Раздел 3.4.2 Устройства аналоговой обработки сигналов (Лекция 20)

Учебные вопросы:

1. Интегрирующий усилитель

2. Дифференцирующий усилитель

Интегрирующий усилитель

Простейший интегратор, выполненный на основе инвертирующего усилителя.

В схеме вместо резистора включён конденсатор С.

а) б)

Рисунок 2.31 Схема интегрирующего усилителя

Используя всё те же свойства ОУ ( ): делаем вывод, что весь входной ток интегратора течёт через конденсатор. Учитывая:

Произведение RC называется постоянной времени интегратора τ, они имеют разность времени, что соизмеримо с размерностью сигнала, действующего на входе интегратора. При подаче на вход скачка постоянного напряжения ; не зависит от коэффициента усиления операционного усилителя (ОУ).

У реального интегрирующего усилителя ЛАЧX имеет главный полюс на частоте . Эквивалентная постоянная времени реального интегрирующего усилителя: .

Следовательно, наличие операционного усилителя (ОУ) эквивалентно увеличивает ёмкость в раз, что во столько же раз и уменьшает ёмкость конденсатора. Это обусловлено эффектом Миллера – поэтому такой интегратор называется интегратором Миллера.

Погрешности выходного напряжения обусловлены:

· сдвигом нуля (для компенсации в неинвертирующий вывод необходим резистор )

· из-за нагрузки выхода ёмкостью и недостаточно малого на ВЧ может измениться фаза выходного напряжения. Для уменьшения ёмкостного характера нагрузки подключают выход ОУ к этому конденсатору через неинвертитрующий повторитель напряжения (рис. 2.31б)

Выходное сопротивление повторителя мало и нагрузка его на ёмкости не вызывает фазового сдвига. Если в инвертирующем интеграторе сделать несколько входов с резисторами R1, R2, R3, то получим интегрирующий сумматор.

Интеграторы широко применяются для осуществления алгебраических операций, при создании ГЛИН и синусоидального напряжения, точных фазовых сдвигов, установившихся в качестве фильтров НЧ.