Масштабирующие преобразователи тока и напряжения на ОУ

На входе цифрового прибора обычно включаются измерительные устройства, осуществляющие преобразование измеренной величины в сигнал, удобный для моделирования его АЦП. Как правило, это осуществляют ИП.

В качестве выходного сигнала выбирают U постоянного тока с достаточно высоким уровнем (до 5 В).

В ОУ имеется инвертирующий и не инвертирующий входы.

Для идеального ОУ входные токи I_ВХ+=I_ВХ−=0, а U_{СМ 0}=0, R_ВЫХ=0, R_{ВХ ДИФ}=∞. В этих условиях ток источника сигнала: может протекать только через R_ОС, создавая на нём падение напряжения.

Коэффициент усиления для идеального ОУ: К₀=∞

Для идеального ОУ коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R_ОС и R₁ (R_C→0). В реальной схеме погрешность инверсного усилителя определяется наличием U_{СМ 0}, а также конечным значением К₀ (когда обратной связи нет). С учётом этих факторов выходное напряжение инверсного усилителя равно

U_ВЫХ+δU=−(R_ОС/R₁)[U_C+(I_ВХ·R₂)−U_{CM 0}−I_ВХ(R₁//R_OC)]·[(R_OC+R₁)/R_OC]·[1/( 1+1/βK₀)]

Уменьшить погрешность можно за счёт применения усилителя с меньшими входными токами и с повышенным К, а также за счёт уменьшения R₁, R₂, R_ОС. При выполнении равенства

R₂=R₁//R_OC

1). Инвертир. Включение: При инвертирующем включении неинвертирующий вход ОУ соединяется с общей шиной.
Выходное напряжение усилителя в инвертирующем включении находится в противофазе по отношению ко входному. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы.

2). Неинвертир. Включение:

Входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R₁ и R₂ поступает сигнал с выхода усилителя. Коэффициент усиления схемы K найдем, положив U₂ = 0, R₃ = 0, R₄ бесконечно велико. Получим:

Как видно, здесь выходной сигнал синфазен входному. Коэффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы. В предельном случае, если выход ОУ накоротко соединен с инвертирующим входом, этот коэффициент равен единице. Такие схемы называют неинвертирующими повторителями и изготавливают серийно в виде отдельных ИМС по нескольку усилителей в одном корпусе. Входное сопротивление этой схемы в идеале - бесконечно

3). Дифф. Включение

Дата добавления: 2014-09-10; просмотров: 747; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!