Принцип действия основан на обращении функциональных свойств элемента, включённого в обратную связь ОУ. Если так включить перемножитель, можно получить деление сигналов (а) либо извлечение квадратного корня (б)
Чтобы доказать справедливость утверждения, применим формальный приём, предположив наличие сопротивления R 0 в цепи обратной связи ОУ, тогда выход схемы равен сумме
Вынесем R 0 за скобки, поделим обе части уравнения на R 0, и поменяем знаки
Поскольку левая часть обращается в ноль, а, разрешив оставшуюся часть относительно UZ, получим
Путём аналогичных рассуждений получим схему извлечения квадратного корня
Динамические преобразования сигналов.
Интегрирование
R |
C |
A1 |
U ВХ |
U ВЫХ |
С учётом конечных полосы пропускания 1/ T 0, усиления k и входного сопротивления
1) Высокочастотная модель описывает поведение на коротких интервалах времени, в частности, на начальном участке процесса интегрирования
:
Рисунок 6.1 Частотная характеристика ОУ без ОС |
Рисунок 6.2 Начальный участок |
2) Низкочастотная модель (поведение на продолжительных отрезках):
Практическая схема интегратора на ОУ
Ключ Режим | S1 | S2 | S3 |
1 | 0 | 1 | 0 |
2 | 0 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 1 |
4 | 1 | 0 | 0 |
1k? |
S1 |
U IN |
r1 |
S3 |
U REF |
+ |
- |
r0 |
S2 |
R |
C |
A1 |
Режимы:
1 - интегрирование входного сигнала | 2 - останов интегрирования |
3 - задание начальных условий | 4 - сброс результата |
Для задания начальных условий конденсатор необходимо зарядить до требуемого напряжения. Это осуществляется дополнительной цепью обратной связи , с передаточной функцией:
,
представляющей собой ПФ апериодического звена.
Переходной процесс в цепи задания н. у. протекает относительно быстро благодаря тому, что r << R.
Дифференцирование
Для идеального источника сигнала
Поскольку источник сигнала обладает внутренним сопротивлением, то
будет сказываться при частотах