Põhineb operatsioonivõimendid on võimalik ehitada peaaegu ideaalseid integraatoreid, mis ei allu piirangule U out « U in. Joonisel fig. Joonis 4.47 näitab sellist diagrammi. Sisendvool Uin /R voolab läbi kondensaatori C. Kuna inverteeriv sisend on potentsiaalselt maandatud, määratakse väljundpinge järgmiselt:

U in /R = - C(dU in /dt) või U in = 1/RC ∫U in dt + const.

Loomulikult võib sisendsignaal olla ka voolutugevus, sel juhul pole takistit R vaja. Siin esitatud vooluahelal on üks puudus, mis tuleneb asjaolust, et väljundpinge kipub triivima operatsioonivõimendi nihke ja nihkevoolu tõttu (puudub alalisvoolu tagasiside, mis rikub jaotise 4.08 reeglit 3). See ebasoodne sündmus saab summutada, kasutades väljatransistoridel põhinevat op-võimendit, reguleerides operatiivvõimendi sisendinihke pinget ning valides R ja C jaoks suured väärtused. Lisaks kasutavad nad praktikas sageli sageduse perioodilist lähtestamist. integraator nulli, kasutades kondensaatoriga ühendatud lülitit (tavaliselt väljatransistoril), seetõttu mängib rolli ainult lühiajaline triiv. Mõelge näiteks integraatorile, mis kasutab LF411 tüüpi väljatransistoridel põhinevat op-võimendit (eelpingevool on 25 pA), mis on seatud nullile (algpinge ei ületa 0,2 mV). Takisti ja kondensaator valitakse järgmiselt: R = 10 MΩ ja C = 10 μF; sellise ahela puhul ei ületa triiv 0,005 V 1000 s kohta.

Riis. 4.47. Integraator

Kui jääktriiv on integraatori konkreetse rakenduse jaoks endiselt liiga suur, tuleks kondensaatoriga C ühendada suur takisti R 2, mis tagab alalisvoolu tagasiside kaudu stabiilse eelpinge. Selline ühendus toob kaasa integreerimisomaduste nõrgenemise väga madalatel sagedustel: ƒ lõik. 4.09) ülalkirjeldatud tehnika võib põhjustada efektiivse sisendi nihkepinge tõusu. Näiteks kui joonisel fig. 4.49 on ühendatud suure impedantsiga allikaga (ütleme, et sisend saab fotodioodilt voolu ja sisendi takisti on alandatud), siis on väljundi nihe 100 korda suurem kui U nihe. Kui samas vooluringis on tagasisidetakisti 10 MΩ, siis on väljundpinge võrdne U nihkega (sisendvoolust tingitud nihke võib tähelepanuta jätta).

Riis. 4.48. Opvõimendil põhinevad integraatorid lähtestuslülititega.

Väljatransistori lekke vooluahela kompenseerimine. Vaatleme väljatransistorlülitiga integraatorit (joonis 4.48). Äravooluallika ristmiku lekkevool voolab läbi summeeriva ristmiku isegi siis, kui väljatransistor on OFF olekus. See viga võib integraatoris domineerida, kui kasutatakse väga madala sisendvooluga operatsioonivõimendit ja väikese lekkega kondensaatorit. Näiteks suurepärase FET-sisenditega elektromeetrilise töövõimendi AD549 sisendvool on 0,06 pA (maksimaalne) ja kvaliteetse 0,01 µF metalliseeritud teflon- või polüstüreenkondensaatori lekketakistus on 10 7 MΩ (minimaalne). Nendel tingimustel säilitab integraator nullimisahelast sõltumata pärivoolu ristmikul alla 1 pA (halvimal juhul, kui väljundsignaal on 10 Vpp), mis vastab väljundi dU/dt muutusele. 0,01 mV Koos. Võrdluseks vaadake nii populaarse MOS-transistori, näiteks 2N4351 (rikastusrežiimis) leket. U-allika äravoolul = 10 V ja U-allika väraval = 0 V maksimaalne vool leke on 10 nA. Teisisõnu, väljatransistori leke on 10 000 korda suurem kui kõigi teiste elementide leke kokku.

Joonisel fig. 4.50 huvitavaid asju näidatud vooluahela disain Mõlemad n-kanaliga MOSFET-id lülituvad koos, kuid transistor T1 lülitub sisse, kui paisu pinge on null ja +15 V, samas kui OFF olekus (värava pinge on null) on paisuleke (nagu ka äravooluallika ristmiku leke) täielikult välistatud. ON olekus tühjeneb kondensaator nagu varem, kuid topelt R on sisse lülitatud. Väljalülitatud olekus voolab transistori T 2 väike lekkevool läbi takisti R 2 maapinnale, tekitades tühise pingelanguse. Summeerimisristmikku ei voola lekkevool. Kuna transistori T 1 allikale, äravoolule ja substraadile rakendatakse sama pinget. Võrrelge seda vooluahelat null-lekke tippdetektori ahelaga, mis on näidatud joonisel fig. 4.40.

Üldine informatsioon

Sagedussõltuva (kompleksse) tagasisideahela ühendamine op-võimendiga võimaldab luua seadmeid, millel on võimendus ja sageduse selektiivsus. Nende sagedus- ja faasiomadused määratakse ainult tagasisideahela tüübi ja parameetritega. Need seadmed sisaldavad integraatoreid.

Integraator on operatiivvõimendil põhinev seade, mille väljundsignaal on võrdeline sisendsignaali integraaliga. Kui Tagasiside, mis on kaetud operatsioonivõimendiga, moodustatakse kondensaatorist, siis ahel täidab matemaatiline tehe integratsioon aja jooksul. Teisisõnu, see toimib akumulaatorina, milles sisendsignaal summeeritakse teatud aja jooksul. Operatsioonivõimendite põhjal on võimalik ehitada peaaegu ideaalseid integraatoreid, millele ei kehti piirangud."

Op-amp integraatorit võib pidada täpseks tänu selle väga suurele võimendusele (sadu tuhandeid) ja väga madalatele sisendvooludele (nanoampere osad). Sel juhul osutub väljundpinge peaaegu võrdseks kondensaatori miinuspingega, kondensaatorit läbiv vool on peaaegu võrdne takistit läbiva vooluga ja takisti pinge on peaaegu võrdne sisendiga. Integratsiooni võib pidada kõvera all oleva ala leidmiseks. Kuna op-amp integraator töötab pingetel teatud aja jooksul, võib selle töö tulemust tõlgendada pingete summana ajas.

Vooluskeemid ja põhiavaldised

Operatsioonivõimendi integraatori ahel on näidatud joonisel 2.1.

Joonis 2.1 – Operatsioonivõimendil põhinev integraator

Integraatori matemaatilise mudeli saab kirjutada järgmiselt:

kus: x(t) - sisendfunktsioon aeg;

y(t) - väljundaja funktsioon;

k - ülekandetegur;

y0 on väljundmuutuja algväärtus.

Tulenevalt asjaolust, et inverteeriv sisend on potentsiaalselt maandatud, määratakse väljundpinge järgmiselt:

Sisendsignaal võib olla ka voolutugevus, sel juhul pole takistit R vaja.

Peamised probleemid ja nende lahendamise viisid

Integraatorite peamiseks probleemiks on kondensaatori laengust, lekkevooludest, sisendi nihkevooludest ja operatsioonivõimendi sisendpingest põhjustatud väljundpinge triiv. Kui midagi ette ei võeta, on vooluahela väljundis suur, mittekonstantne nihe, mis lõpuks küllastab operatiivvõimendi. Siin esitatud diagrammil (vt joonis 2.1) on ka see puudus - kalduvus triivida. Seda soovimatut nähtust saab leevendada, kasutades FET-operatsioonivõimendit, reguleerides operatiivvõimendi sisendinihke pinget ja valides R ja C jaoks suuremad väärtused. Kuid praktikas saate integraatori nullida, kasutades lülitit. ühendatud kondensaatoriga. Joonis 2.2 näitab lähtestuslülitiga integraatorit.

Joonis 2.2 – integraator nulli lähtestamise lülitiga

Kui jääktriiv on integraatori konkreetse rakenduse jaoks endiselt liiga suur, tuleks kondensaatoriga C ühendada suur takisti R2, mis tagab alalisvoolu tagasiside kaudu stabiilse eelpinge. Kuid tuleb märkida, et selline ühendus toob kaasa integreerivate omaduste nõrgenemise väga madala sagedusega: . Joonisel 2.3 on näidatud takisti ühendus.

Joonis 2.3 – Takisti ühendamine integraatori ahelaga

Arvestades väljatransistori lülitiga integraatorit (vt joonis 2.2), saame aru, et äravoolu-allika ristmiku lekkevool2 2 Elektroodi, millelt peamised laengukandjad kanalisse sisenevad, nimetatakse allikaks. Elektroodi, mille kaudu peamised laengukandjad kanalist lahkuvad, nimetatakse äravooluks. voolab läbi summeeriva ristmiku isegi siis, kui väljatransistor on VÄLJAS. See viga võib integraatoris domineerida, kui kasutatakse väga madala sisendvooluga operatsioonivõimendit ja väikese lekkega kondensaatorit.

Integraatori rakendamine operatsioonivõimendil

Integraator toimib kasuliku rambipinge allikana, mida ostsilloskoobid nõuavad pühkimissignaalina ja mida kasutatakse ka mõnede meetodite rakendamisel analoog-digitaal muundamine. Kui integraatori sisendile rakendatakse konstantset pinget - konstantse suurusega, siis väljundis saame:

Joonisel 2.4 on kujutatud kaldpinna pinge koos gradiendiga integraatori reaktsioonina pingeastmele. Kui sisendis toimib perioodiline ristkülikukujuline võnkumine, mis on maapinna suhtes sümmeetriline, põhjustab see väljundis kolmnurkse võnkumise.

Joonis 2.4 – Ramppinge, integraatori reaktsioon

Integraatorit saab kasutada ka tuumaosakeste tuvastamiseks vajalikus vooluringis. Ahel on laengutundlik võimendi ehk teisisõnu laengu-pinge muundur, mille väljundpinge on võrdeline sisendis vastuvõetava laengu hulgaga. Sel juhul on op-amp-põhine integraator väga kasulik. Joonisel 2.5 näidatud vooluringis eemaldatakse takisti ja sisendklemm ühendatakse otse inverteeriva sisendiga.

Joonis 2.5 - Elektromeetriline võimendi

Head päeva kõigile. Ühes oma artiklis rääkisin lihtsatest RC-ahelatest ja mõjust signaalide läbimisele erinevaid kujundeid läbi nende ahelate. Tänane artikkel täiendab mõnevõrra eelmist operatsioonivõimendite valdkonnas.

Integraator

Erinevat tüüpi integraatoreid kasutatakse paljudes vooluringides, näiteks aktiivfiltrites või automaatjuhtimissüsteemides veasignaali integreerimiseks.

Lihtsal RC-integraatoril on kaks tõsist puudust:

1. Kui signaal läbib lihtsat RC-integraatorit, toimub sumbumine sisendsignaal.
2. RC-integraatoril on kõrge väljundtakistus.

Op-amp-põhisel integraatoril pole neid puudusi ja seetõttu kasutatakse seda praktikas sagedamini. See koosneb operatsioonivõimendist DA1, sisendtakistist R1 ja kondensaatorist C1, mis annab tagasisidet.

Integraatori töö põhineb asjaolul, et inverteeriv sisend on maandatud, vastavalt virtuaalse lühise põhimõttele. Sisendvool I BX voolab läbi takisti R1, samal ajal laetakse kondensaatorit nullpotentsiaalipunkti tasakaalustamiseks sama väärtusega I BX vooluga, kuid vastupidise märgiga. Selle tulemusena moodustub integraatori väljundis pinge, millele kondensaator laetakse selle vooluga. Sisendtakistus integraator on võrdne takisti R1 takistusega ja väljundtakistus määratakse operatsioonivõimendi parameetritega.

Põhilised integraatorisuhted

Op-amp integraatori peamiseks puuduseks on väljundpinge triivi nähtus. Selle nähtuse aluseks on see, et kondensaator C1 laeb peale sisendvoolu laengu ka operatsioonivõimendi erinevate lekke- ja eelpingevoolude kaudu. Tagajärg see puudus on nihkepinge ilmumine vooluringi väljundis, mis võib põhjustada operatsioonivõimendi küllastumist.

Selle puuduse kõrvaldamiseks saab kasutada kolme meetodit:

1. Madala nihkepingega operatsioonivõimendi kasutamine.
2. Tühjendage kondensaator perioodiliselt.
3. Möödaviikkondensaatori C1 takistus RP.

Nende meetodite rakendamine on näidatud alloleval joonisel.

Takisti R LED-i lisamine maanduse ja mitteinverteeriva sisendi vahele võimaldab teil vähendada sisendi nihkepinget, tasakaalustades pingelangust operatsioonivõimendi sisenditel, väärtus R LED = R1||RP või R LED = R1 (in RP puudumine).

Takisti RP väärtus valitakse asjaolust, et ajakonstant RP C1 peab olema oluliselt suurem kui integreerimisperiood, see tähendab R1C1

Integraatorites kasutatavad kondensaatorid peavad olema väga väikese lekkevooluga, eriti kui integreerimissagedus on mõni Hz.

Diferentseerija

Diferentsiaator täidab integraatorile vastupidist funktsiooni, see tähendab, et diferentsiaatori väljundis on pinge võrdeline sisendpinge muutumise kiirusega. Nii nagu integraatorit, kasutatakse ka diferentsiaatorit laialdaselt aktiivfiltrites ja automaatjuhtimisahelates. Diferentsiaator saadakse integraatorist takisti ja kondensaatori vahetamise teel.

Lihtsal diferentseerijal on kaks olulisi puudujääke: suur väljundtakistus ja sisendsignaali sumbumine, mistõttu seda tänapäevastes vooluahelates peaaegu kunagi ei kasutata. Signaalide eristamiseks kasutatakse op-võimendil diferentsiaatorit, mis koosneb op-amp DA1, sisendkondensaatorist C1 ja takistist R1, mille kaudu toimub positiivne tagasiside operatiivvõimendi väljundist selle sisendisse.

Kui signaal saabub diferentsiaatori sisendisse, hakkab kondensaator C1 laadima vooluga I BX, virtuaalse vooluahela põhimõttest tulenevalt voolab läbi takisti R1 sama suurusjärgu vool. Selle tulemusena genereeritakse op-amp väljundis pinge, mis on võrdeline sisendpinge muutumise kiirusega.

Diferentsiaatori parameetrid määratakse järgmiste avaldiste abil

Op-amp-diferentsiaatori peamine puudus on see kõrged sagedused kasum on suurem kui madalad sagedused. Seetõttu suureneb kõrgetel sagedustel oluliselt takistite sisemüra ja aktiivsed elemendid, lisaks on võimalik ergutada diferentsiaatorit kõrgetel sagedustel.

Selle probleemi lahendus on lisada diferentsiaatori sisendisse täiendav takisti. Takisti takistus peaks olema mitukümmend oomi (keskmiselt umbes 50 oomi).

Teooria on hea, kuid ilma praktilise rakenduseta on see vaid sõnad.

Pinge U OUT väljendamiseks on vaja teada sisendsignaali kestust. Tühjendatud kondensaatori pinge on järgmine:

U C = I 0 t 1 / C. (6.16)

kus I 0 on kondensaatorit läbiv vool; t 1 – integreerimise ajakonstant.

Positiivse pinge U ВХ jaoks on meil: I ВХ = U ВХ /R.

Kuna I OUT = I 0 = I IN, siis inversiooni arvesse võttes saame

U OUT = - (1 / RC) ∫ U VX dt + U Co (6,17)

Seosest järeldub, et U OUT määrab integraal (koos vastupidine märk) väärtusest U ВХ vahemikus t o ÷t 1 korrutatuna mastaabiteguriga

(1/RC); Kus U o-ga – nt. kondensaatoril ajal t o .

Ahela puudus (joonis 6.2): ​​kui pinge U IN sisendis kasvab aeglaselt, siis U OUT väheneb, kuni jõuab op-võimendi negatiivse pinge väärtuseni -U US. See juhtub seetõttu, et alalisvoolu korral töötab integraator avatud ahela tagasisidega (A→∞) võimendina, kuna DC takistus X C kipub maksimumini

A = X C /R 1 = (1/ω∙C)/R 1. * (6.18)

Tõeline skeem integraator on võimeline edastama D.C. maksimaalse võimendusega.

Kui sisendsignaali sagedus suureneb Edastamise funktsioon langeb ja K ≈ 1 üle piirsageduse (f CP).

Ülekande omadus Keerulisel kujul skeemil on vorm:

W ( ρ ) = -1/(ρ ∙R 1 ∙C 1) (6.19)

Kus ρ = j∙ω – Laplace’i operaator.

ja näitab, et U OUT on võrdne sisendpinge ajaintegraaliga, mis on võetud vastupidise märgiga. Kui R ВХ > R 1 ja К > 1, siis

W (p) = - K/[( ρ R 1 ∙C 1) (K+1)] (6.20)

Et mõista, miks ahel integreerub, esitame mõned seosed, mis tulenevad C definitsioonist. C väärtuse saab määrata C = Q/U.

kus Q on laeng; U – rakendatud pinge. Sellest järeldub, et Q = C∙U ja laengu muutus ajaühiku kohta (st kondensaatorit läbiv vool) on

i C = dQ/dt = C(dU/dt) (6,21)

Kui op-amp on ideaalilähedane, st. i SM = 0, A→∞ (ilma OS-ita) ja U Diff = 0, siis

i r = i С Seosest (6.20) saame i С = dQ/dt = C∙(dU С /dt) = i r.

Tulenevalt asjaolust, et U r = 0 ja U C = -U OUT, on praegune väärtus:

i C = -С∙dU Out /dt = U 1 /R = i r . (6.22)

Olles lahendanud selle võrrandi dU OUT jaoks, leiame

dU OUT = - (1 / RC) ∫ U VX dt. (6.23)

Integreerimise piirid on ajad t 0 ja t 1 . Muutuva pinge integraali arvutamiseks tuleb pinge väljendada aja funktsioonina.

Ühe lingiga integraator käitub nagu inertsiaalne seos esimene järjekord (joon. 6.3). Kui sisendis ajahetkel t = 0 muutub pinge U IN järsult nullist väärtusele U IN ≠0, siis U Out. muutub vastavalt seadusele (joon. 6.3).

U Out(t) = -U IN K(1- e- t/ RC)+U Out(0) e- t/RC (6,24)

kus RC = τ E – ekvivalentne ajakonstant

U Out(0) – algne väljundpinge t = 0 juures.

T/RC = -t/τ E – ekvivalentkoefitsient. kasu.

Väljundpinge muutub integreeriva RC-ahela puhul eksponentsiaalselt.

Kui aeg T lõigus (t 1 ÷t 2), mille jooksul see eksponentsiaal areneb, on palju väiksem ajakonstandist τ E, siis eksponentsiaali alglõik erineb sirgest vähe. Kui integraatori sisendile rakendatakse sinsignaali sagedusega f Min, siis on integraatori viga väike; ja f Max juures – integratsioon on maksimaalne, sest "C" šundab väljundit ja K U operatsioonivõimendi langeb eksponentsiaalselt. Kui vooluringi sisendisse suunatakse ristkülikukujuline signaal, moodustub väljundis saehamba lainekuju. 1/f juures = T > τ E.

Näide: Määrake integraatori signaali U OUT suurus ja kuju aja möödudes t 1 = 3 ms, kui selle sisendis võetakse vastu ristkülikukujuline sammsignaal. Lase: R 1 – 1 mOhm; C1 = 0,1 uF; U VX = 1 V.

Lahendus: A) Kirjutades sisendsammusignaali aja funktsioonina, saame U 1 = U, kui t 1 ≥ t 0 ja U 1 = 0, kui t 1< t 0 .

Kasutades esimest tingimust, integreerime ja saame

U OUT = -(1 / RC) ∫ U 1 dt = -(1 / RC) U 1 ∆t (6,25)

U OUT muutus ajas on kaldjoon, mille polaarsus on vastupidine U IN polaarsusele.

Otsese jaoks imp. integreerimise tulemus on kujul U OUT = -(1 / RC) U 1 ∆t.

B) Leidke U OUT väärtus vahemikus t 0 kuni t 1 = 3 ms.

t1 = 3 ms 1 3 ms

U OUT = -(1 / RC) U 1 t | = - ------------- 1 V | = -10*1 V *0,003 C = 0,03 V = 30 mV.

kuni 1 mΩ * 0,1 μF 0

Integreerimisviga saab vähendada, sisestades kondensaatoriga paralleelselt OOS-ahelasse takistuse R OS. ROS-i kaudu OOS-i vooluringist möödasõit võimaldab piirata LF-i veapinget.

ΔU Out = (R OS /R 1)∙U SDV, ΔU Out asemel. = A∙U SDV. (6.26)

Sellised manööverdamispiirid jäävad allapoole sagedusvahemikku, milles integratsioon toimub.

Näiteks sagedusel f RAB = 3/(2π∙R OS C), integreerimise täpsus = 5%; suurendama töösagedus

f > 1/(2π∙R OS ∙C) suurendab täpsust.

R OS-i kasutuselevõtuga laieneb pideva võimenduse ulatus madalatel sagedustel. Summeeriva integraatori ahelat saab rakendada pöörd- ja otseühenduses (joonis 6.4, a):

U OUT = - (1 / RC) ∫( U 1 +U 2 +U 3)dt. (6.27)

Kui R 1 = R 2 = R 3 ja i C = i R 1 = i R 2 = i R 3 , siis näeb avaldis välja selline

∆U OUT = -( U 1 +U 2 +U 3)/(R1°C). (6.28)

(U/t suhe on väljundpinge tõusu kiirus)

Kui C on ühendatud R OS-iga järjestikku (joonis 6.4, b), siis osutub U OUT lineaarne funktsioon U ВХ ja U ВХ ajaintegraal. Ahela ülekandefunktsioon:

U OUT = [-(R OS /R) U 1 ]-(1 / RC) ∫ U 1 dt. (6.29)

Diferentsiaallülitus (joonis 6.4c) moodustab 2 sisendsignaali erinevuse integraali:

U OUT = (1 / RC)∫ ( U 2 -U 1)dt. (6.30)

Viimati üritasin lühidalt selgitada operatiivvõimendite põhilisi tööpõhimõtteid. Aga ma lihtsalt ei saa keelduda palvest teemat jätkata. Seekord on skeemid veidi keerulisemad, kuid ma püüan tüütuid matemaatilisi järeldusi mitte välja venitada.

Integraatorid ja eristajad

Kujutage ette, et peate arvutama pinge integraali. Õudne, kas pole? Ja kellele seda üldse vaja on?
Seega on see nendel eesmärkidel täpselt vajalik integraator.
Üldjuhul (ideaalse operatsioonivõimendi jaoks) kaalutakse seda võimalust:

Kas mäletate kondensaatori laadimise valemit?

Arvestades, et tasu aja jooksul muutub, võime julgelt eeldada:

Järgmine... Mitteinverteeriv sisend on ühendatud maandusega. Pinge kondensaatoril võrdub vastupidise pingega väljundis, teisisõnu
. See tähendab et

Edasi lahendades ja integreerides saame (peaaegu) lõpliku valemi:

See on nii-öelda sisse üldine vaade. Sellest tulenevalt tahan juhtida teie tähelepanu asjaolule, et väljundpingel on oluline roll igal ajahetkel t. Võtame seda tasuta elemendina:

On loogiline eeldada, et integratsioon kulgeb aja jooksul alates t0 kuni t1

Siin on teie jaoks probleem. Kondensaator on tühjenenud. Väljundpinge on null. Ahel on välja lülitatud. Kondensaatori võimsus on 1 µF. Takisti 30 kOhm. Sisendpinge on esmalt -2V, siis 2V. Polaarsus muutub iga sekundi järel. Teisisõnu, andsime sisendisse impulsigeneraatori.
Niisiis, otsustame. Paneme Proteuse vooluringi kiiresti kokku. Joonistame graafiku. Sisestame sisendi ja väljundpinge. Klõpsake "Simuleeri graafikut". Saame:


Välja tuli saehamba signaal. Pange tähele, et kondensaator mõjutab languse teravust. Ta peab kõikuma mõistlikes piirides, et sammu pidada laadima/tühjendama ja mitte tühjendama/tühjendama* liiga kiire. Muide, oleks loogiline eeldada, et signaali võimendatakse meie op-võimendi toiteallikas.

Järgmisena liigume edasi eristajad.
See pole keerulisem kui integraatoritega.
Diferentseerija:


Ja siin on analoogarvutuse valem:

Ja jälle igavad valemid...
Kondensaatorit läbiv vool on

Kuna operatiivvõimendi on ideaalilähedane, võime eeldada, et kondensaatorit läbiv vool on võrdne takistit läbiva vooluga.
, mis tähendab, et kui asendame praeguse väärtuse, saame:

Nagu eelmises näites, kaalume rohkem praktiline näide. Kondensaator võimsusega 50 µF. Takisti 30 kOhm. Serveerime sissepääsu juures “saagi”. (Ausalt öeldes ei saanud ma Proteuses saagi teha standardsed vahendid, pidin kasutama Pwlini tööriista.
Selle tulemusena saame graafiku:

Teeme kokkuvõtte.
Integraator. "Ristkülik" -> "Saag"
Diferentseerija. "Saag" -> "Ristkülik"
P.S. Eristajatest ja integreerijatest tuleb hiljem juttu hoopis teises vormis.

Võrdlejad

Võrdleja- See on seade, mis võrdleb kahte sisendpinget. Väljund olek muutub järsult sõltuvalt sellest, kumb pinge on suurem. Siin pole midagi erilist, toon lihtsalt näite. Teenindame esimese sissepääsu juures pidev rõhk, võrdne 3 V. Teine sisend on sinusoidne signaal amplituudiga 4 V. Eemaldame väljundist pinge.


Graafik sisaldab kõikehõlmavat teavet, mis ei vaja kommenteerimist:

Logaritmilised ja eksponentsiaalsed võimendid

Logaritmilise karakteristiku saamiseks on vaja seda omavat elementi. Diood või transistor on sellisteks eesmärkideks üsna sobiv. Asjade lihtsuse huvides kasutame edasi dioodi.
Alustuseks, nagu tavaliselt, annan teile diagrammi ...


... ja valem:

Pange tähele, et e on elektroni laeng, T on temperatuur kelvinites ja k on Boltzmanni konstant.
Jällegi peate meeles pidama füüsikakursust. Praegune läbi pooljuhtdiood võib kirjeldada järgmiselt:
(Tegin pildi veidi suuremaks, kuna valemi aste osutus “kõveraks”)
Siin U on dioodi pinge. I0 - lekkevool madala pöördpinge korral. Võtame logaritmi ja saame:

Siit saame dioodi pinge (mis on identne väljundpingega):

Väärib märkimist, et temperatuuril 20 kraadi Celsiuse järgi:

Kontrollime, kuidas see skeem graafiliselt töötab. Käivitame Proteuse. Seadistame sisendsignaali:


Dioodi vool muutub järgmiselt:


Väljundpinge varieerub vastavalt logaritmilisele seadusele:

Järgmise punkti - eksponentsiaalvõimendi - jätan kommentaarideta. Loodan, et siin saab kõik selgeks.

Järelduse asemel

Selles osas püüdsin matemaatilised järeldused viia miinimumini ja keskenduda praktiline kasutamine. Loodan, et teile meeldis :-)

*UPD.: Kondensaatori laadimis-/tühjenemisaeg on määratletud järgmiselt: , kus on siirdeprotsessi aeg. RC-ahela puhul kehtib valem. Aja jooksul T laetakse/tühjenetakse kondensaator täielikult 99% ulatuses. Mõnikord kasutatakse arvutuste tegemiseks aega 3