напруги видаляються шляхом закорочування джерела струму – розриву ланцюга) .

Приклад: Розрахувати перехідний процес у колі, зображеному на рис.3.1.

Рис. 3.1

У даному випадку у якості змінної стану використовується напруга на ємності . Знайдемо , та .

1. Якщо ключ розімкнений (рис.3.2.), то ємність С буде заряджена до рівня напруги джерела живлення, тобто .

Рис. 3.2

2. Після комутації схема набуває вигляду, наведеному на рис.3.3.

Рис. 3.3

Струм, що тече через конденсатор, в усталеному режимі дорівнює нулю (рис.3.3.). Тоді .

3. Визначаємо сталу часу . Для цього вилучаємо зі схеми джерело живлення (закорочуємо його, рис.3.4). Відносно точок, до яких підключена ємність С, визначаємо еквівалентний опір кола.

Рис. 3.4

Підставляємо знайдені значення в узагальнену формулу:

. (3.2)