Wersja z 09:42, 29 wrz 2006

wersja beta

UKŁADY ELEKTRONICZNE I TECHNIKA POMIAROWA

Moduł 4 - Liniowe i nieliniowe układy analogowe ze wzmacniaczami operacyjnymi

Wykład 4. Liniowe i nieliniowe układy analogowe ze wzmacniaczami operacyjnymi

Wstęp Przetwarzanie i obróbka danych w przyrządach pomiarowych oraz układach regulacji automatycznej odbywa się dzisiaj wyłącznie w technice cyfrowej. Jedyne sygnały, na których wykonujemy operacje matematyczne to najczęściej sygnały analogowe, których źródłem są przetworniki pomiarowe.

Zatem, aby zrealizować komunikację między światem zewnętrznym i maszyną cyfrową trzeba zastosować przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. Częścią tych obwodów są układy analogowe realizujące najważniejsze operacje matematyczne: dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, różniczkowanie i całkowanie oraz tworzenie specjalnych funkcji, np. logarytmicznej, wykładniczej. W niniejszy wykładzie omówiono zasady działania podstawowych układów analogowych liniowych z ujemnym sprzężeniem zwrotnym oraz układów nielinowych, w których zastosowano zarówno ujemne jaki i dodatnie sprzężenie zwrotne, realizujących wyżej wymienione funkcje.

Układy analogowe liniowe z ujemnym sprzężeniem zwrotnym stanowią liczną grupę układów realizowanych w technice dyskretnej i scalonej. Do tej grupy zalicza się między innymi:

Sumatory
Układy odejmujące
Układy ze zmiennym znakiem współczynnika wzmocnienia
Integratory
Układy różniczkujące
Sterowane źródła napięcia
Sterowne źródła prądu

Sumator. Do sumowania sygnałów napięciowych można zastosować wzmacniacz operacyjny pracujący w układzie odwracającym fazę. Ponieważ wzmacniacz, który można potraktować jako idealny element pracuje w stanie aktywnym to napięcie różnicowe i potencjał węzła na wejściu odwracającym są praktycznie równe zeru. Ponieważ także wzmacniacz idealny ma zerowe prądy sterujące to korzystając z praw Kirchhoffa można napisać:

I_{11} + I_{12} + . . . + I_{1 n} = I_{2}

4.1

I_{2} = - \frac{U_{2}}{R_{2}}

4.2

I_{11} = - \frac{U_{11}}{R_{11}}, I_{12} = - \frac{U_{12}}{R_{12}}, I_{1 n} = - \frac{U_{1 n}}{R_{1 n}}

4.3

U_{2} = - \frac{R_{2}}{R_{11}} U_{11} - \frac{R_{2}}{R_{12}} U_{12} + . . . - \frac{R_{2}}{R_{1 n}} U_{1 n}

4.4