Семинарно упражнение 9 (17 - 22 май 2004)
9. Активни преобразуватели с паралелна отрицателна обратна връзка Op-amp Circuit Builder
КОЛЕКЦИЯТА. До тук успяхме да извлечем, построим и дори да "изобретим" общо 68 елементарни градивни схемни блокчета, които събрахме в една колекция. На предишното занятие изградихме съвършенни схеми с отрицателна обратна връзка като използвахме операционния усилвател за основен градивен елемент и приложихме принципа на отрицателната обратна връзка. Сега ще усъвършенстваме почти всички пасивни схеми от занятия 1, 2, 3, 4 и 5, като ги превърнем в почти идеални схеми с паралелна отрицателна обратна връзка. Така колекцията ни ще набъбне с нови 22 схемни блокчета и те ще станат общо 90 :
| Резистивни схеми с токов изход, реализирани с ОУ | |
| преобразувател напрежение-ток | преобразувател съпротивление-ток |
| управляван с напрежение източник на ток | управляван чрез съпротивление източник на ток |
| делител напрежение/съпротивление | |
| Резистивни схеми с напреженов изход, реализирани с ОУ | |
| преобразувател ток-напрежение | преобразувател съпротивление-напрежение |
| умножител ток х съпротивление | |
| Съставни резистивни схеми с напреженов вход и изход, реализирани с ОУ | |
| инвертиращ делител на напрежение | инвертиращ суматор на напрежения |
| Реактивни схеми с токов или напреженов изход, реализирани с ОУ | ||
| Видове | интегратори | диференциатори |
| токов изход | L интегратор V > I | C диференциатор V > I |
| напр. изход | C интегратор I > V | L диференциатор I > V |
| Реактивни схеми с напреженов вход и изход, реализирани с ОУ | ||
| Видове | интегратори | диференциатори |
| капацитивни | RC интегратор V > V | RL диференциатор V > V |
| индуктивни | LR интегратор V > V | RL диференциатор V > V |
| Диодни схеми с напреженов вход и изход, реализирани с ОУ | ||
| ограничители | паралелен | последователен |
| функц. у-ва | логаритматори | антилогаритматори |
9.1. Универсален принцип за преобразуване на пасивните схеми в активни. Извличане на идеята "компенсиране на смущение чрез антисмущение" от множество житейски ситуации. Конкретизиране в принцип "компенсиране на напрежение чрез антинапрежение" (паралелна отрицателна обратна връзка).
9.1.1. Преобразуване на пасивните схеми с резистивни елементи в активни схеми с операционни усилватели.
9.1.1.1. Преобразуватели с токов изход: напрежение-ток; съпротивление-ток и делител напрежение/съпротивление); източник на ток. "Изобретяване" на метод 3 за поддържане на постоянен ток чрез допълване на входното напрежение (компенсиране на загубите върху товара). Бъдещо приложение в генераторите на линейно изменящо се напрежение (ГЛИН).
Пример 1: Как се прави идеален източник на ток? |
|
Идеята: За да компенсираме загубите в товара, подпомагаме входния източник с допълнителен източник на напрежение и така получаваме един идеален източник на ток.
|
Реализацията: Операционният усилвател компенсира загубите върху амперметъра A като добавя толкова напрежение, колкото се губи върху него.
|
| Пример 2: Как се прави идеален амперметър? | |
Идеята: За да компенсираме загубите в амперметъра, подпомагаме входния източник с допълнителен източник на напрежение и така получаваме един идеален амперметър.
|
Реализацията: Операционният усилвател компенсира загубите върху амперметъра A като добавя толкова напрежение, колкото се губи върху него.
|
9.1.1.2. Преобразуватели с напреженов изход: ток-напрежение; съпротивление-напрежение; умножител ток х съпротивление.
9.1.1.3. Съставни преобразуватели с напреженови входове и изход: инвертиращ делител на напрежение (инвертиращ усилвател); инвертиращ суматор на напрежения.
9.1.2. Преобразуване на пасивните схеми с реактивни елементи в активни схеми с операционни усилватели. |
|
 |
Идеята: За да компенсираме загубите в кондензатора, подпомагаме входния източник с допълнителен източник на напрежение и така получаваме един идеален интегратор. В хидравличната аналогия това означава да спускаме десния съд под земята така, че нивото на течността в него да стои винаги на нивото на земната повърхност (т.е. правим нещо като цирков фокус "бездънен съд"). |
 |
Реализацията: Операционният усилвател компенсира загубите върху кондензатора C като добавя толкова напрежение, колкото се губи върху него. |
9.1.2.2. Индуктивни схеми: интегратори; диференциатори.
9.1.3. Преобразуване на несъвършенните диодни схеми в активни схеми с операционни усилватели: паралелен диоден ограничител (идеален диод), логаритмичен и антилогаритмичен преобразувател.
